光纤光谱仪如何助力医疗设备开发？

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光谱学技术正不断发展，帮助医学研究人员和设备开发人员通过更简单、更智能、更强大的解决方案来满足不断变化的患者需求。

背景

光谱学技术的微型化始于 20 世纪 90 年代末期，这些早期仪器受益于完美的技术环境变革：为大批量市场开发成像检测器，降低了系统成本，使设计人员能够缩小仪器占用空间；个人计算机的发展，使光谱仪能够处理高速光谱数据；光纤的发展，使光谱仪更容易接近样品。

这些发展已使科学、研究和工业领域受益，并推动了光谱仪开发方面的其他进展。新一代微型光谱仪速度更快、更准确，并与包括以太网和 Wi-Fi 在内的数据传输通信协议，更加兼容。这实际上消除了早期微型光谱仪固有的性能折衷，并使其更适合原始设备制造商和其他大容量用户。

在生物医学和生命科学应用中，通常将光谱仪集成到其他装置中，并与光纤相结合用作子系统，或将其设计为完备的仪器，用于从生物流体控制到分子诊断的应用。以下是另外两个示例 ：

例1 - 医用导管质量控制

一家领先的医疗器械制造商最近基于光谱学方法研究抗菌浸渍导管的质量控制。为防止生物膜的形成和随后造成的感染，使用含有悬浮抗菌剂的聚合物溶液涂覆其可植入的导管，然后固化该涂层。。

为确保最低抗微生物浓度及涂层均匀涂覆，将固化的抗微生物层的液化样品送至外部实验室进行液相色谱（HPLC）定量。此过程费时、昂贵、对产品有破坏性，且无法保证涂层均匀。制造商需要一个能够快速、准确测量浓度和涂层均匀度并不破坏样品的现场系统。

为了测量抗微生物浓度，将高灵敏度 海洋光学 HDX 微型光谱仪与高功率 钨卤素灯 通过  反射探头 相连固定于探头支架上，以实现可重复性。取每个浓度光谱的平均值，然后除以清晰的参比样品光谱。如此得出了每种浓度的平均相对反射率（图 1）。  根据 HPLC 浓度数据绘制的值显示，R² 相关系数为 0.9924。微型光谱仪的相对反射率与 HPLC 测定浓度之间存在显著的相关性，使制造商能将此配置用于质量控制过程。

图 1. 海洋光学微型光谱仪（350-925 nm）测量抗菌浸渍导管所用涂层的反射。可重复的涂层浓度和均匀性结果可确保导管的完整性。

例 2- 蛋白质浓度的定量测量

生物学测试和过程最近受到了主流新技术的关注，如快速病毒检测、定制设计的医学治疗和家庭基因测试。在许多此类测试中，紫外吸光度用于测定组分的浓度。

根据样品和应用的不同，需要在极低的限值或极高的浓度下进行紫外蛋白质检测。可通过高灵敏度微型光谱仪在两个极端条件下进行准确测量，Ocean HDX可在正常光水平下提供优异的分辨率，并在最低强度下提供稳定、有意义的读数。

图 2. BSA 紫外吸光度曲线 @280nm LED

如测试所示，BSA 是一种源自奶牛的蛋白质，常用于生物化学应用。微型光谱仪可成功生成牛血清白蛋白（BSA）的标准曲线。

为什么标准曲线很重要？

标准曲线（也称为校准曲线）的生成是许多生物医学、诊断和生命科学研究实验室的典型程序。准确测定蛋白质浓度是蛋白质分析的第一步。凭借高性能、新型微型光谱仪，研究人员和开发人员拥有一套灵活的紫外吸光度测量组件，包括测定未知蛋白质浓度所需的工具。

总结

微型光纤光谱仪推动了解疾病，开发诊断方法和使用生物技术推进治疗的前沿领域，需要一个多功能的分析仪器工具包和知识渊博的合作伙伴的指导。

当今的微型模块化光谱仪，既可定制又灵活，是支持光谱技术在生物医学研究和诊断设备测试与开发中的应用的理想选择。