OmniVision verkleinert den medizinischen Bildsensor für eine tiefere Endoskopie

OmniVision hat seinen kleinsten medizinischen CMOS-Bildsensor und das entsprechende Kameramodul auf Wafer-Ebene auf den Markt gebracht, um tiefere Endoskopieverfahren bis in die kleinsten Teile der Anatomie zu ermöglichen.

Sein neuer medizinischer Bildsensor OH0TA OVMed verkleinert die Gehäusegröße auf 0,55 mm x 0,55 mm, verfügt über ein 1,0-Mikrometer-Pixel und ein optisches Format von 1/31 Zoll, vervierfacht die RGB-Bildauflösung gegenüber seinem Vorgänger auf 400 × 400 oder 160 K Pixel. bei 30 Bildern pro Sekunde, während der Stromverbrauch um 20 % auf 20 mW reduziert wird.

Dies ermöglicht Designern, Einweg- und wiederverwendbaren Endoskopen sowie Kathetern und Führungsdrähten mit einem kleinen Außendurchmesser von 1-2 mm eine ultrakompakte Visualisierung hinzuzufügen. Alternativ bietet die einzigartig geringe Größe dieses Sensors den OEMs von Medizinprodukten die Flexibilität, ein Oszilloskop mit größerem Durchmesser und einem größeren Arbeitskanal zu erstellen.

Im Gespräch mit embedded.com sagte Tehzeeb Gunja, Director of Medical Marketing bei Omnivision:„Bestehende kleine Endoskope verwenden Glasfasern, und wir verwenden CMOS anstelle von Glasfasern, was niedrigere Kosten und eine höhere Auflösung ermöglicht. Wir hatten bereits einen kleinen Sensor, aber die Kunden suchten nach dieser 400×400-Auflösung in einer kleineren Größe und zu niedrigeren Kosten.“ Er fügte hinzu:„CMOS an der Spitze des Endoskops wird immer mehr zu einem Paradigma.“

Das Unternehmen sagte, dass medizinische Eingriffe an der kleinsten Anatomie des Körpers bisher entweder blind oder mit Bildern von geringer Qualität von Fiberskopen durchgeführt wurden, da vorhandene Kameras zu groß und wiederverwendbare Endoskope nicht kosteneffektiv waren.

Die erhöhte Auflösung des OH0TA ermöglicht die Aufnahme hochwertiger Farbbilder aus den kleinsten Organen des Körpers, sodass medizinische Geräte für Eingriffe wie Neuro-, Augen-, HNO-, Herz-, Wirbelsäulen-, Urologie, Gynäkologie und Arthroskopie tiefer in den Körper eindringen können als zahnärztliche und tierärztliche Diagnostik und Chirurgie. Darüber hinaus reduziert der geringere Stromverbrauch des Sensors die Wärme der Kamera „Chip on Tip“ für mehr Patientenkomfort und längere Behandlungsdauer, während gleichzeitig das Rauschen für schärfere Bilder reduziert wird.

Um diese Auflösungssteigerung zusammen mit einer kleineren Pixelgröße und einem kleineren optischen Format zu erreichen, basiert der OH0TA auf der PureCel Plus-S-Stacked-Die-Technologie von OmniVision. Diese Pixeltechnologie der nächsten Generation bietet außerdem eine höhere Farbtreue und eine hervorragende Lichtempfindlichkeit von 3600 mV/Lux-Sek. zusammen mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis von 37,5 dB für schärfere Bilder. Darüber hinaus ermöglicht PureCel Plus-S die höhere Full-Well-Kapazität (FWC), kein Blooming und einen geringeren Stromverbrauch des OH0TA.

Zu den weiteren Hauptmerkmalen gehört ein Hauptstrahlwinkel von 15,5 Grad, der die Verwendung von Objektiven mit großen Sehfeldern und kurzen Fokusabständen ermöglicht. Es unterstützt auch eine 4-Draht-Schnittstelle sowie einen analogen Rohdatenausgang, die beide über Kabel mit einer Länge von bis zu 4 Metern mit minimalem Signalrauschen übertragen können. Für Abwärtskompatibilität und einfache Einführung ist dieser Sensor mit dem bestehenden OV426-Analog-Digital-Wandlungs-Brückenchip von OmniVision verbunden. Darüber hinaus ist es für die Sterilisation von wiederverwendbaren Endoskopen autoklavierbar.

„Der Trend zu minimal-invasiven Verfahren nimmt aufgrund ihrer höheren Erfolgsraten und kürzeren Genesungszeiten der Patienten weiter zu. Für die engsten Bereiche der Anatomie, insbesondere bei Neuro- und Herzoperationen, boten bisherige Sensoren jedoch nicht die erforderliche Kombination aus hoher Auflösung und extrem kleiner Größe“, sagt Ehsan Ayar, Marketing Manager für Medizinprodukte bei OmniVision. „Der OH0TA ist der weltweit erste Sensor, der diese Kombination bietet, was erhebliche Endoskopverbesserungen ermöglicht, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Videoskopen mit Glasfasern, die eine begrenzte Auflösung, eine schlechte Bildqualität und hohe Kosten aufweisen.“

Kameramodule auf Wafer-Ebene für die Einweg-Endoskopie

Zusammen mit den neuen Bildsensoren kündigte OmniVision auch sein OVMed OCHTA-Kameramodul mit der CameraCubeChip-Wafer-Level-Technologie an, das es ermöglicht, die geringe Größe seines Vorgängers von 0,65 mm x 0,65 mm für einen tiefen anatomischen Zugang zu erreichen. Diese Technologie ermöglicht die Integration des neuen hochauflösenden OH0TA-Bildsensors von OmniVision zusammen mit der Signalverarbeitung und der Optik auf Wafer-Ebene in einem einzigen kompakten Gehäuse.

Mit den OCHTA-Kameramodulen können Endoskop-, Katheter- und Führungsdraht-OEMs jetzt massenproduzierte Einweggeräte mit optischen Durchmessern von 1-2 mm und höherer Auflösung entwickeln, um die vielen Herausforderungen wiederverwendbarer Geräte zu bewältigen, einschließlich Kreuzkontaminationsrisiken und hohen Wartungskosten .

OmniVision ist nach wie vor das einzige Unternehmen, das ultrakleine Chip-on-Tip-Kameramodule mit Backside Illumination (BSI) anbietet, die eine hervorragende Bildqualität und eine bessere Leistung bei schwachem Licht bieten, um die LED-Wärme zu reduzieren und die Empfindlichkeit zu verbessern. BSI ermöglicht auch die Verwendung einer überlegenen Objektivtechnologie gegenüber konkurrierenden Frontkameras dieser Klasse, während gleichzeitig der Patientenkomfort verbessert und die Erholungszeit verkürzt wird. Darüber hinaus ermöglicht das OCHTA mit der wirtschaftlichen CameraCubeChip-Wafer-Level-Packaging-Technologie von OmniVision die Massenproduktion hochauflösender medizinischer Einweg-Bildgebungsgeräte.

Durch die Integration von Bildsensor, Signalprozessor und Wafer-Level-Optik in einem einzigen kompakten Gehäuse reduziert das OCHTA auch die Komplexität des Umgangs mit mehreren Anbietern und erhöht gleichzeitig die Lieferzuverlässigkeit und beschleunigt die Entwicklungszeit. Darüber hinaus sind alle CameraCubeChip-Module im Gegensatz zu herkömmlichen Kameras reflowfähig. Dies bedeutet, dass sie mit automatisierten SMD-Bestückungsanlagen gleichzeitig mit anderen Komponenten auf einer Leiterplatte montiert werden können, was die Qualität erhöht und gleichzeitig die Montagekosten senkt.

Die Meinung des Analysten

Das Marktforschungsunternehmen Yole Développement (Yole) sagte, dass die fortschrittliche Node-Technologie in CMOS-Bildsensoren (CIS) eine höhere Auflösung bringt und innovative Stack-Prozesse helfen, die Leistung sowie die Modulgröße zu optimieren. Chenmeijing Liang, Technologie- und Marktanalyst für Bildgebung bei Yole, sagte:„Diese hochmodernen CIS-Technologien erfüllen die wichtigsten Endoskopieanforderungen von heute, um Ärzte bei ihren diagnostischen Prozessen oder chirurgischen Verfahren mit höherer Bildqualität und besserem Kontrast zu unterstützen, während den Patientenkomfort erhöhen. Sie ermöglichen auch weniger invasive Bildgebungsverfahren für neurologische, HNO- oder pädiatrische Anwendungen, ohne die Bildauflösung zu verändern.“ In Bezug auf medizinische Einweg-Endoskope sieht Yole eine starke Nachfrage nach CMOS-Bildsensor-Kameramodulen und prognostiziert einen Markt von 241 Millionen US-Dollar für Ende 2025. Dies wird derzeit durch die Covid-19-Pandemie verstärkt, wobei sich die Vorschriften der Gesundheitsbehörden stark ändern die Landschaft der Endoskopie-Branche. Ziel ist die Vermeidung von Kreuzkontaminationen bei risikoreichen bildgebenden Verfahren mit winzigen Endoskopen, wie Bronchoskopie, Ureteroskopie oder bildgebende Diagnostik bei Kindern. Zu den wichtigsten Anforderungen des Pflegepersonals gehören eine starke Miniaturisierung der Kameras, eine Verbesserung der Bildqualität sowie ein hoher Kontrast bei geringer Leistung, um Wärmestörungen während der Verfahren zu vermeiden.