为实现人体血液甘油三酯(TG)含量无创检测, 应用近红外光谱技术(NIRS), 对单体TG进行定量分析。 通过离体实验优选检测波段(5 700～5 600和4 600～4 400 cm-1), 优化设计检测探头, 综合预处理方法等手段, 对其中TG含量进行定标和预测。 以期提升单体TG无创检测精度及稳定性。 无创采集54组单体光谱数据, 并对其中TG含量进行定标预测, 经对比分析确定平滑滤波(SG)结合偏最小二乘方法(PLS)的定标模型稳健性最优, 对预测集1, 2样品最佳分析结果: 预测标准偏差RMSEP分别为12和12.8 mg·dL-1, 相对预测标准偏差RSD为16.25%和17.33%, 预测精度理想, 基本可用于单人TG的日常监测。 鉴于SG-PLS模型在单体TG无创测量及日变化趋势预测方面的良好表现, NIRS分析技术将在TG无创检测与日常管理领域有更为广泛的应用前景。

为满足生物医学领域对传感器灵敏度和特异性的要求，利用金纳米棒对纳米光纤消逝场强的消光作用，提出基于金纳米棒标记放大的锥形光纤生化传感器。通过理论计算金纳米棒对光纤传输特性的影响，设计实验证明纳米光纤具有对单个金纳米棒的响应能力。采用双抗夹心法对PBS 溶液中的羊IgG 检测，检测下限可达0.02 ng/mL，证实此种传感器具有极高的灵敏度和特异性。提出的纳米光纤生化传感器结构简单、响应迅速、成本低廉，在医学临床诊断、食品安全检测、环境监测领域具有重要的实用价值。

超透射现象自15年前发现以来激起了研究人员广泛的兴趣。 基于超透射的生化检测技术也于近10年发展起来, 因具有免标记、 实时检测、 灵敏度高等优点, 其应用研究方兴未艾。 文章首先简单要介绍了超透射, 概括了超透射机理和影响因素的研究进展, 然后论述了超透射应用于生化检测上的发展, 着重介绍了国际上三个有一定代表性的研究团队的研究过程及成果, 最后展望了超透射生化检测技术的发展趋势和应用前景。 该文为国内外相关领域的科研人员进一步开展研究提供参考。

为满足临床诊断对生化传感器灵敏度和特异性的要求，研究了纳米磁珠对纳米光纤光传输特性的影响，以及纳米磁珠作为标记物同时完成目标待测物提纯和高灵敏度检测的可能性。详细介绍了锥形纳米光纤传感器的制备过程、表面处理方法和纳米磁珠的处理方法，设计实验检测到了直径200~300 nm的单个纳米磁珠，验证了纳米磁珠的强信号放大作用，并通过实验验证了磁珠同时用作分离提纯和灵敏度增强的方案在纳米光纤传感器上的可行性。

人体内各种血液生化成分含量的变化是评价健康状况的重要信息。 人体皮肤中, 血糖、 胆固醇等生化成分主要存在于真皮层的血液中, 本文通过研究最佳的探测距离, 提高真皮层的近红外光谱信号强度, 排除表皮层、 皮下组织产生的干扰。 首先, 通过对人体皮肤的组织结构进行分析, 计算得到了皮肤各层的组织光学特性参数, 以葡萄糖在合频波段吸收峰2 270 nm处的组织光学参数为例建立了皮肤的蒙特卡罗模型; 然后, 利用蒙特卡罗方法模拟了光在皮肤中的传输规律, 得到了平均路径长度、 平均探测深度以及各层吸收光子能量比例随入射角度、 探测距离的变化情况。 结果表明, 光子以小于45°角入射时, 可以忽略入射角度对光子传输路径的影响。 探测距离为1 mm时, 真皮层吸收光子能量所占比例最大, 同时又能保证探测器接收到较多的能量。 本文确定1 mm作为最佳的探测距离, 可以有效降低皮肤中其他组织的干扰, 获取真皮层中血液的光谱信息, 有利于生化成分的近红外无创检测, 为后续实验奠定理论基础。

样品检测光谱扫描自动定位控制是多参数快速生化检测仪的关键技术之一。针对重庆大学研制的基于微型光谱仪的多参数微型快速生化检测仪，提出并完成了多参数样品检测光谱扫描自动定位控制系统的设计，并基于该控制系统展开了多参数微型快速生化检测仪的联机调试实验研究。实验结果表明: 样品检测吸光度的变异系数CV≤1%，吸光度的线性相关系数R2≥0.995，满足半自动生化检测仪的相关技术要求。

针对在野外环境下快速准确检测人体生化指标的需求, 基于 MOMEMS和嵌入式技术, 设计基于微型光谱仪的微型生化检测仪检测系统。该检测系统包括: 光学系统模块, 直线型光谱扫描系统模块, 基于嵌入式 ARM9的步进电机控制系统模块等。并进行了微型生化检测仪检测系统光强重复性实验。实验结果表明, 检测精度高, 光谱扫描速度快, 功耗低, 实现了在检测波长范围内连续光谱检测, 满足微型生化检测仪的应用需求。

在近红外光谱无创生化检测中, 血流容积光谱相减方法在理论上可以消除组织背景等干扰因素, 提取出血液的有效光谱信息。 为论证血流容积光谱相减方法有效性, 设计了相应的模拟实验。 采用生物分子水溶液模拟血清样品, 不同吸收特性的滤光片模拟组织背景干扰, 可变厚度样品池模拟血流容积变化。 比较了光谱相减方法处理前后的模型精度, 处理前模型定标相关系数(Rc)为0.476, 交叉检验标准差(RMSECV)为437 mg·dL-1; 处理后Rc达到0.977, RMSECV降至301 mg·dL-1。 实验结果表明血流容积光谱相减方法能够较好抑制或扣除组织背景干扰, 大幅度提高模型预测精度。

近红外无创生化检测中采用不同血流容积光谱相减的方法理论上能够消除人体组织产生的强背景干扰, 但人体光谱相减后得到的血液光谱的光程是未知的, 这给校正模型的建立带来了困难。 通过设计模拟实验并采用正交信号校正的方法对光程信息进行校正, 提高不同光程的光谱建立校正模型的预测精度。 分别建立了光程校正前后的模型, 模型的交叉验证标准偏差从90.17 mg·dL-1下降到31.62 mg·dL-1, 相关系数从0.978 7提高到0.996 8。 实验结果表明, 采用正交信号校正的方法能够有效抑制光程信息的干扰, 提高模型的预测精度, 这为不同血流容积光谱相减法的实际应用提供了基础。

面向野外环境伤病员重要生命参数快速检测的需求， 基于MOEMS技术和嵌入式技术， 提出了一种基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪新结构。 在研究检测对象和方法的基础上， 成功研制出基于连续光谱分析的微小型快速生化检测仪原理样机； 对样机的杂散光、 吸光度线性度、 吸光度重复性、 稳定性、 温度准确性进行了测试分析， 各项指标均达到设计要求； 通过临床测试初步实验， 可实现钠离子、 葡萄糖、 血糖等多项重要生命参数的快速检测。