基于近红外光谱在皮瓣移植术后的监测系统

皮下组织血氧参量是反映皮瓣移植术后皮瓣存活状况的重要依据。为了无创、连续、实时地监测皮肤组织氧饱和度，采用近红外光谱法进行了理论分析和实验验证，提出了一种电流-电压(I-V)转换思路并搭建了测量系统。利用该系统进行了稳定性验证实验、前臂静脉阻断模拟皮瓣血管栓塞实验。结果表明，不同人体、不同部位的组织氧饱和度存在微小差异，差异幅度均在0.05左右；静脉阻断下系统组织氧参量发生显著改变，最大降幅0.25。该系统具有较高灵敏度，能够连续测量组织氧饱和度参量、反映组织氧变化趋势，可以为临床检测术后皮瓣血氧运输状态提供重要参考。     

近红外反射光谱研究光透明剂渗透特性对胃组织光学透明的影响

为了解高渗溶液渗透特性对生物组织的光学透明进程的影响，探索光透明剂的安全有效浓度，用近红外反射光谱和相干光断层成像(OCT)研究了两种光透明剂丙三醇(甘油)和二甲亚砜(DMSO)以及二者的混合溶液[体积分数为80％的甘油水溶液，50％的DMSO水溶液，50％的甘油 20％的DMSO水溶液(GD1)和50％的甘油 30％的DMSO水溶液(GD2)]对胃黏膜组织的光学透明作用。结果表明，这四种溶液都能显著增强近红外光在胃黏膜组织中的穿透能力，光学透明的能力由低到高依次为体积分数为50％的DMSO，80％的甘油，GD1和GD2。发现生物组织光透明进程的快慢和效果与光透明剂的渗透所导致的组织的失水速率和程度成正比。     

组织氧检测精度的仿真分析

利用血红蛋白在不同氧合状态下对近红外光具有的不同吸收谱这一特性,可以对人体组织中氧合血红蛋白,还原血红蛋白,细胞色素氧化酶等浓度的变化进行定量检测。然而在人体组织这个复杂的不均匀混合介质中,深层组织往往是感兴趣的待测部位,如皮脂下的肌肉组织,头皮和颅骨下的脑灰白质等,这时外层覆盖组织的存在会直接影响检测的精度;另外,全血的局部氧饱和度（ｒｓｏ２）的波动,红细胞比容的变化,以及血容积都对测量精度产生     

基于光谱仪近红外光谱技术的组织氧测量研究

提出了一种基于光谱仪近红外光谱技术(Near Infrared Reflectance Spectroscopy, NIRS)的定量无损组织氧检测系统。通过用微型光谱仪代替传统信号接收处理部分,实时测出了光源波长,并用补偿算法抵消了环境的影响。对经过均值和FFT滤波后的输出光谱信号进行运算后,得出了组织氧浓度。用前臂阻断实验验证了组织血氧饱和度(Regional Saturation Of Oxygen, rSO2)测量结果的有效性。结果显示,测量结果与理论相符,表明基于光谱仪的NIRS技术可以较好地应用于监测组织的血氧饱和度,其适应性比传统方法更强。     

温度对近红外光谱检测结果的影响研究

由于光谱具备信噪比低、吸收强度较差等特性,导致不同温度下检测结果有较大差异。以葡萄糖溶液为例,探究温度对近红外光谱检测结果影响。研究近红外光谱检测原理,采用化学计量学法建立光谱信息与葡萄糖溶液浓度相关数学模型,对光谱、浓度矩阵进行线性回归分析,得到校准集模型回归系数矩阵;融合BP神经网络与主成分分析法对数据预处理,解决近红外光谱检测的非线性问题,剖析浑浊介质内葡萄糖近红外光谱,明确温度引起的光谱变异机制;设计纯水与葡萄糖水溶液光谱温度特性对比实验,明确不同温度对光谱的影响程度。由实验结果可知:在进行光谱检测时,应利用一定手段排除温度干扰,以此得到准确的检测结果。     

用近红外光谱鉴别杨梅品种的研究

提出了一种用近红外光谱技术快速无损鉴别杨梅品种的新方法,首先用主成分分析法对典型的四个杨梅品种进行聚类分析,获取杨梅的近红外指纹图谱,再结合人工神经网络技术进行品种鉴别.主成分分析表明,以主成分1和2对样本的得分值做出的得分图,对不同种类杨梅具有较好的聚类作用,可以定性分析杨梅种类.利用主成分分析可以把原始波长变量压缩成能代表原始变量的少数相互正交的主成分,用这些新变量作为神经网络的输入,建立3层BP人工神经网络模型.四个杨梅品种共100个样本用来建立神经网络品种鉴别模型,对未知的20个样本进行预测,结果表明,品种识别准确率达到95%.说明综合主成分分析和人工神经网络的方法具有很好的分类和鉴别作用,为杨梅的品种鉴别提供了一种新方法.     

近红外光谱技术在水果品质无损检测中应用的研究与现状

简单概述了我国水果产业的发展现状,着重阐述了国内外利用近红外光谱技术进行水果品质无损检测的最新研究进展,分析了当今研究中存在的问题,并对利用近红外光谱技术进行水果检测的前景进行了展望,提出了一些建议。     

梨表面色泽的可见/近红外漫反射光谱无损检测研究

应用可见/近红外漫反射光谱对梨表面色泽进行无损检测研究.在350～1800nm光谱区间,结合梨的原始吸收光谱和标准化光谱,采用多元线性回归(MLR)、主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)三种数学校正算法进行了定量对比分析.原始吸收光谱应用偏最小二乘回归建立的定标模型对24个未知样品的预测结果是:L*、a*、b*预测均方差分别为1.4251,0.4569和0.9497;相对预测偏差分别为3.7404%,3.3571%和2.5877%.实验结果表明:可见/近红外光谱技术对梨表面色泽的无损检测具有可行性.     

组织体漫反射率与光学特性参数关系的研究

本文从漫射理论出发,推导出了组织体漫反射率与约化散射系数和吸收系数之间的唯一性关系,应用了新兴的无损测量方法－－光学辐出度分光术,实验研究了组织模拟液漫反射率与组织光学性质的关系,为该技术在临床医学中的应用提供了理论和实验依据。     

组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路

用近红外光谱方法无损、实时、连续检测人体组织中的血氧参数,可直接得到大脑皮层、肌肉等组织中微细血管血液的氧饱和度、血红蛋白浓度的平均值.与有创血气分析和检测指端脉搏血氧饱和度等现有技术相比,具有不可替代的特色和优势.本课题组通过10余年的不懈努力,在原理算法、测试技术、临床应用等方面取得了大量创新性的成果.现已成功地将实验室样机转化为具有独立自主知识产权、达到国际先进水平的产品(TSAH-100).在新生儿医学、运动医学、组织移植、体外循环、药物疗效评定、基础研究等领域得到推广应用,已测试900余例受试者.在长期的工作中,建立了高校、医院、企业紧密合作的科研体制,为研发具有自主知识产权的先进医疗仪器提供了有益经验.     

光学莫尔技术测量溶液浓度新方法研究

提出一种利用变位产生莫尔偏折来测量溶液浓度的新方法，设计了一套光电探测系统，给出了测量蔗糖溶液的初步结果     

近红外光谱透射法测量废水化学需氧量(COD)的光程选择

在用近红外光谱法测量废水化学需氧量(COD)时,水是一个强干扰因素,如何选择合适的光程长以提高测量灵敏度,减少测量误差很重要.本文通过在傅里叶变换近红外光谱仪上用透射光谱法测量废水COD实验来讨论废水测量的光程选择.采集了60个养猪废水水样,分别用1mm、2mm、5mm和10mm的样品池作对比研究,用PLS回归建模,比较不同光程长对废水COD预测的效果,结果显示在800~1350nm谱区选用10mm的光程,在1350~2500nm谱区选用1mm或2mm的光程测量,使用双光程组合方法建模可以提高模型在800~2500nm谱区的预测性能.该光程组合方法对其它复杂组分的水溶液的近红外定量测量也具有一定的参考意义.     

GaAs体材料折射率红外椭圆偏振光谱研究

报道了采用红外椭圆偏振光谱术测量ＧａＡｓ体材料折射率,测量范围为２．５～１２．５μｍ,并将所得实验数据与理论计算和其它实验结果进行了对比,表明了实验结果的可靠性．     

低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究

采用热管技术研制了材料发射率谱的专用测量附件;利用双温测量技术,在P-E983型红外分光光度计及3600型数据站上进行了较低温度下低发射率材料红外法向发射率谱测量方法的研究.实测了几种材料的发射率谱;讨论了影响测量误差的诸因素.     

液体浓度光波导测量方法研究

对测量液体浓度用的各种不同形状的大直径玻璃光波导进行了研究，理论计算了其测量灵敏度与弯曲半径的关系，并建立了近红外的测试系统，对各种弯曲的光波导进行了测量，得到与理论分析相近的结果。     

扫描近场光学显微术对InGaP微盘发光模式的研究

采用反射式扫描近场光学显微技术分别对直径为５μｍ和１０μｍ的图钉式ＩｎＧａＰ光学微盘进行了形貌和光致发光的近场图样测量和研究,并与由常规光学荧光显微镜测得的荧光图象相比较．结果表明ＩｎＧａＰ微盘的近场发光图样不仅反映出荧光图象的回音壁模式特征,即沿微盘周界显示为一圈红色亮环,而且证实荧光图像中的红色亮环实际上与更精细的由分立的周期性亮点组成的近场光场分布相对应．结合微盘内部与外部的近场分布可以获得光学微盘中发光模式的重要信息．     

基于iPLS原理最优化信息区间的桃糖度组合权重PLS模型研究

采用反向区间偏最小二乘法和组合区间偏最小二乘法优化桃糖度可见/近红外光谱的信息区间组合,在选择的信息区间的基础上建立了一种线性组合权重PLS模型.对近红外光谱进行二阶导数处理、卷积平滑校正后,发现在区间分割数为15时筛选结果最优,BiPLS所选择的信息区间为742~770nm和 862~920nm,SiPLS所选择的信息区间为742~770nm、832~860nm和892~920nm.直接组合信息区间BiPLS和SiPLS模型的RMSEP值分别为0.386和0.308,线性组合权重PLS模型的RMSEP值分别为0.351和0.364.结果说明在近红外定量分析中线性组合权重模型的建立克服了复杂样品各信息区间对PLS建模贡献率不一样的问题.     

可见／近红外光谱预测杨梅汁酸度的方法研究

针对可见/近红外光与杨梅汁酸度存在非线性相关的特点,提出了应用偏最小二乘(PLS)法预测线性部分和人工神经网络(ANN)预测非线性部分,结合两种方法综合预测杨梅汁酸度值,通过比较,r RMSEP,B ias的值来检验该方法.其中PLS模型用于寻找与杨梅汁酸度值有关的敏感波段,预测杨梅汁酸度的线性部分,将这些敏感波段对应的光谱吸光度值作为人工神经网络的输入,并将杨梅汁酸度的实际测量值减去PLS模型校正值,获得的差额部分作为神经网络的输出,建立一个差额神经网络预测杨梅汁酸度的非线性部分.46个样本用于建模,30个样本用于预测.结果表明该方法对样本的预测相关系数r=0.939,RMSEP=0.218,B ias=-0.121,好于只使用PLS模型的相关系数r=0.921,RMSEP=0.228,B ias=-0.132.     

热释电系数自动测量系统研制

采用计算机控制和数据采集及处理技术，建立了一套热释电系数自动测量系统．实验结果表明，该系统不仅测试精度高，而且使用方便