隨著世界從標準化醫療轉向個性化,應對公共健康危機需要更快、更高效的技術,對用于現場診斷、旁床監測和疾病治療的非侵入式測量技術的需求也在不斷增長。
光譜學技術正不斷發展,幫助醫學研究人員和設備開發人員通過更簡單、更智能、更強大的解決方案來滿足不斷變化的患者需求。
背景
光譜學技術的微型化始于 20 世紀 90 年代末期,這些早期儀器受益于完美的技術環境變革:為大批量市場開發成像檢測器,降低了系統成本,使設計人員能夠縮小儀器占用空間;個人計算機的發展,使光譜儀能夠處理高速光譜數據;光纖的發展,使光譜儀更容易接近樣品。
這些發展已使科學、研究和工業領域受益,并推動了光譜儀開發方面的其他進展。新一代微型光譜儀速度更快、更準確,并與包括以太網和 Wi-Fi 在內的數據傳輸通信協議,更加兼容。這實際上消除了早期微型光譜儀固有的性能折衷,并使其更適合原始設備制造商和其他大容量用戶。
在生物醫學和生命科學應用中,通常將光譜儀集成到其他裝置中,并與光纖相結合用作子系統,或將其設計為完備的儀器,用于從生物流體控制到分子診斷的應用。以下是另外兩個示例 :
例1 - 醫用導管質量控制
一家醫療器械制造商近期基于光譜學方法研究抗菌浸漬導管的質量控制。為防止生物膜的形成和隨后造成的感染,使用含有懸浮抗菌劑的聚合物溶液涂覆其可植入的導管,然后固化該涂層。。
為確保z低抗微生物濃度及涂層均勻涂覆,將固化的抗微生物層的液化樣品送至外部實驗室進行液相色譜(HPLC)定量。此過程費時、昂貴、對產品有破壞性,且無法保證涂層均勻。制造商需要一個能夠快速、準確測量濃度和涂層均勻度并不破壞樣品的現場系統。
為了測量抗微生物濃度,將高靈敏度 海洋光學 HDX 微型光譜儀與高功率 鎢鹵素燈 通過 反射探頭 相連固定于探頭支架上,以實現可重復性。取每個濃度光譜的平均值,然后除以清晰的參比樣品光譜。如此得出了每種濃度的平均相對反射率(圖 1)。 根據 HPLC 濃度數據繪制的值顯示,R2 相關系數為 0.9924。微型光譜儀的相對反射率與 HPLC 測定濃度之間存在顯著的相關性,使制造商能將此配置用于質量控制過程。
例 2- 蛋白質濃度的定量測量
生物學測試和過程近期受到了主流新技術的關注,如快速病毒檢測、定制設計的醫學治療和家庭基因測試。在許多此類測試中,紫外吸光度用于測定組分的濃度。
根據樣品和應用的不同,需要在極低的限值或極高的濃度下進行紫外蛋白質檢測??赏ㄟ^高靈敏度微型光譜儀在兩個極端條件下進行準確測量,Ocean HDX可在正常光水平下提供優異的分辨率,并在z低強度下提供穩定、有意義的讀數。