Laborgeräte

Unabhängig dank Embedded Vision

Der Test erfüllt die Anforderungen der Weltgesundheitsorganisation WHO und wurde gemeinsam mit Randox Laboratories Ltd. entwickelt.
Beispiel für ein POC-Testsystem: Analysegerät Vivalytic von Bosch Healthcare Solution
© Bosch

Bildsensoren im Einsatz am Point-of-Care

Wie wichtig schnelle und zuverlässige Laboranalysen sind, ist mit der Corona-Pandemie ins öffentliche Bewusstsein getreten. Eine besondere Bedeutung haben dabei Point-of-Care-Systeme, die an jedem Ort und unabhängig von einem PC funktionieren. Embedded Vision und neue Technologien für Kameramodule ermöglichen, dass Entwickler dabei ihr bewährtes optisches Setup beibehalten und eine große Auswahl an Bildsensoren einsetzen können.

Laborgeräte am Point-of-Care

Bilderfassung, Analyse und Ausgabe der Ergebnisse erfolgen direkt auf den Point-of-Care-Geräten.
Kein PC notwendig: Bilderfassung, Analyse und Ausgabe der Ergebnisse erfolgen direkt auf den Point-of-Care-Geräten.
© Vision Components

Point-of-Care-Geräte, zum Beispiel das Analysegerät Vivalytic von Bosch Healthcare Solutions, kommen überall dort zum Einsatz, wo die Einschleppung und Ausbreitung von Krankheitserregern und Keimen gestoppt oder Krankheiten zum Beispiel durch Hautveränderungen ad hoc erkannt werden sollen. Sie zeichnen sich durch schnelle und genaue Ergebnisse, einfache Bedienung und kompaktes Design aus und ermöglichen damit den flexiblen Einsatz im Gesundheitswesen, in Life Science und Bioanalyse.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, die aus einer Kameraeinheit und einem angeschlossenen Computer bestehen, arbeiten moderne Point-of-Care-Geräte völlig autark. Bilderfassung, Analyse und Ausgabe der Ergebnisse erfolgen direkt auf den kompakten und häufig auch mobil einsetzbaren Geräten. Weil die Verbindung zu einem PC nicht notwendig ist, entfallen regelmäßige Anpassungen des Systems und der Software an neue Betriebssysteme – das macht die Analysegeräte robust in der Anwendung, langlebig und optimal geeignet für ein professionelles Umfeld.

Kompakt, leistungsstark, kostengünstig

Basis der Analysen am Point-of-Care sind Kamerasensoren zur Erfassung biologischer Strukturen und Merkmale – von der Untersuchung von Hautpartien und Anatomie über Gewebe bis zur Ebene von Zellen und Molekülen. Anhand markanter Hell-/Dunkelwerte, typischer Muster und Strukturen oder Fluoreszenz bestimmter Stoffe können bei diesem Bio-Imaging genannten Verfahren Veränderungen und Krankheiten frühzeitig und präzise diagnostiziert werden. Moderne ARM-basierte Mikroprozessoren verfügen über die notwendige Rechenleistung zur Durchführung der Analysen. Sie ermöglichen dabei auch die Nutzung von Künstlicher Intelligenz und die Integration komplexer Machine Learning Algorithmen.

Die Embedded Systeme kombinieren eine hohe Rechenleistung mit kompaktem Design und geringer Stromaufnahme. Das macht Prozessoren wie die NVIDIA Jetson Serie oder die i.MX 8M Familie von NXP sowie viele weitere Plattformen zur ersten Wahl für Point-of-Care-Geräte und mobile oder dezentral arbeitende Labor- und Analysegeräte. Dazu kommt, dass Embedded Systeme durch die perfekte Anpassung an die jeweiligen Anwendungen und den Verzicht auf nicht benötigte Komponenten extrem preisoptimiert sind. Damit sind deutlich günstigere Serienpreise möglich; die Kosten für die individuelle Entwicklung amortisieren sich schon bei geringen Stückzahlen. 

Ohne PC – aber mit bewährten Sensoren

Eine Herausforderung bei der Neuentwicklung von Analyse- und Diagnostikgeräten ohne PC-Anbindung war bislang das optische Setup: Hersteller profitieren hier von deutlich geringeren Kosten und schnellerer Entwicklungszeit, wenn sie ihr bewährtes System zur Bilderfassung beibehalten können.

Außerdem legen viele Unternehmen Wert auf die Anbindung eines speziellen Sensors für ihre Anwendungen oder benötigen eine hohe Bildauflösung und Lichtempfindlichkeit bei geringem Rauschen und hoher Geschwindigkeit.

Alle drei Anforderungen erfüllt eine neue Technologie von Vision Components: Sie ermöglicht den Anschluss zahlreicher Bildsensoren direkt an die MIPI-CSI-2-Schnittstelle der Prozessoren – auch bei High-End-Sensoren, die nativ keine MIPI-Schnittstelle unterstützten. Dazu wird ein eigens entwickelter MIPI-Konverter direkt in das Design der ultrakompakten Module integriert. 

Höchste Bildqualität mit MIPI-Sensoren

VC MIPI IMX178 mit bis zu 14 Bit Auflösungstiefe
Kamera Modul VC MIPI IMX183
© Vision Components

In medizinischen Anwendungen vielfach erprobte und langzeitverfügbare High-End-Sensoren aus der Pregius- und Starvis-Serie von Sony sind bereits als MIPI-Module von Vision Components erhältlich. Dazu gehören das VC MIPI IMX178 mit bis zu 14 Bit Auflösungstiefe, das damit einen enorm hohen Dynamikumfang bietet. Für höchste Anforderungen an die Bildqualität eignen sich auch das VC MIPI IMX183 Sensormodul, das über eine Auflösung von 20 Megapixel, 4K-Video-Unterstützung und Global-Reset-Shutter verfügt. Außerdem bereits erhältlich ist das VC MIPI Modul IMX226 mit 12 Megapixel Auflösung. Beide Module basieren auf Sony-Starvis-Sensoren, die aufgrund der Backside-Illuminated-Technologie (BSI) eine hohe Lichtempfindlichkeit und großen Kontrastumfang verbinden. 

Zusätzlich bietet das Unternehmen weitere MIPI-Module für professionelle Anwendungen, zum Beispiel  die IMX 250er Serie für hohe Bildraten und die IMX 260er Sensorfamilie, die sich durch ihren niedrigen Serienpreis auszeichnet. Alle Kameramodule sind langzeitverfügbar und industrietauglich. Sollten Unternehmen ihren gewünschten Bildsensor nicht finden, bietet VC die kundenspezifische Entwicklung an. 

Schneller zur Marktreife

Die Entwicklung medizinischer Labor- und Analysegeräte ist zeit- und kostenaufwendig. Modulares Design und bewährte Komponenten beschleunigen die Zeit zur Marktreife von Point-of-Care-Systemen. Dank der MIPI-Technologie und moderner, leistungsstarker Embedded Prozessoren können Hersteller dabei ihre optische Konfiguration und Wunschsensoren beibehalten und bei der Neuentwicklung ihrer Geräte dennoch auf externe PCs für die Datenverarbeitung verzichten. Das Ergebnis sind autarke, kompakte und leistungsstarke Geräte für flexible und vielseitige Anwendungen – optimal angepasst an ihre jeweiligen Anwendungen und gerüstet für die Herausforderungen der Zukunft.


Verwandte Artikel

Vision Components GmbH