拉曼光谱技术将散射光谱与物质分子结构特征相联系,以特征谱线的形式表征分子结构的改变。由于拥有非接触检测、光源选择自由度大、拉曼特征峰尖锐清晰辨别度高等优点,在众多领域赢得了关注和应用研究。本文开展了与拉曼光谱应用相关的研究工作,具体内容如下:首先介绍了拉曼散射及共聚焦拉曼成像等相关原理知识,梳理拉曼系统的框架组成特别是光学系统的拉曼探头部分,并对本文所用的光谱预处理步骤及数据分析方法进行详细的阐述,为本文所做的拉曼光谱技术的应用研究提供理论支撑。其次在理论研究的基础上,开发并制作了一款适用于785nm的微型拉曼探头,经过对其内部光学系统所需元器件的筛选,完成光路构建及实物加工,将成品结合光学平台（光谱仪,激光器等）进行适配调节,保证设计的光学系统能够顺利运行并测量获得了DMSO的拉曼光谱,达到拉曼探头的微型化设计目的,从而实现从设计到测量验证为一体的研发流程。最后在配备532nm激发源的共聚焦拉曼系统上,获得血液及红细胞样品的拉曼光谱数据,并进行了血液氧合能力分析。通过对比动脉血在富氧及正常情况的拉曼光谱,完成血液红细胞样本拉曼峰的成分归属总结,并探讨氧气状态改变对血液中红细胞行为变化的影响。研究发现,位于1248cm-1处的蛋白质变性与血红素聚集标志特征峰,对于解释氧气变化和研究微观蛋白质转变格外关键,而1355cm-1与1375cm-1分别作为缺氧和富氧的判别特征,也易受氧气含量波动。结合化学计量学方法（主成分分析）对比动、静脉血红细胞样本的拉曼光谱,说明特定峰位区别,进而讨论了红细胞内蛋白质结构特征。通过使用共聚焦拉曼显微镜成像对比轻度贫血患者的红细胞特征,红细胞存在个体差异,出现血红蛋白含量低且分布不均的情况。最后建立了基于拉曼光谱的适合临床检测的血红蛋白定量分析模型。