光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(光學(xué)相干層析技術(shù)，Optical Coherence tomography, OCT)是一種無(wú)創(chuàng)傷的光學(xué)成像技術(shù)，用于對(duì)樣品產(chǎn)生實(shí)時(shí)的二維橫截面圖像和三維體積圖像。這種結(jié)構(gòu)基于樣品內(nèi)不同材料層的光反向散射產(chǎn)生微米級(jí)分辨率和毫米成像深度的圖像，從而提供關(guān)于樣品的結(jié)構(gòu)信息。
圖1 頻域OCT工作原理圖
太赫茲研究院創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)了OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)對(duì)制藥過(guò)程包衣在線監(jiān)測(cè)的空白。該儀器采用的是一種高效、無(wú)損的探測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)地檢測(cè)當(dāng)前藥丸的包衣厚度，從而有效地指導(dǎo)包衣機(jī)更加科學(xué)高效地進(jìn)行藥物制備工作，在生物醫(yī)學(xué)、安全檢測(cè)、醫(yī)學(xué)制藥等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
該檢測(cè)儀主要是由一個(gè)快速且性能穩(wěn)定的OCT系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)包含密封光學(xué)和硬件系統(tǒng)的OCT主機(jī)以及用于系統(tǒng)控制的外部電腦或觸摸屏。圖2為OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀，主機(jī)包括：光學(xué)系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。采用寬帶SLD作為光源，使用超高速的高分辨率光譜儀采集光譜信號(hào)。操作軟件主要包括光源控制軟件及數(shù)據(jù)采集軟件。
圖2 OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀
表1、表2及表3分別為OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀的整體參數(shù)、關(guān)鍵指標(biāo)及主要功能。
表 1 OCT-100設(shè)備參數(shù)
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光學(xué)參數(shù)
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光源 |
超寬帶SLD |
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輸出光功率 |
>6 毫瓦 （前面板） |
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輸出光纖接口 |
FC/APC 單模光纖 |
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探頭工作距離 |
5 毫米 |
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光譜探測(cè)器 |
光柵光譜儀 |
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光譜范圍 |
740nm-920nm |
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BScan圖像 |
圖像像素 |
1024*1000 |
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圖像采集速率 |
>3 幀/秒 |
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信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍 |
>40 dB |
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厚度分辨率 |
<20 um |
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使用環(huán)境 |
輸入電壓 |
220V AC |
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功耗 |
40 W max |
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網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)傳輸 |
USB 3.0 Micro-B |
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外形尺寸 |
300 mm(長(zhǎng)） 300 mm（寬） 135 mm（高） |
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重量 |
8 Kg（不含電腦重量） |
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工作環(huán)境溫度 |
-20°C ~ 55°C (-4° F~131°F) |
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工作環(huán)境濕度 |
20-80% RH |
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附件 |
配電腦，USB3.0數(shù)據(jù)線，探頭，電源線 |
表2 OCT-100關(guān)鍵指標(biāo)
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OCT-100關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù) |
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軸向分辨率 |
< 10μm |
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橫向分辨率 |
< 100μm |
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成像深度 |
> 1.0 mm |
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靈敏度 |
> 60 dB |
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光譜采集頻率 |
120 kHz |
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包衣截面圖輸出頻率 |
>1 fps |
表 3 OCT-100主要功能
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功能 |
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在線過(guò)程
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1. 在線監(jiān)測(cè)制備中的包衣厚度變化 2. 在線高速OCT信號(hào)處理和圖像識(shí)別 3. 實(shí)時(shí)更新制備中的包衣平均厚度 4. 實(shí)時(shí)輸出包衣剖面圖（采樣率：>1 fps） |
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離線過(guò)程
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1. 繪制包衣厚度隨時(shí)間變化圖 2. 繪制包衣均勻度隨時(shí)間變化圖 3. 計(jì)算包衣監(jiān)測(cè)采樣率 4. 三維可視化包衣截面圖的厚度變化 |
圖3 為OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀所得到的樣品數(shù)據(jù)，從左至右分別為：藥丸包衣細(xì)節(jié)放大圖像、對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)位置處AScan信號(hào)及原始光譜。
圖3 藥丸包衣細(xì)節(jié)放大圖像及對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)位置處AScan信號(hào)及原始光譜
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：
針對(duì)性強(qiáng)
◆OCT-100針對(duì)藥物制備過(guò)程中包衣厚度和包衣均勻性的檢測(cè)而設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)地在線監(jiān)測(cè)藥丸包衣質(zhì)量參數(shù)。
信噪比高
◆OCT-100所用的光學(xué)元件少，沒(méi)有光柵或棱鏡分光器，降低了光的損耗，而且通過(guò)干涉進(jìn)一步增加了光的信號(hào)，因此得到較高的信噪比高。
◆由于OCT-100針對(duì)藥物制備過(guò)程中包衣厚度和包衣均勻性的檢測(cè)而設(shè)計(jì)，采用了針對(duì)此場(chǎng)景的高效算法，從而進(jìn)一步提高了信噪比，進(jìn)而得到更好的樣品信息。
穩(wěn)定快速
◆OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀是一種高效、無(wú)損的探測(cè)技術(shù)，臺(tái)式、便攜式OCT-100在線藥丸包衣厚度檢測(cè)儀，滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際使用。
◆硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)都可拓展、可定制，最大限度地滿足用戶實(shí)際應(yīng)用
簡(jiǎn)單便攜
◆配備專業(yè)光纖探頭，可快速完成樣品自動(dòng)識(shí)別，操作方便，用戶無(wú)需調(diào)節(jié)，電腦直接給出相應(yīng)的藥丸圖像和參數(shù)信息。
◆高度集成、體積小巧，便于攜帶。
擴(kuò)展性服務(wù)
◆擁有一批國(guó)際高水平的研發(fā)和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，可根據(jù)用戶的具體需求，開(kāi)發(fā)出針對(duì)不同場(chǎng)景的OCT相關(guān)產(chǎn)品。
產(chǎn)品應(yīng)用：
◆OCT技術(shù)具有無(wú)損傷、非介入、非接觸、圖像分辨率高的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光學(xué)檢測(cè)、工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)、生物診斷檢測(cè)、科學(xué)究等領(lǐng)域。眼科方面；
◆OCT可實(shí)現(xiàn)重要眼組織（角膜、晶狀體、視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜等）的活體三維成像；心血管方面；
◆OCT可實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺式冠動(dòng)脈成像；小粥樣斑塊破裂、脂肪鈣化斑狀層、纖維動(dòng)脈粥樣斑塊和正常動(dòng)脈血管壁的精確檢測(cè)和定量分析；皮膚方面；
◆OCT可以實(shí)現(xiàn)皮膚結(jié)構(gòu)成像，分辨率可達(dá)15-20μm，深度可達(dá)1.5-2mm；血管造影方面；
◆OCT可以實(shí)現(xiàn)無(wú)標(biāo)記三維微血管造影，獲得組織內(nèi)部血流灌注的三維活體成像；神經(jīng)影像學(xué)方面；
◆OCT可廣泛應(yīng)用于發(fā)展神經(jīng)生物學(xué)，視網(wǎng)膜神經(jīng)成像，和圖像引導(dǎo)手術(shù)修復(fù)周圍神經(jīng)的機(jī)理研究。工業(yè)應(yīng)用方面；
◆OCT可以實(shí)現(xiàn)在線/離線高級(jí)材料的檢測(cè)，硅和塑料微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的檢測(cè)，太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量控制，復(fù)合材料（如渦輪葉片）的質(zhì)量控制和微工程塑料原型零件的檢測(cè)。
