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動脈網|「術為科技」自研自制三晶片,實現內窺鏡關鍵部件中國造

2024-01-15

合創資本天使輪投資項目術為科技是國內為數不多的完全掌握內窺鏡底層技術的創新型企業,團隊專注于內窺鏡核心技術的研發,經過多年積累,成功突破國外品牌的多項卡脖子技術,為挑戰高端的國外品牌打下基礎。


下文轉載自動脈網報道:


隨著國產替代步入“深水區”,國產廠商不斷向上突破。聚焦醫學影像領域,技術創新的關鍵,在于核心部件的突破和發展。


以內窺鏡為例,盡管國產內窺鏡在近年來奮起直追,大有趕超之勢,但多數精密的核心組件仍需進口日德廠商。小小的一枚晶片,凝集著最尖端的影像技術,提供的畫像精度使診斷極其微小的病變成為可能。


彼時,我國尚無自主制造的三晶片,國產內窺鏡廠商若想應用這一先進技術,只能進口日本企業的三晶片。然而在實際的調教過程中,國產廠家往往無法根據自己的設計要求進行二次開發,使得圖像質量難以提升。


深圳術為科技有限公司(簡稱“術為科技”)成立于2019年成立,其創始團隊成員均在影像相關領域浸潤二十余年。“受制于人”的不甘,讓他們暗下決心,立志做出屬于國人自己的三晶片。


術為科技成立的初衷就是致力于內窺鏡相關底層核心技術攻關,并聚焦微創外科的整體解決方案。公司現已實現成套的光學模塊、光機電一體化控制、高性能氣路設計,并掌握了完整的制造工藝。


自主設計全鏈路裝配工裝、調教系統,攻克三晶片亞像素級工藝難題


三晶片是圖像感光器件,是內鏡的核心部件之一。


三晶片成像模組技術相對于單晶片能夠有效防止色彩混疊,提供更好的顏色分度。其原因在于,單晶片只有一片感光芯片,對景物的處理是一起完成的;三晶片則能夠分別感應紅藍綠三個基色并分開處理,這樣就保證了色彩的真實性,畫面更趨近自然。而彼此獨立的色彩處理,大幅減少了混色及色彩的相互干擾。


“除日本企業外,術為科技是國內首個能夠自研自制CMOS三晶片模組的公司。”術為科技創始人李勇告訴動脈網,三晶片并非是近年來才出現的新技術新產品,其原理已有四五十年之久,但其涉及精密制造,工藝是最大的挑戰。三晶片能夠分別感應紅藍綠三個基色,并分別處理,其中每一路都有一個CMOS或CCD成像。三晶片的工藝難度就在于每一路的對齊工藝,要求達到亞像素級。


早期,由于像素尺寸較大(約6~7微米),三晶片的對齊精度尚有余裕,雖然也有除日本企業的其他國際公司去做,然而隨著芯片越來越小、分辨率越來越高,三晶片的對齊難度驟然陡升,不少企業因此或主動或被動止步。針對這一難題,術為科技耗時4年摸索,自主設計了全鏈路裝配工裝和整體調教系統。


“三晶片裝配的過程中,溫度、濕度、周圍的振動都會對裝配精度有影響。我們采用的全封閉、常年恒溫的重型精密制造機加工車間,保證溫度、濕度恒定,減弱外周振動的影響。”術為科技創始人李勇告訴動脈網。


術為科技制造的三晶片CMOS感光元件,具有尺寸小、功耗低、能真實再現逼真色彩、清晰細節的腔內組織,為醫生安全手術、精細操作提供保障。而得益于小尺寸、低功耗的優勢,其內窺鏡手柄也可以設計得更加小巧、貼合手部,且不會發熱。


術為科技自研自制的三晶片CMOS不僅打破了長久以來日企的壟斷,補齊了國內硬鏡產業鏈,更進一步做到圖像算法的深度發展以及優化自主設計和修整,從根源上實現技術可迭代和成本可控制,極大地加快了內窺鏡國產替代的腳步。


搭載自研三晶片模組,推出4K&HD內窺鏡系統


術為科技聚焦微創外科領域,立志打造全研發技術鏈的內窺鏡技術解決方案。除三晶片外,公司還推出了搭載自研三晶片模組的4K超高清內窺鏡攝像系統和HD攝像系統,以及超高流量氣腹機。


術為科技制造的4K超高清內窺鏡攝像系統,由4k超高清攝像頭、冷光源系統和硬管內窺鏡組成,而上述核心零部件均為術為自研。


由于搭載了自研的三晶片,4K超高清內窺鏡攝像系統對色彩進行還原與被攝物體顏色相一致,色彩還原度高,通透性強,更接近人眼視覺。清晰顯示臟器組織,顏色純正,層次分明,支持高色彩再現,提升了手術安全性。


值得一提的是,該系統的鏡頭采用了獨特的鏡頭技術,擺脫了傳統的機械對焦,無論遠近,均能在0.4~0.5秒內實現自動對焦,保證成像清晰可見。輔以術為科技獨創的SD-WDR? 超寬動態范圍、WV-AIE? 全視野圖像動態銳化、BV-ACE? 微細血管動態均衡等圖像優化技術,使其成像效果最大化。此外,該攝像頭還支持低溫等離子滅菌。


該系統的視頻和圖像存儲不僅支持U盤、移動硬盤等外部儲存,還內置大容量存儲硬盤,可存儲最低100小時的視頻,保證手術影像資料的安全性。


術為科技推出的HD攝像系統,同樣搭載有自研自制的三晶片模組。該款系統的攝像頭具備2倍齊變焦功能,能夠在圖像器件敏銳的感光能力下實現近距離拍攝目標對象,從而獲取更清晰的圖片。


此外,該系統還具備光源聯動,能為畫面匹配最佳亮度,保證術野的清晰度,護航手術安全。同時,醫用冷光源的導光束兼容性強,可匹配市面主流廠家的導光束接口。



超高流量氣腹機,實現小流量下高精度調節


氣腹機是腹腔鏡外科手術建立和維持氣腹的專用設備,其作用是通過向人體輸入受監控且穩定的氣流,將腹壁與腹腔內臟器隔開,以形成足夠的視野和操作空間。


術為科技推出了超高流量氣腹機,擁有50L/min的超高速流量。考慮到實際手術操作,還搭載了氣體加熱(保證患者腹腔內氣體恒溫,避免低溫癥)、多檔排煙(有助于在困難的腹腔鏡手術過程中提供清晰且無阻礙的手術視野)等功能。


而最為亮眼的,莫過于該產品可在小流量情況下(主要是兒童手術)可實現0.1L/min的精細調節。對比市面上同類產品在小流量下約2L/min的誤差,術為科技能將誤差控制在0.6L/min以內,實現小流量下的高精度調節。


最后介紹一下術為科技團隊。公司核心技術人員來自清華大學、華中科技大學、華南理工大學等知名高校,在頂級醫療器械企業擁有近20年的從業經驗,其創始人曾多次獲得省級技術發明一等獎以及中國優秀專利等榮譽,擁有原始創新力與堅韌的技術攻關能力。


內窺鏡雖然看上去已經是紅海市場,但實際上卻與早些年的PC或者手機市場類似——高端市場被國際品牌壟斷,中低端市場都是國產廠家在做集成,核心模塊基本依賴進口。術為科技不僅是國內為數不多的完全掌握內窺鏡底層技術的創新型企業,也是國內極少數打破海外光學模組工藝及精密制造工藝壟斷的企業,有望在夯實國產內窺鏡產業鏈的同時,加速內窺鏡國產替代進程。


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