台灣超微光學（OTO Photonics Inc., 以下簡稱OTO）就是其中一家利用創新技術，以MEMS微機電技術來製作光譜儀，從而搶攻血糖計市場的公司；不過，OTO所生產的並不是單純的血糖計，而是微型的多功能血液分析儀。為了降低照護成本及提升照護效率，醫療照護已經從醫院端往病患端發展，亦即一般我們常說的居家醫療／居家照護，這種情況尤以慢性病最為普遍；而這類居家型醫療產品多朝小型化、可攜式、無線化及客製化發展。

OTO董事長吳永川表示，在居家醫療或遠端照顧的環境下，醫生一定要能掌握病人的詳細資訊，才能作出有效的診斷，但單一功能的血糖計能獲取的資訊有限，並不能對許多的慢性病作有效的監控。另一方面，小型化及容易操作也是一個必須條件。

由於OTO精心研發的凹型光柵的最佳函數是經過非常精密的運算才得出來的，因此不怕同業仿冒或抄襲；
吳永川說：「由於技術得來不易，所以我們不願意公開，寧願以營業秘密來保護也不要申請專利。」

以半導體微縮技術代替傳統光學結構

要了解OTO如何能研發出微型的多功能血液分析儀，就必須要從其產品結構談起。

下圖1及圖2的左邊都是傳統光學結構組成的光譜分析儀，由於採用的是平面光柵，所以必須以兩面鏡子（準直面鏡和聚焦面鏡）輔助，才能完成聚焦與分光功能，再將光源導向線型偵測器；然而OTO所研發的凹型光柵卻同時具備聚焦及分光的功能，從下圖1及圖2的右邊可以看到，由於OTO的凹型光柵同時具備聚焦及分光功能，因此不需要準直面鏡和聚焦面鏡的輔助，即可將光源導向線型偵測器，在組裝結構上顯得相當精簡與輕巧。吳永川指出：「相較於傳統的機械加工做法，我們藉由複雜的數學演算法來計算微型凹面光柵的曲率與光跡，再推演出凹型光柵的最佳函數，並且採用先進的微機電整合技術製造完成；由於其深蝕刻製程相容於現有半導體製程，所以我們的技術具有低價量產的製造優勢。」

此外，傳統平面光柵的刻痕一般都是用鑽石刀刻製的，除了成本較高外，精準度也是有待加強。　由於OTO凹型光柵的採用半導體的深蝕刻製程，因此除了能以低成本量產外，更擁有高準確度、超小型、耐摔抗候之優勢。由於OTO精心研發的凹型光柵是光譜儀的核心元件，而凹型光柵的最佳函數是經過非常精密的運算才得出來的，因此不怕同業仿冒或抄襲；吳永川說：「由於技術得來不易，所以我們不願意公開，寧願以營業秘密來保護也不要申請專利。」

圖１.        傳統光學(左) vs. 半導體微縮技術 (右)

圖 2. 從傳統光學構面 (左) 到OTO的自由曲面凹面光柵與微機電製程技術 (右)

微型光譜儀的應用 － 除了醫療還有許多

其實微型光譜儀除了應用在血液分析上，還有許多用途，但就OTO來說，血液分析儀除了是目前已量產的產品外，也是占營收比例較重的產品線。各種不同的應用領域包括血液分析儀、鏡片光譜檢測儀、光衰減監控儀、水果甜度檢測計、冷凝水監控儀、色差計、線上LED封裝檢測設備、分光光度計、LED晶圓檢測設備、線上色彩監控儀、食品包材安全檢測計及手持式多功能光譜儀等等。

在血液分析儀的部分，下表1是採用不同技術的全光譜血液分析儀的優缺點。由於OTO的設計緊密輕巧，所以可以達到微型化及具競爭力的價格；此外，由於結構緊密，因此維修調校的需求也很低。然而，如何才能達成一次偵測多個項目呢？這主要是OTO與廠商配合研發出多品項試劑圓盤（圖3），內含12個檢測槽，病患只需扎血1-2滴，放入血液凹槽（Inlet），再配合系統內部馬達運轉（圖4），要檢測的血液即可平均分佈於12個檢測槽，完成多項檢測的目的。除了免去抽血之苦外，由於各項檢測可立即顯現，也可省去到醫院檢查時所需的數天等待時間，對於急性病變可以有效爭取黃金診療時間。

表1. 採用不同技術的全光譜血液分析儀之優缺點
技術類別	多濾片光學設計	傳統光譜儀設計	ＯＴＯ的創新設計
示意圖
特色	價格便宜 但偵測項目有限	偵測項目多 擴充性強 價格昂貴 體積大 易故障 調校困難	偵測項目多 擴充性強 價格競爭力 微型化設計 維修調校需求低

圖3. 全光譜血液分析儀多品項試劑圓盤                                   圖4.　全光譜血液分析儀系統內部示意圖
 

由於目前光譜儀很多都是大型的，分別在實驗室、醫院、工廠中被採用，但吳永川認為日後量測會從集中式發展成分散式，以LED的生產線為例，如在產線上的生產人員可直接檢測LED的光源，在晶圓產出的階段即可即時篩檢LED晶粒，這對於良率的提升會有很大的幫助。另外，像水果甜度檢測計也必須具備輕巧及可隨身攜帶的特色，才能方便果農在果園立即檢測及判定果實的甜度及決定收成時機。

圖 5.　OTO開發中的便攜式／手持式光譜分析應用

便攜式／手持式多功能光譜儀是OTO目前重點開發中的應用之一，吳永川指出OTO的目標是發展出一個帶著走的實驗室，可以隨時隨地檢測樣品，而且具備高度耐震及真正可攜，能適用於化學溶液、水質、環境監控、穿透、吸收等多功能量測。目前此一應用產品之獨立式 (Standalone) 量測平台及量測演算法已完成，而ID及配件則仍在開發中。

Facebook 按讚馬上加入北美智權報粉絲團