근적외선 분광법

그만큼 근적외선 분광법 단파 적외선 범위에서 전자기 복사의 흡수에 기초한 분석 방법입니다. 그것은 화학, 식품 기술 및 의학에서 광범위하게 사용됩니다. 의학에서는 무엇보다도 뇌 활동을 표시하기위한 영상화 방법입니다.

근적외선 분광법이란?

근적외선 분광법이라고도합니다. NIRS 약어는 적외선 분광법 (IR 분광법)의 하위 영역입니다. 물리적으로 IR 분광법은 분자 및 원자 그룹의 진동 상태 여기를 통한 전자기 복사의 흡수를 기반으로합니다.

NIRS는 cm 당 4,000 ~ 13,000 진동의 주파수 범위에서 흡수하는 재료를 검사합니다. 이는 2500 ~ 760nm의 파장 범위에 해당하며,이 범위에서 수산기, 아미노, 카르복실기 및 CH 기와 같은 작용기 및 물 분자의 진동이 주로 여기됩니다. 이 주파수 범위의 전자기 복사가 해당 물질에 부딪히면 진동은 특성 주파수를 가진 광자의 흡수로 여기됩니다. 흡수 스펙트럼은 방사선이 샘플을 통과하거나 반사 된 후에 기록됩니다.

이 스펙트럼은 특정 파장에서 선의 형태로 흡수를 보여줍니다. 다른 분석 방법과 결합하여 IR 분광법, 특히 근적외선 분광법은 검사 된 물질의 분자 구조에 대해 설명 할 수 있으므로 화학 분석에서 산업 및 식품 기술 응용, 의학에 이르기까지 광범위한 응용 분야를 열 수 있습니다.

기능, 효과 및 목표

근적외선 분광법은 30 년 동안 의학에서 사용되어 왔습니다. 여기에서는 뇌 활동을 결정하는 이미징 방법으로 사용됩니다. 또한 혈액의 산소 함량, 혈액량 및 다양한 조직의 혈류를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

절차는 비 침습적이며 통증이 없습니다. 단파 적외선의 장점은 조직 투과성이 우수하여 의료용으로 사용할 수 있다는 것입니다. skullcap을 통한 근적외선 분광법을 사용하여 뇌 활동은 혈액 내 산소 함량의 측정 된 동적 변화를 통해 결정됩니다. 이 절차는 신경 혈관 결합 원리를 기반으로합니다. 신경 혈관 결합은 뇌 활동의 변화가 에너지 요구량의 변화를 의미하므로 산소 요구량도 변화한다는 사실에 기반합니다.

뇌 활동이 증가하면 혈중 산소 농도가 높아야하는데, 이는 근적외선 분광법에 의해 결정됩니다. 혈액의 산소 결합 기질은 헤모글로빈입니다. 헤모글로빈은 두 가지 다른 형태로 발생하는 단백질 결합 염료입니다. 산소와 탈 산소 헤모글로빈이 있습니다. 이는 산소가 공급되거나 산소가 없음을 의미합니다. 한 모양에서 다른 모양으로 이동할 때 색상이 변경됩니다. 이것은 또한 빛의 전송에 영향을 미칩니다. 산소가 공급 된 혈액은 산소가 부족한 혈액보다 적외선 투과성이 더 높습니다.

적외선이 통과하면 산소 부하의 차이를 확인할 수 있습니다. 흡수 스펙트럼의 변화가 계산되어 현재 뇌 활동에 대한 정보를 제공합니다. 이를 바탕으로 NIRS는 뇌 활동을 표시하는 이미징 방법으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 따라서 근적외선 분광법은 모든 생각이 더 높은 수준의 뇌 활동을 생성하기 때문에인지 과정을 조사 할 수도 있습니다. 활동이 증가한 영역을 찾는 것도 가능합니다. 이 방법은 또한 광학 뇌-컴퓨터 인터페이스를 실현하는 데 적합합니다. 뇌-컴퓨터 인터페이스는 인간과 컴퓨터 사이의 인터페이스를 나타내며 특히 신체 장애가있는 사람들은 이러한 시스템의 혜택을받습니다.

그들은 컴퓨터를 사용하여 순수한 생각의 힘으로 의지의 움직임과 같은 특정 행동을 촉발 할 수 있습니다. NIRS를 의학에 적용하는 다른 영역은 무엇보다도 응급 의학과 관련이 있습니다. 이 장치는 중환자 실에서 또는 수술 후 산소 공급을 모니터링합니다. 이것은 급격한 산소 부족시 빠른 반응을 보장합니다. 근적외선 분광법은 순환계 장애를 모니터링하거나 훈련 중 근육에 대한 산소 공급을 최적화하는데도 유용합니다.

위험, 부작용 및 위험

근적외선 분광법의 사용은 문제가 없으며 부작용을 일으키지 않습니다. 적외선은 생물학적으로 중요한 물질을 손상시키지 않는 저에너지 방사선입니다. 유전 적 구성도 공격받지 않습니다. 방사선은 생물학적 분자의 다양한 진동 상태 만 자극합니다. 절차는 또한 비 침습적이며 통증이 없습니다.

MEG (자기 뇌파 검사), fMRI (기능적 자기 공명 단층 촬영), PET (양전자 방출 단층 촬영) 또는 SPECT (단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영)와 같은 다른 기능적 방법과 함께 근적외선 분광기는 뇌 활동을 잘 묘사 할 수 있습니다. 또한 근적외선 분광법은 중환자 실에서 산소 농도를 모니터링 할 수있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. Lübeck에있는 심장 외과 클리닉의 연구에 따르면 이전 방법보다 NIRS의 도움으로 대뇌 산소 포화도를 결정함으로써 심장 수술의 수술 위험을 더 안정적으로 예측할 수 있습니다.

근적외선 분광법은 다른 중환자 실 분야에서도 좋은 결과를 제공합니다. 예를 들어 산소 결핍을 예방하기 위해 중환자 실에서 중증 환자를 모니터링하는데도 사용됩니다. 다양한 연구에서 NIRS는 기존 모니터링 방법과 비교됩니다. 연구 결과는 근적외선 분광법의 한계뿐만 아니라 잠재력도 보여줍니다.

그러나 최근 몇 년 동안 공정의 기술 개발로 인해 점점 더 복잡한 측정을 수행 할 수 있습니다. 이를 통해 생물학적 조직에서 일어나는 대사 과정을 더 잘 기록하고 그래픽으로 표현할 수 있습니다. 근적외선 분광법은 앞으로 의학에서 더 큰 역할을 할 것입니다.