光谱仪的生医应用–多功能生化分析仪

2020年刚起步之际，由于新型冠状病毒(Coronavirus Disease 2019, COVID-19)的出现，*防疫工作动员的影响下，明显造成经济巨大损失。因此，攸关人类生命安全和健康管理的技术应用，无疑是下一个十年内会被关注的产业指标。

▲光谱仪应用实例 : 临床血液分析仪

临床分析(Clinic Analysis)是生医领域中，医护人员判断受试者生理情况，其检测仪器项目多元性、便利性与得到准确结果的时效，对于急病症可以有效争取黄金治疗时间，正是在医疗市场上追求的目标。一般临床分析装置主要分为三个部件，生化模块(试剂晶片)、机电模块(离心机/ 基座)、光学模块(传感技术)，其中光学模块是生化分析仪要达到快速分析、准确判读及功能扩充的重要关键。

选用光谱仪的优势

以光谱仪(Spectrometer)作为生化分析仪的光学核心– 可用单一模块同步量测宽波长范围之检体试剂反应，并搭配光谱仪内建CPU和客制软体，同时完成反应方程式、标准差、偏差函数…等参数值运算，将生化分析仪之效率和精确度达到極好化。

举例来说，生化检测项目其光谱响应波长不尽相同(见下表一)，当选用各种滤波片(Optical filter)为光学核心，检测的项目和范围会被固定波段限制，而且必需再额外配置多个濾波片、PD(Photodiode)传感器及运算系统，才能呈现分析仪器完整功能。相对来说，使用一台光谱仪就可以取得全光谱讯号范围，提供分析仪器无限制扩充弹性，并作为波长/强度/线性度/杂散光校正的标准，对于目标追求高稳定性和精确度(通过FDA认证)的多功能医疗仪器，光谱仪是很好的选择。

中国台湾超微光学(OtO Photonics)作为中国台湾光谱仪设计开发，以传统Czerny-Turner光学架构为基础，推出适用生化检测光谱仪- 智能引擎系列(Smart Engine ^TM, SE)、蜂鸟系列(Humming Bird ^TM, HB) 。此外，中国台湾超微光学更应用2018年荣获中国台湾发明创新奖「金奖」- MEMS矽晶圆波导片与MEMS凹面光栅，开发出超微型光谱系列(Ultra-Micro Modular Spectrometer, UM) 打入便携式医疗仪器市场。

▲ 从传统光学架构发展到中国台湾超微光学的微机电制程技术

在UM超微型光谱仪中，利用半导体微机电MEMS制程技术，打造光谱仪的矽晶圆波导(Waveguide)，将精度提高至少20倍，生产良率从50% 提升至95%，成本降低十分之一。开发出体积为(23mm*31mm*8.5mm)、分辨率(5nm)光谱仪，未来便携市场每年将持续增长，亦是中国台湾超微光学非常重视的一个新兴产品应用走向。