三大技術
造就高效率、精準、高效能
生物光學技術
高度擬真生物光學系統
生物光學技術是利用光的性質，如反射、折射、散射、吸收等，來測量生物組織中的物理或化學參數。這些參數可以反映生物組織的結構、功能、代謝等方面的信息，如血氧飽和度、脈搏率、呼吸率…等；生物光學在穿戴式裝置中的應用具有非侵入性、高靈敏度、多功能等優點，是一種前景廣闊的技術，並且能夠與其他感測技術相結合，實現更多種類的生理訊號監測和健康管理。
技術細節
皮膚組織光學分析
因皮膚組織對於光波波長會有不同的反應，即形成穿透、反射、擴散與吸收的生物光學行為，當模擬不同波長之光線照射皮膚組織後，透過分析其光線能量變化與光形分布，可以了解皮膚組織對光的反應(例如黑色素吸收、PPG狀態)，藉以達成非侵入式光學設計開發目標，進行元件或系統先導設計優化。
圖片出處：每日頭條 健康
光體積變化描記圖法 (Photoplethysmography，簡稱PPG)訊號分析
達成此光學模擬分析的原理是光源照射到皮膚表面，每次心跳時會造成血管的收縮和擴張，進而造成光的擴散與吸收變化。當光波透過皮膚組織再回到光敏感測器時，光能量會有一定的衰減變化，即能分析出PPG的狀態。許多生理訊號皆是透過PPG訊號分析而來，如脈搏率、血氧濃度、呼吸率…等。
血液吸收信號分析
運用血液對不同波長光的吸收特性，解析出血液中重要生理參數，例如血液中的氧合血紅素(HbO2)和血紅素(Hb)對於不同波長光的吸收係數不一樣，進一步解析出血氧飽和度(SpO2)。其他諸如血糖、皮膚水分等都可藉由此原理進行模擬分析。
皮膚感測系統設計
配合生物體不同部位的組織差異與機構外觀、感測器規格，模擬建構出搭配皮膚的光學感測系統，能在真正製作出硬體前，分析出光學量測效率、S/N ratio與優化光學訊號品質。
非接觸式生物光學分析
非接觸式生物光學技術最常應用於眼睛部位的光學系統設計。
臺醫運用眼睛各組織對於光吸收率不同的特性，解析眼睛構造；並配合量測分析目的，選取最適合波長進行光學設計。
亦可模擬建構眼睛相關病變、如近遠視、白內障…等，藉以了解光學系統的差異性。
圖片出處：Laser safety Outline : Laser effects on tissues (skin and eyes)
光安全性模擬分析
藉由模擬光源照射生物組織，分析波長及能量對組織的影響，以建構符合光安全性法規要求之生物光學量測系統。
光機電整合設計
生物光學與機電整合分析
光機電整合設計是醫療級穿戴式產品的關鍵技術之一，為了使產品具有高效、精確、續航力及更低的成本和更好的用戶體驗，因此產品開發設計時需綜合考量如光學、機構、電子、軟體…等技術整合。除了提升產品性能和效益，以滿足不同的醫療需求和應用場景之外，光機電整合設計能力也是創新和競爭力的重要因素。
技術細節
精密光學元件設計與優化
配合非侵入式光學量測的個別需求，設計及優化光學感測元件，如波長選擇，二次光學設計，元件佈局…等，藉以提升偵測效率並降低雜訊。臺醫光電已建構完整的精密光學開發流程，具設計、模擬到生產、驗證經驗；可完全將需求導引至量產。
結合生理組織之光機系統仿真設計與優化
將生理組織模型架設於光機系統中同時進行仿真，此分析除了可於光機實體化前，確認偵測系統達到最佳設計之外，更可調整生理組織的光學參數，評估光機系統針對如不同族群、生理狀況、病症下的效果。
光機電整合開發能力
具備先進光機電整合開發能力，如應用於穿戴式醫療裝置需考量以下2點：
1. 空間最佳化和元件的微型化：輕巧、高度靈活且舒適的專業元件和系統。這些裝置需要體積更小、重量更輕的元件，以及更高的設計靈活性，以整合各種技術並提供更多通訊電路。超微型連接器和微型化元件可以在有限的空間內提供更多選擇，並增強醫療裝置的功能。
2. 提升功率與訊號完整性：確保充分的功率和高訊號完整性 ，以快速、及時地將準確的患者資料傳送給醫療照護機構 。因此，在設計上要同時確保充分的功率以及高訊號完整性非常重要。
醫療級演算法
蘊含AI技術的醫療級演算法
醫療級演算法在現代醫學領域中扮演著至關重要的角色，不僅需要通過嚴謹的開發程序以確保生理參數的準確性，此外還需要大量的臨床實證數據和嚴格的驗證流程來確保其可靠性。因此醫療級演算法可以應用於智慧醫療之診斷、預測、治療規劃和監測等方面，以提供更好的醫療服務和護理。
技術細節
有效數據採集
為了開發高準確度及高容錯率的演算法，必須針對各種條件的生理數據進行分析、優化，因此有效的數據採集非常重要，除了要有不同環境下的採集，也需考慮族群、生理狀況及病症上的差異，需要廣泛且大規模的生理數據收集，臺醫光電進行了許多臨床試驗，已累積數量龐大且具系統性的有效數據。
醫規等級演算法臨床驗證
醫規等級演算法須具備可解釋性和可信度：演算法可解釋性是指演算法能夠向使用者解釋其內部的邏輯和原理，以及其輸出結果的依據和意義。演算法可信度是指演算法能夠獲得使用者的信任和接受，並且能夠與使用者有效地互動。臺醫藉由臨床驗證確保演算法的可解釋性和可信度，即根據ISO、FDA法規或其他專業標準如睡眠醫學會標準、美國心臟學會標準…等規範，進行臨床驗證。
大數據疊代優化能力
演算法模型是演算法的核心，它決定了演算法的功能和性能。演算法開發會進行適當的特徵工程、模型訓練、參數調整、模型評估等步驟，並不斷將數據疊代以更新優化。
臺醫光電演算法具備大量數據疊代的優化能力，如下：
1. 自動化：採集數據時自動輸入，非人工key in或手動抄寫。
2. 排除重覆性任務：資料分類比對、去識別化。
3. 快速比較分析大量資料、剔除錯誤的資料/智慧化自動除錯、大數據疊代優化。
4. 邏輯分析程式：依照人工邏輯想法，建構邏輯分析程式，優化與完整演算法模型。
5. 可建立預測模型及驗證工具。
技術實現
產品
oCare Pro 100
歐凱腕式血氧飽和測定儀
反射式生理感測器
為使穿戴式裝置能有效偵測皮膚裡的生理訊號，臺醫光電開發反射式生理感測器，藉由蒐集光波透過生物組織所進行反射、穿透、散射、吸收等反應訊號分析PPG訊號。生物組織內含有皮膚色素、骨質、動靜脈血液，當動脈在心臟收縮時，血液增加，造成直徑擴張；反之心臟舒張時，血液減少，造成直徑收縮，而利用光感測器去偵測血液在血管內的收縮變化即為PPG訊號，經由特殊設計微透鏡及繞射光學微結構，除了能調控LED發射光進入受測組織的能量分佈，增強出光效率及收光強度，亦可減少由皮膚表面直接反射的雜光，大幅提高訊/雜比，也使得耗電量大大降低，且不易受到運動的干擾。
反射式生理感測模組
輕鬆整合到行動或穿戴式智慧型裝置中
| ● | 超小尺寸、低功耗、高效能模組系統（SoM）。 |
| ● | 具有脈搏率、呼吸率和血氧飽和濃度監測功能的移動或穿戴式裝置的最佳解決方案。 |
可在更多身體部位進行脈搏率、呼吸率和血氧飽和濃度，包括手指、腳趾、耳垂、手腕、胸部和額頭等部位。
直接取得脈搏率和血氧飽和濃度和血流灌注指數值
| ● | 具有微處理器控制電路與訊號處理演算法的SoM |
| ● | 內建高效能反射式生理感測器和三軸運動感測器。 |
| ● | 透過I2C介面直接向主機設備提供準確的脈搏率、呼吸率、血氧飽和濃度和灌注指數值。 |
DOE 反射式 PPG 感測器與普通反射式 PPG 感測器
最常見的反射式 PPG 感測器由 LED 和覆蓋 LED 的光電二極體組成平坦表面的封裝層。 它們通常產生更寬的一半的光分佈曲線角度（即±60 度）。 如下圖所示，OCS112採用創新DOE製作結構。 每個 LED 均單獨封裝在半球形透鏡中。 光電二極體被覆蓋由具有微結構表面的封裝層構成。 發出的光分佈曲線OCS112 經過最佳化，可實現更高的 PPG 訊號品質。 因此，OCS112 表現出更高的亮度高效聚焦於目標身體位置。
DOE Reflective
PPG Sensor
Skin Arteriolar Bed
PPG Spectrum
High S/N Quality
Common Reflective
PPG Sensor
Skin Arteriolar Bed
PPG Spectrum
Poor S/N Quality
機芯感測區經生物光學模擬分析優化
臺醫光電自有品牌「歐凱血氧飽和測定儀」脈搏／血氧智慧腕錶，是全球屈指可數的穿戴式醫療器材，內建自行研發的DOE Reflectance專利技術，採用具特殊設計之微透鏡及繞射光學微結構的光學感測器，其感測器位於機芯下蓋，為穿戴式裝置與人體之重要接觸面，因此其機構設計也關係到生理訊號的接收品質，為了使所偵測的生理訊號能夠穩定且特徵完整，臺醫藉由生物光學模擬分析整個機芯下蓋感測區與皮膚模型產生的PPG訊號，進一步優化下蓋機構與光學元件，以符合穿戴式醫療器材的高準確度與穩定性要求。
完整演算法模型建構與優化
生理演算法開發是一個將PPG訊號轉換為脈搏、呼吸、血氧濃度等生理參數且準確度符合醫規的分析技術。其技術關鍵除了須正確建構理論及濾波等方程，更需要利用大量的生理數據，且與金標進行比對分析，以提高其準確性和可靠性。由於生理數據是通過穿戴式裝置進行收集的，因此演算法也必須透過不斷優化來克服不同的人體差異、動作、晃動等干擾因素。此外，穿戴式醫療器材還需要通過臨床驗證，以確保其演算法的分析結果符合醫療標準和規範。
