GXH—105型红外线分析器

本文介绍了GXH-105型红外线分析器的工作原理、特点及技术性能、仪器结构和取样系统等。仪器采用了空间双光路检测原理,检测器选用新型的热释电红外探测器.利用NH_3的特殊吸收峰作为主吸收谱带,增强抗干扰能力,提高了仪器信噪比,仪器整个光学部件恒温.     

高效液相色谱紫外检测器性能差异的评价

紫外检测器是高效液相色谱最常用的检测器,其噪声、基线漂移等技术参数是仪器的重要性能指标。但仪器在实际使用中常因响应值的标示和单位换算发生变化而产生误差,影响到指标的可比性。本实验在尽可能保证试验条件一致的情况下,对8个不同厂家及型号的紫外检测器的噪声、响应值、不同进样浓度下的信噪比及峰形等参数进行了比较研究,提出了根据特定浓度样品溶液响应的信噪比来评价检测器灵敏度的方法。该方法具有较好的可比性和实用性。实验还表明,不同的检测器对峰形也有影响,并初步探讨了部分差异产生的原因。     

小行星天基光学监测信噪比分析

针对小行星天基光学监测中的可见性问题,基于辐射度传输理论,引入黄道光和银道光亮度模型,建立了小行星天基光学监测的信噪比模型.结合设计的可见光传感器和望远镜的性能参数,计算了目标小行星相对望远镜的信噪比和视星等随时间的变化;考虑极限信噪比和太阳规避角,计算了地球领航轨道可见光望远镜对不同直径小行星的极限监测距离;改变小行星的物理参数,研究了信噪比和视星等对小行星物理参数的敏感性.结果表明:目标小行星在给定的场景时间内相对望远镜距离增大了约0.09AU,视星等增大了约0.51,目标小行星在口径为0.7 m的望远镜中信噪比减小了约3.78;由于观测天区覆盖地球周围0.05AU的空间,在地球领航轨道部署可见光望远镜预警来自太阳方向的小行星具有明显的优势,能为直径20 m的小行星提供750万公里的预警距离;在可见光波段,小行星的信噪比和视星等对反照率敏感,对温度和发射率不敏感.所建立的小行星天基光学监测信噪比模型可为小行星天基光学监测的信噪比动态分析和预警距离评估提供理论依据.     

GGBP蛋白修饰的表面等离子共振微创血糖检测仪

根据基于微流控芯片的组织液透皮抽取系统设计了一种小型化微创人体血糖检测仪器.该仪器基于微创的方法,利用真空负压抽取人体组织液,并采用表面等离子共振(SPR)技术,通过检测皮肤真皮层组织液中的葡萄糖浓度来预测血液中的葡萄糖浓度.通过绑定对葡萄糖具有特异性吸附的D-半乳糖/D-葡萄糖结合蛋白(D-GGBP),对SPR传感器表面进行预处理,实现对葡萄糖分子的特异性吸附.实验配制了不同浓度的葡萄糖溶液,检测并得出葡萄糖溶液浓度与折射率的关系曲线.应用课题组设计的微创血糖检测仪,实验测量了葡萄糖溶液浓度与组织液浓度,并与血糖仪测量得到的葡萄糖溶液浓度进行了比较.结果表明,使用GGBP修饰过的表面等离子共振传感器测量葡萄糖水溶液浓度的下限为0.625 mg/dL,当葡萄糖水溶液浓度在0.625～5 mg/dL时有较好的线性.通过测试实验验证了该仪器的可行性,显示了结合GGBP蛋白的SPR测量技术在微创血糖检测领域有良好应用前景.     

改进的自适应噪声总体集合经验模态分解在光谱信号去噪中的应用

针对近红外无创血糖检测过程中噪声对血糖浓度模型精度和稳定性的影响,提出用自适应噪声总体集合经验模态分解方法实现近红外光谱信号的去噪;同时,根据原始信号曲率和分解后本征模态函数(IMFs)曲率间的离散弗雷歇距离选择相关模态。首先,将自适应噪声的总体集合经验模态分解方法引入近红外光谱去噪过程,介绍了经验模态分解、集合经验模态分解、互补集合经验模态分解及自适应噪声总体集合经验模态分解的基本原理及具体实现过程。然后,应用基于曲率和离散弗雷歇距离的自适应噪声总体集合经验模态分解改进算法对仿真信号和光谱信号进行去噪,并将其标准差和信噪比作为评价指标。实验结果表明:应用提出的方法得到的血糖浓度近红外光谱数据其标准差为0.179 4,信噪比为19.117 5dB,实现了信号与噪声的分离,改善了重构信号质量,具有良好的自适应性,可以有效识别并提取有用信息。     

基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测

在铁磁管道环境下,同频窄带噪声中的微弱瞬态极低频信号的估计与检测问题是管道机器人跟踪定位中最为重要的科学问题之一。为实现窄带噪声中的微弱瞬态信号的有效检测,分析了接收线圈在不同空间姿态下的信号特点,针对信号与窄带噪声相位上的区别以及信号包络的形态,建立了相位反相的双峰指数函数数学模型;应用非线性最小二乘估计,实现了该数学模型和真实信号之间的拟合;通过仿真和实验验证了该数学模型与真实信号的高度匹配性,并应用蒙特卡洛仿真分析了该模型参数估计的性能;使用所建立的数学模型,构建了平均功率检测器和瞬时最大功率检测器,通过分析比较极低频发射机在不同移动速度和接收信噪比条件下的检测性能,得出了两种检测器的特点和适用范围,并指出在现有工程背景下平均功率检测器的优势。实验证明,相位反相信息对同频窄带噪声中的信号检测非常重要,平均功率检测器在低信噪比条件下的检测性能良好。在信噪比为0.05 d B、虚警概率设为1%时,该检测器的检测概率达98.8%。     

高效液相色谱紫外检测器需要信噪比指标

紫外吸收光学检测器是高效液相色谱中最常用的检测器.厂家采用的性能指标包括检测器的噪音,基线漂移等.考虑到该仪器用于分析测试实验的需求,增加信噪比指标可以较全面的评价不同型号检测器的性能差异.     

基于红外差分吸收法的瓦斯浓度检测研究

针对我国当前煤矿瓦斯检测中存在的测量精度低、仪器寿命短等问题,提出了基于红外差分吸收法的煤矿瓦斯浓度检测方法.通过实验证明,该方法可以准确地测量出煤矿瓦斯浓度,而且由于光源采用了发光二极管,故使得仪器寿命大幅延长.     

光电容积脉搏波无创测量人体血液成分的评估

为了评估光电容积脉搏波法在人体血液主要成分检测方面的精度水平,基于朗伯比尔定律及简化的光电容积脉搏波法测量模型,给出了物质成分测量的极限分辨浓度公式。对公式中的三个要素,即人体测量时的光强信噪比、光程、被测物质的摩尔消光系数进行了评估,获得了理论上光电脉搏波法对血红蛋白、白蛋白、血糖的极限分辨浓度。评估结果表明,光电容积脉搏波法可以测量的血红蛋白、白蛋白和血糖的极限分辨浓度水平分别约为100mg/dL,5000mg/dL以及10 000mg/dL。将该评价结果与现阶段临床需要的检测精度进行对比,可知光电容积脉搏波法能够满足需求,有望实现对血红蛋白的无创检测。     

高效液相色谱紫外-可见光检测器参数设置对分析结果的影响

高效液相色谱仪仪器参数的选择不同可能对实验结果产生不同程度的影响。本文采用UV229型高精度紫外．可见光高效液相色谱检测器，研究仪器参数设置对分析结果影响的规律。所选择的仪器参数包括：狭缝宽度、响应时间和检测波长，通过检测限，线性范围和信噪比评价分析结果。结果表明：较大的狭缝宽度使检测器线性范围变差，但可以提高检测灵敏性，降低检测限。提高响应时间可以在一定程度上抑制基线噪声，但同时也使色谱峰峰高下降，色谱峰形变宽，对于早出峰组分影响尤其显著。对于不同的样品，选择合适的检测波长至关重要，不仅可以提高检测灵敏度，也可使线性范围增大。实际分析方法的建立，在仪器参数的选择上，可以根据分析目的对仪器参数加以调整，以达到理想的分析结果。     

基于太赫兹衰减全反射光谱法的无创血糖检测研究

结合太赫兹时域光谱系统,利用棱镜衰减全反射技术,设计了一种太赫兹衰减全反射光谱法的无创血糖检测系统。借助德拜模型分析了皮肤中含水量变化会影响皮肤在太赫兹波段的弛豫作用,得到皮肤复折射率与皮肤含水量的关系,利用菲涅耳公式给出了计算皮肤复折射率实部和虚部的方法。将太赫兹光谱法测得的人体大拇指皮肤复折射率的实部与虚部,与口服葡萄糖耐量试验实际测得的人体血糖浓度进行对比,得到了人体手指皮肤的太赫兹反射谱以及复折射率与人体血糖浓度成正相关的关系,为太赫兹应用于无创血糖浓度检测提供了参考。     

一种多信息融合无创血糖检测数据处理方法研究

以生物特征检测技术为基础,基于已经构建的无创血糖检测系统进行血糖检测数据分析。以光电检测技术为主,结合其他人体特征信息检测,对人体进行无创血糖测试得到大量数据,建立数学模型并利用算法来计算血糖浓度。与一种常用有创血糖仪检测数据进行对比,有创与无创检测结果的相关系数达到了85.4%,为多信息融合无创血糖检测系统提供了一种有效的数据处理方法。     

基于 CS-FastICA 的超导电磁数据消噪方法研究

超导电磁探测极易受到环境电磁噪声的干扰，严重影响了数据的解释精度。针对这一问题，提出了一种基于信噪分离消噪原理的超导电磁噪声抑制方法。该方法首先利用FastICA算法从观测信号中分离提取二次磁场信号，然后针对信号分离后的幅值不确定性问题，基于最大化非高斯性和最小畸变准则构建优化约束模型，最后利用CS搜索算法迭代求解分离矩阵的最优参数值。仿真结果显示，本文方法在信噪比和均方误差指标上均优于PCA、WA和ICA方法，消噪后信号的信噪比提高了16.6 dB。现场实验表明，本文方法对多种环境电磁噪声均具有良好的抑制效果，消噪后观测信有效时间提高了近4倍。观测信号质量得到了显著改善，视电阻率成像解释深度达1 000 m,充分验证了本文方法的有效性和实用性。     

代谢热整合法无创血糖检测技术研究

介绍了一种新的基于代谢热整合法的无创血糖检测技术。采用温度传感器、红外传感器、湿度传感器和光学测量装置,通过测量人体代谢产生的热量、血液流速、血氧饱和度,利用人体代谢产生的热量是血糖浓度、供氧量的函数,可以推算出血糖浓度。介绍了系统的组成、数据处理方法及可能造成误差的因素。用所研制的检测系统进行了临床实验,得到的血糖值与用大型生化分析仪测得的血糖值的相关系数达到0.856。实验证明,代谢热整合法无创血糖检测技术是可行的。     

基于微流控和酶比色的微创血糖连续检测仪

连续血糖检测对糖尿病的诊断与治疗具有十分重要的意义。本文设计了一种集成化、自动化的微创血糖连续检测仪器,该仪器通过微流控芯片透皮抽取组织液,利用单片机精确测量透皮抽取组织液的体积,并采用酶比色法检测组织液的葡萄糖浓度,利用组织液与血液的葡萄糖浓度相关性实现连续血糖检测。由于透皮抽取的组织液体积很小且分散在皮肤表面,为了便于收集,利用生理盐水对抽取出的组织液进行稀释,稀释后的组织液中葡萄糖浓度在3～50mg/dL。为了测量低浓度葡萄糖,实验选取了1～50mg/dL中的10个浓度的葡萄糖溶液进行吸光度测量,根据光谱数据与葡萄糖浓度建立吸光度模型,结果表明该酶比色检测方法在1～50mg/dL葡萄糖浓度内具有良好的线性度,测量相对标准偏差小于0.65%。该仪器能够实现自动化控制,为糖尿病的诊断提供依据,在微创血糖连续检测领域具有良好的应用前景。     

Fractional frequency domain identification of NaCl–glucose solutions at physiological levels

Electrical impedance spectroscopy (EIS) has been used to characterize different biological materials. This article exposes a methodology oriented to estimate glucose levels of a solution based on a rational fractional parametric model of the impedance data. The methodology is applied over saline–glucose solutions at five physiological glucose levels, using three sensors and five repetitions for each glucose concentration and employed sensor. The results suggest that changes in the glucose concentration produce significant changes in the impedance that should be reflected in the parametric model. The modeling procedure shows that the poles and zeros of an integer model presents a degree of correlation. However, the correlation is clearly explicit employing fractional models where the mean location of the complex zeros is highly related to the glucose content in the sample.     

高精度光声光谱定量成像系统的设计与应用

冠状动脉内斑块的破损是引起急性心血管事件的主要原因。而对于斑块易损性的诊断,不仅需要掌握其形态特性,斑块的组成成分（尤其是脂质）、及其浓度的空间分布也是非常关键的信息。针对该需求,研发一套高精度的光声光谱成像系统,可以用于斑块成分的识别、分离、浓度定量分析,并在空间成像。与以往的研究相比,该系统通过透射式光声共焦的设计,大幅提高了系统信噪比,保证了光声光谱数据的精度;并且通过先光谱扫描,再移动样品的成像方式,保证了光声光谱与其空间来源对应关系的一致性;而结合多元曲线分辨的光谱解析算法,实现了样本中各成分的光谱分离和定量解析。对仿体和动物模型的试验,验证了本系统可以对脂质浓度的空间分布进行高效和高精度的成像。该系统的研发和试验,展示了光声成像技术应用于临床的极大潜力。     

氧化酶光度法葡萄糖定量测量条件探讨

依据人体尿糖、血糖的浓度范围,研究从2.0~38.5mmol/L不同浓度的葡萄糖水溶液在不同温度下与葡萄糖氧化酶试剂反应的动力学过程,在可见光谱区,结合分光光度法和最小二乘法对溶液中的葡萄糖含量进行定量分析,分析波长,光谱带宽,反应温度及反应时间等对定量精度的影响。实验结果表明,对于本文所用的葡萄糖氧化酶试剂,在32℃下葡萄糖氧化酶与葡萄糖反应10m in后在550nm处进行定量,相关系数超过0.9999,预测标准误差(SEP)0.626mmol/L。如果测量时间和温度偏离指定条件,将产生较大的测量误差;但如果定量波长偏离吸收峰,并在一定带宽(如30nm)范围内进行定量,仍能得到满意的结果。     

Confocal fluorescence microscopy using spectral and lifetime information to simultaneously record four fluorophores with high channel separation

We demonstrate the possibility to increase substantially the number of simultaneously detected fluorophores by utilizing both spectral and lifetime information. Using a two-detector confocal scanning laser microscope, experiments confirm that four different fluorophores can be detected with good channel separation. The signal-to-noise ratio (SNR) of the recorded images is investigated both theoretically and experimentally. It is found that in order to obtain a high SNR fluorophore lifetimes should differ by approximately an order of magnitude.     

Glassy carbon electrode modified with glucose oxidase–graphene–nano-copper composite film for glucose sensing

We report on the modification of a glassy carbon electrode with graphene and Cu nanoparticles (Cu_nano), and how this electrode can serve as a platform for the construction of a novel electrochemical biosensor for the study of the direct electrochemistry of glucose oxidase and then application for glucose detection. To obtain the biosensor, the glucose oxidase was immobilized on the surface of the graphene and Cu_nano modified electrode, and this process was characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. A sensitive biosensor with a detection limit of 5 μM glucose was achieved, which was thought to result from a combination of beneficial effects including the biocompatibility and large surface area of the Cu_nano, the high conductivity of the graphene, the synergistic effects of composite film, and the increased quantity of glucose oxidase adsorbed on the electrode surface. The voltammetric responses were proportional to the concentration of glucose in the range from 0.05 mM to 12 mM. The biosensor was sensitive and stable.