光譜儀的生醫應用–多功能生化分析儀

2020年剛起步之際，由于新型冠狀病毒(Coronavirus Disease 2019, COVID-19)的出現，*防疫工作動員的影響下，明顯造成經濟巨大損失。因此，攸關人類生命安全和健康管理的技術應用，無疑是下一個十年內會被關注的產業指標。

▲光譜儀應用實例 : 臨床血液分析儀

臨床分析(Clinic Analysis)是生醫領域中，醫護人員判斷受試者生理情況，其檢測儀器項目多元性、便利性與得到準確結果的時效，對于急病癥可以有效爭取黃金治療時間，正是在醫療市場上追求的目標。一般臨床分析裝置主要分為三個部件，生化模塊(試劑晶片)、機電模塊(離心機/ 基座)、光學模塊(傳感技術)，其中光學模塊是生化分析儀要達到快速分析、準確判讀及功能擴充的重要關鍵。

選用光譜儀的優勢

以光譜儀(Spectrometer)作為生化分析儀的光學核心– 可用單一模塊同步量測寬波長范圍之檢體試劑反應，并搭配光譜儀內建CPU和客制軟體，同時完成反應方程式、標準差、偏差函數…等參數值運算，將生化分析儀之效率和精確度達到極好化。

舉例來說，生化檢測項目其光譜響應波長不盡相同(見下表一)，當選用各種濾波片(Optical filter)為光學核心，檢測的項目和范圍會被固定波段限制，而且必需再額外配置多個濾波片、PD(Photodiode)傳感器及運算系統，才能呈現分析儀器完整功能。相對來說，使用一臺光譜儀就可以取得全光譜訊號范圍，提供分析儀器無限制擴充彈性，并作為波長/強度/線性度/雜散光校正的標準，對于目標追求高穩定性和精確度(通過FDA認證)的多功能醫療儀器，光譜儀是很好的選擇。

中國臺灣超微光學(OtO Photonics)作為中國臺灣光譜儀設計開發，以傳統Czerny-Turner光學架構為基礎，推出適用生化檢測光譜儀- 智能引擎系列(Smart Engine ^TM, SE)、蜂鳥系列(Humming Bird ^TM, HB) 。此外，中國臺灣超微光學更應用2018年榮獲中國臺灣發明創新獎「金獎」- MEMS矽晶圓波導片與MEMS凹面光柵，開發出超微型光譜系列(Ultra-Micro Modular Spectrometer, UM) 打入便攜式醫療儀器市場。

▲ 從傳統光學架構發展到中國臺灣超微光學的微機電制程技術

在UM超微型光譜儀中，利用半導體微機電MEMS制程技術，打造光譜儀的矽晶圓波導(Waveguide)，將精度提高至少20倍，生產良率從50% 提升至95%，成本降低十分之一。開發出體積為(23mm*31mm*8.5mm)、分辨率(5nm)光譜儀，未來便攜市場每年將持續增長，亦是中國臺灣超微光學非常重視的一個新興產品應用走向。