光譜儀的生醫(yī)應(yīng)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(xiàn)，*防疫工作動員的影響下，明顯造成經(jīng)濟(jì)巨大損失。因此，攸關(guān)人類生命安全和健康管理的技術(shù)應(yīng)用，無疑是下一個十年內(nèi)會被關(guān)注的產(chǎn)業(yè)指標(biāo)。

▲光譜儀應(yīng)用實例 : 臨床血液分析儀

臨床分析(Clinic Analysis)是生醫(yī)領(lǐng)域中，醫(yī)護(hù)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(zhǔn)確結(jié)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(yī)療市場上追求的目標(biāo)。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(jī)電模塊(離心機(jī)/ 基座)、光學(xué)模塊(傳感技術(shù))，其中光學(xué)模塊是生化分析儀要達(dá)到快速分析、準(zhǔn)確判讀及功能擴(kuò)充的重要關(guān)鍵。

選用光譜儀的優(yōu)勢

以光譜儀(Spectrometer)作為生化分析儀的光學(xué)核心– 可用單一模塊同步量測寬波長范圍之檢體試劑反應(yīng)，并搭配光譜儀內(nèi)建CPU和客制軟體，同時完成反應(yīng)方程式、標(biāo)準(zhǔn)差、偏差函數(shù)…等參數(shù)值運(yùn)算，將生化分析儀之效率和精確度達(dá)到極好化。

舉例來說，生化檢測項目其光譜響應(yīng)波長不盡相同(見下表一)，當(dāng)選用各種濾波片(Optical filter)為光學(xué)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(yùn)算系統(tǒng)，才能呈現(xiàn)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(kuò)充彈性，并作為波長/強(qiáng)度/線性度/雜散光校正的標(biāo)準(zhǔn)，對于目標(biāo)追求高穩(wěn)定性和精確度(通過FDA認(rèn)證)的多功能醫(yī)療儀器，光譜儀是很好的選擇。

中國臺灣超微光學(xué)(OtO Photonics)作為中國臺灣光譜儀設(shè)計開發(fā)，以傳統(tǒng)Czerny-Turner光學(xué)架構(gòu)為基礎(chǔ)，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(xué)更應(yīng)用2018年榮獲中國臺灣發(fā)明創(chuàng)新獎「金獎」- MEMS矽晶圓波導(dǎo)片與MEMS凹面光柵，開發(fā)出超微型光譜系列(Ultra-Micro Modular Spectrometer, UM) 打入便攜式醫(yī)療儀器市場。

▲ 從傳統(tǒng)光學(xué)架構(gòu)發(fā)展到中國臺灣超微光學(xué)的微機(jī)電制程技術(shù)

在UM超微型光譜儀中，利用半導(dǎo)體微機(jī)電MEMS制程技術(shù)，打造光譜儀的矽晶圓波導(dǎo)(Waveguide)，將精度提高至少20倍，生產(chǎn)良率從50% 提升至95%，成本降低十分之一。開發(fā)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(xù)增長，亦是中國臺灣超微光學(xué)非常重視的一個新興產(chǎn)品應(yīng)用走向。