采用功能性近红外光谱成像(fNIRS)研究了警觉度的变化规律。通过10通道fNIRS技术采集了12名受试者前额部位的氧合血红蛋白(HbO)信号、脱氧血红蛋白(Hb)信号, 并记录下实验中受试者的行为学数据。结果表明：可以根据主观量表评分和行为学数据将受试者的警觉度标注为3个水平, 前30 min为高警觉度水平, 中间30 min为一般警觉度水平, 后30 min为低警觉度水平；此外, 前额左侧的第2通道以及右侧的第9、7、8、6通道对警觉度变化的敏感度较高；在支持向量机模型下, 12名受试者的警觉度三分类正确率为76.9%。本研究验证了fNIRS在警觉度检测上的可行性, 并指出了对警觉度变化敏感脑区的位置, 为警觉度的实时监测提供了新的思路。

采用重复性及生物兼容性较好的二维纳米银膜作为氧合血红蛋白表面增强拉曼散射光谱的(SERS)基底, 利用具有较好匹配的近红外激光作为激发光源, 通过引起共振拉曼效应分别对健康女性和女性乳腺癌患者的氧合血红蛋白进行SERS光谱研究。比较两组氧合血红蛋白平均SERS光谱, 发现存在差异。利用SPSS软件的主成分分析(PCA)方法和独立变量T检验统计分析方法, 发现两组光谱在659、813和1 122 cm-1拉曼频移处的谱峰有着极显著的区别。对主成分进行归属分析, 女性乳腺癌患者氧合血红蛋白分子中, 吡咯环的反对称变形振动、对称变形振动以及吡咯环的呼吸振动的强度、相对于健康女性显著减少, 从而造成图谱谱峰有明显差异。除此以外, SERS技术结合SPSS统计分析方法能够较好地区分健康女性和乳腺癌患者的氧合血红蛋白, 从而有望发展成为一种新型的乳腺癌临床诊断技术。

基于新型、 高效、 生物兼容性近红外表面增强拉曼散射（NIR-SERS)基底, 采用共焦光路设计的便携式拉曼光谱仪, 对25例肺癌患者和25例健康人的氧合血红蛋白进行NIR-SERS光谱检测, 再对两者NIR-SERS光谱的谱峰强度和谱峰位置进行分析研究。 发现两者的NIR-SERS光谱的谱峰强度在一定区域存在较明显的差异性, 在473, 816和1 583 cm-1处健康人的光谱的谱峰强度比肺癌患者要大, 健康人氧合血红蛋白平均NIR-SERS光谱在1 208和1 425 cm-1谱峰处时, 肺癌患者分别蓝移到1 212和1 432 cm-1, 健康人氧合血红蛋白平均NIR-SERS光谱在1 583 cm-1的谱峰处, 肺癌患者红移到1 579 cm-1。 采用主成分（PCA)分析和独立变量T检验统计分析方法得出NIR-SERS光谱在主成分得分PC3, PC4和PC9处具有显著差异, 并通过PCA得分二维、 三维散点图可以将健康人和肺癌患者区分, 诊断的特异性为88%, 灵敏度为80%, 总判别正确率为84%。 通过谱峰归属分析, 两者的NIR-SERS光谱存在显著差异与氧合血红蛋白吡咯环和乙烯基团(CaCm)的振动有关。 该研究为肺癌的SERS光谱技术诊断提供了实验依据, NIR-SERS技术有望发展成为一种新型的临床辅助诊断工具。

采用近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)光谱技术, 基于高效、稳定、低廉的纳米银膜基底检测了25例肝癌患者、25例肝癌术后患者和25例健康人的氧合血红蛋白(OxyHb)。对比发现, 健康人、肝癌术后患者和肝癌患者的OxyHb 的NIR-SERS光谱谱峰强度呈现依次下降的趋势, 表明从谱峰强度可以初步判断肝癌术后患者恢复情况。利用主成分分析(PCA)结合线性判别分析(LDA)统计方法进行分析, 25个肝癌术后患者中8人判别为健康人, 其余17人判别为肝癌患者。判别分组与实际情况相符, 表明PCA-LDA统计方法可以更准确地判断肝癌术后患者恢复状况。因此, NIR-SERS技术结合PCA-LDA统计方法有望为肝癌术后患者恢复状况的诊断提供一种新的思路和方法。

基于一种新型、高效近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)基底,检测了20例健康人和16例结直肠癌患者氧合血红蛋白NIR-SERS光谱。对比发现,结直肠癌患者和健康人氧合血红蛋白NIR-SERS光谱之间存在明显差异。通过谱峰归属分析,发现结直肠癌患者氧合血红蛋白中吡咯环和乙烯基团的振动模式、数量和构象发生了一定的变化,尤其是吡咯环的对称呼吸振动和乙烯集团的反对称伸缩振动模式的数量比健康人要少很多,这些变化很可能是结直肠癌患者组织出现变异以及体内杂乱的新陈代谢引起。利用统计分析方法诊断结直肠癌的特异性与灵敏度分别为85.0%和93.8%,为验证利用统计方法的可靠性,使用受试样品的工作特征曲线方法进行评价。研究表明NIR-SERS光谱技术结合统计分析方法有望发展成为一种新型的结直肠癌临床诊断工具。

功能近红外光谱(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)是一种无损的脑成像技术, 经过20年的发展, 已广泛应用于认知神经科学研究领域。基于神经血管耦合机制, 与功能相关的大脑神经活动增强会引起局部脑血流量的升高, 进而引发血液中氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白浓度相应的变化, 间接反映了大脑中神经激活程度。研制了一套基于多功能采集卡的单通道连续波fNIRS系统。在该系统中, 选择激光二极管作为光源具有较好的单色性和较低的发散角, 690和830 nm波长的组合有助于降低发色团之间的串扰。频分复用技术用于区分来自不同光源的信号, 同时也消除了环境光、工频干扰等特定频率的噪声源。利用LabVIEW软件平台实现了光源的时序控制、自动增益调节、数字正交相干解调, 以及数据可视化与存储等功能。屏气和心算实验结果表明, 该系统可用于监测大脑局部血红蛋白浓度的实时变化, 并可以检测与高级脑功能相关的激活。

采用电解法制备新型、高效纳米银膜作为近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS) 基底，检测了22 例健康女性和22 例宫颈癌患者氧合血红蛋白的NIR-SERS 光谱。对比宫颈癌患者与健康女性氧合血红蛋白NIR-SERS 光谱，发现两者区别明显。利用多变量统计分析方法得到宫颈癌患者与健康女性氧合血红蛋白的NIR-SERS光谱在472、662、720和1209 cm-1谱峰处区别最为明显，诊断的特异性与灵敏度均为86.4%。由谱峰归属分析得知，宫颈癌患者血液中高铁血红蛋白吡咯环折叠振动、氧合血红蛋白吡咯环的对称变形振动、反对称变形振动和吡咯环间CmH 基团的变形振动等振动模式与健康女性相比有明显的减少。研究表明，NIR-SERS 技术结合多变量统计分析方法可以较好地区分宫颈癌患者和健康女性氧合血红蛋白，有望发展成为一种新型的宫颈癌临床诊断工具。

搭建红外波段双波长(1940 nm 和980 nm)激光诱发痛觉刺激系统，探索基线温度控制、激光吸收导热涂层、致痛区域控制对痛觉刺激效果的影响。利用热电偶测温模块实时监测基线温度控制及涂抹20%氧合血红蛋白溶液时离体猪皮皮肤表面温度的变化；利用滤光片实现致痛区域控制。利用1940 nm 激光模块实现了40 ℃基线温度控制，结合980 nm 脉冲激光模块完成了联合痛觉刺激实验；皮肤表面涂抹20%氧合血红蛋白溶液时温降时间(110 ms)远低于空白对照(1.2 s)和风冷散热(341 ms)，可提升痛觉信号质量；列举了三种不同尺寸滤光片下的温度场分布情况，证明了致痛区域的可控性。双波长红外激光诱发痛觉系统提出的三种技术对痛觉刺激效果有较好的促进作用，证明了这种痛觉刺激模式的可行性和可信性。

采用二维纳米结构银膜作为基底, 检测了30例肝癌患者和30例健康人氧合血红蛋白表面增强拉曼散射(SERS)谱。 利用主成分分析(PCA)结合独立变量t检验建立SERS光谱诊断多元统计算法模型, 并用判别分析方法对此统计算法的诊断效果进行评价。 实验结果表明, 肝癌患者与健康人氧合血红蛋白SERS光谱有明显区别。 采用PCA分析结合独立变量t检验统计分析方法得出SERS光谱PCA得分三维散点图可以很好的区分健康人和肝癌患者。 利用判别分析方法得出该统计算法诊断肝癌的特异性和灵敏度分别为90%和96.7%, 总判别正确率为93.3%。 与健康人相比, 肝癌患者氧合血红蛋白中吡咯环的呼吸振动模式的数量、 酪氨酸和苯丙氨酸的含量相对偏低。 研究结果表明, 氧合血红蛋白SERS光谱统计分析有望发展成为一种新型的肝癌诊断工具。

激光疗法是治疗血管性皮肤病最为便捷和可靠的方案。介绍了激光治疗血管性皮肤病的选择吸收原理及氧合血红蛋白的吸收峰位置，从而确定了激光波长的选择依据，阐述了418、542、577 nm波段医用全固体激光器的相关技术及发展现状，重点阐述了医用577 nm波段的5种激光技术：倍频、和频、受激拉曼散射(SRS)、光参量振荡器（OPO）及光抽运半导体(OPS)技术。指出了各种技术的优缺点及其医用前景。在和频技术中，提出了将薄片结构与端抽运结构相结合的新型医用578 nm黄光激光器的设计方案。