矽光子感測為VOC偵測與診斷鋪平了應用之路

矽光子感測為偵測人體VOC氣體另闢蹊徑。圖/奈微光提供

         【記者謝振寶/科技綠能】在醫學診斷與疾病預警的研究領域，人體新陳代謝會釋放出多種揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOC）；這些微量氣體已被視為重要的疾病生物標記。研究指出，無論在正常或病理狀態下，人體都會透過呼吸、汗液、皮膚、尿液、糞便等途徑中釋放出微量VOC，濃度從ppm、ppb，甚微至ppt（10^-12 g/l億分之一）等級，雖濃度極低，卻蘊含豐富的生理資訊。近年來，科學界已證實，糖尿病、肝腎疾病、癌症及感染等多種疾病，往往會伴隨特定VOC組合，或濃度的變化。隨著生醫分析技術不斷進展，VOC檢測逐步成為一種無痛、非侵入、快速的診斷技術，當這些訊號能夠被即時且精準解讀時，將為臨床診斷開啟一條全新的捷徑，也為未來個人化健康管理奠定基礎。

           不過，要在複雜環境中精確分辨出極低濃度VOC，仍需要依賴具高靈敏度及高選擇性的解決方案，也正是光學感測技術展現優勢的領域。光學（光譜）感測是以物質會吸收與反射特定的光譜進而能鑑識出該物質，如同人類的耳朵能分辨出多達千萬種不同的聲音（音譜），例如風聲、雨聲、車聲，甚至每個人不同的腳步聲。其中在有機物質的範圍內，傅立葉轉換紅外光譜（FTIR）能廣波段擷取樣本所吸收的譜線，建立分子特徵光譜庫，可應用在對比未知的化合物；非色散式紅外（NDIR）則以較窄的紅外光源，對特定的氣體進行偵測，具有裝置簡單、體積小、適合微型化與模組化的優勢。兩者技術皆利用分子在中紅外光（MIR）區間的振動或吸收訊號來識別分子，也已廣泛應用於工業排放監測與環境監控。然而，由於傳統MIR光源與此波段的偵測器多價格昂貴，因此長期以來無法普及至臨床與居家醫療場域。

           為克服傳統光學設備的各種限制，並推動揮發性有機化合物（VOC）檢測在日常生活與臨床醫療中的普及應用，台灣奈微光科技股份有限公司（以下簡稱奈微光）積極投入開發一套基於矽光子技術的VOC感測平台。此平台為全球首創，能將多波長的中紅外（MIR）光源或偵測器整合於單一CMOS相容晶片，提供小型化、低功耗、連續偵測且具量產潛力的創新解決方案。

           該平台可依據非色散紅外（NDIR）與其他中紅外感測技術的需求，提供客製化的光源與偵測器，並透過高度整合的矽基晶片，打造兼具高靈敏度與穩定輸出的感測元件，能精準辨識丙酮、氨氣、甲烷、硫化物等多種生物標記氣體。奈微光指出，此技術不僅有效降低專業儀器的技術與成本門檻，亦具備高度彈性的模組化設計，便於感測元件靈活導入穿戴式裝置、居家健康管理系統或智慧醫療平台，進一步拓展VOC檢測的應用場域。

           奈微光董事長邱俊榮表示：「我們觀察到，非侵入性氣體感測是未來預防醫學的關鍵一環，因此奈微光正積極打造以矽光子技術為核心的IoT感測平台，協助合作夥伴加速開發多元應用場景。我們的光源與偵測晶片擁有波長可客製化、光強度優異、量產性高及成本競爭力等特點，能精準支援各種VOC偵測需求。」邱董事長補充，奈微光將持續推動技術普及化：「我們希望未來這些感測技術不只是實驗室或醫院專用，而是可以『家家買得起、人人用得到』，真正落實智慧健康的願景。」

未來，奈微光期望攜手各界，推動矽光子感測技術走入更多應用場域，讓創新檢測方案真正走進日常，為健康守護創造新價值。

(工商時報/2025.07.03)