مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة
طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة لثنائي كلورو الميثان يظهر نغمات متداخلة معقدة لخصائص امتصاص الأشعة تحت الحمراء المتوسطة.

يُعدّ التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة ( NIRS ) أسلوبًا طيفيًا يستخدم منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة من الطيف الكهرومغناطيسي (من 780  نانومتر إلى 2500  نانومتر). [ 1 ] تشمل التطبيقات النموذجية التشخيص الطبي والفسيولوجي والبحوث، بما في ذلك قياس سكر الدم ، وقياس تشبع الأكسجين في الدم ، والتصوير العصبي الوظيفي ، والطب الرياضي، والتدريب الرياضي الاحترافي، وبيئة العمل ، وإعادة التأهيل ، وبحوث حديثي الولادة ، والتواصل بين الدماغ والحاسوب ، وعلم المسالك البولية (انقباض المثانة)، وعلم الأعصاب (الاقتران العصبي الوعائي). كما توجد تطبيقات في مجالات أخرى أيضًا، مثل مراقبة جودة المستحضرات الصيدلانية ، والأغذية، والمواد الكيميائية الزراعية ، وكيمياء الغلاف الجوي ، وانتشار الاحتراق.

نظرية

تعتمد مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة على اهتزازات التوافقيات والتركيبات الجزيئية. [ 2 ] تتميز التوافقيات والتركيبات بشدة أقل مقارنةً بالتردد الأساسي، ونتيجةً لذلك، يكون معامل الامتصاص المولي في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة صغيرًا جدًا عادةً. [ 3 ] (تكون نطاقات امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة عادةً أضعف بمقدار 10 إلى 100 مرة من نطاق امتصاص الأشعة تحت الحمراء المتوسطة الأساسي المقابل). [ 4 ] يسمح انخفاض الامتصاص لإشعاع الأشعة تحت الحمراء القريبة باختراق العينة بشكل أعمق بكثير من إشعاع الأشعة تحت الحمراء المتوسطة . [ 5 ] لذلك، لا تُعد مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة تقنية حساسة للغاية، ولكنها قد تكون مفيدة جدًا في فحص المواد الصلبة مع القليل من تحضير العينة أو بدونه.

تتميز نطاقات التوافقيات الجزيئية والمجموعات الطيفية المرئية في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة باتساعها الكبير، مما يؤدي إلى أطياف معقدة؛ وقد يصعب تحديد خصائص محددة لمكونات كيميائية معينة. تُستخدم تقنيات المعايرة متعددة المتغيرات (مثل تحليل المكونات الرئيسية ، أو المربعات الصغرى الجزئية ، أو الشبكات العصبية الاصطناعية ) لاستخلاص المعلومات الكيميائية المطلوبة. ويُعدّ التطوير الدقيق لمجموعة من عينات المعايرة وتطبيق تقنيات المعايرة متعددة المتغيرات أمرًا أساسيًا لأساليب التحليل في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة. [ 6 ]

تاريخ

طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة للإيثانول السائل.

يُنسب اكتشاف طاقة الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى ويليام هيرشل في القرن التاسع عشر، [ 7 ] لكن أول تطبيق صناعي لها بدأ في خمسينيات القرن العشرين. في التطبيقات الأولى، استُخدمت تقنية قياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) كوحدة إضافية لأجهزة بصرية أخرى تستخدم أطوال موجية مختلفة، مثل مطياف الأشعة فوق البنفسجية (UV) أو الضوء المرئي (Vis) أو الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIR). وفي ثمانينيات القرن العشرين، أُتيح نظام NIRS مستقل بذاته كوحدة واحدة.

في ثمانينيات القرن الماضي، كان كارل نوريس (أثناء عمله في مختبر أبحاث الأجهزة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية في بيلتسفيل، الولايات المتحدة الأمريكية) رائدًا في استخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة لتقييم جودة المنتجات الزراعية. ومنذ ذلك الحين، توسع نطاق استخدامها من الصناعات الغذائية والزراعية ليشمل الصناعات الكيميائية والبوليمرية والبترولية، والصناعات الدوائية، والعلوم الطبية الحيوية، والتحليل البيئي. [ 8 ]

مع ظهور الألياف الضوئية في منتصف ثمانينيات القرن العشرين، وتطورات كاشف أحادي اللون في أوائل تسعينياته، أصبحت تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) أداةً أكثر فعاليةً للبحث العلمي. وقد استُخدمت هذه التقنية في العديد من المجالات العلمية، بما في ذلك الفيزياء وعلم وظائف الأعضاء والطب. ولم يبدأ استخدامها كأداة طبية لمراقبة المرضى إلا في العقود القليلة الماضية، مع أول تطبيق سريري لما يُعرف باسم fNIRS في عام 1994. [ 9 ]

الأجهزة

تتشابه أجهزة مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) مع أجهزة مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء المتوسطة. تتكون هذه الأجهزة من مصدر وكاشف وعنصر تشتيت (مثل موشور ، أو محزز حيود، وهو الأكثر شيوعًا ) لتسجيل شدة الإشعاع عند أطوال موجية مختلفة. كما تُعد أجهزة مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة بتقنية تحويل فورييه، والتي تستخدم مقياس تداخل، شائعة الاستخدام، خاصةً للأطوال الموجية التي تزيد عن 1000  نانومتر تقريبًا. وبحسب العينة، يمكن قياس الطيف إما بالانعكاس أو النفاذ.

تُستخدم المصابيح المتوهجة أو مصابيح الهالوجين الكوارتزية الشائعة في أغلب الأحيان كمصادر واسعة النطاق للأشعة تحت الحمراء القريبة في التطبيقات التحليلية. كما يمكن استخدام الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs). أما في مجال التحليل الطيفي عالي الدقة، فقد أصبحت الليزرات الممسوحة ضوئيًا حسب الطول الموجي وأمشاط التردد مصادر قوية مؤخرًا، وإن كانت تتطلب أحيانًا فترات زمنية أطول لاكتساب البيانات. عند استخدام الليزرات، قد يكون كاشف واحد بدون أي عناصر تشتيت كافيًا.

يعتمد نوع الكاشف المستخدم بشكل أساسي على نطاق الأطوال الموجية المراد قياسها. تُعدّ كواشف CCD المصنوعة من السيليكون مناسبة للأطوال الموجية الأقصر من نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، ولكنها ليست حساسة بما يكفي لمعظم النطاق (أكثر من 1000  نانومتر). أما أجهزة InGaAs و PbS فهي أكثر ملاءمة وتتمتع بكفاءة كمية أعلى للأطوال الموجية التي تزيد عن 1100 نانومتر. من الممكن دمج كواشف السيليكون وكواشف InGaAs في جهاز واحد. تستطيع هذه الأجهزة تسجيل أطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة في آنٍ واحد.

قد تستخدم الأجهزة المصممة للتصوير الكيميائي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة كاشفًا ثنائي الأبعاد مزودًا بمرشح قابل للضبط صوتيًا بصريًا . ويمكن تسجيل صور متعددة بالتتابع عند نطاقات أطوال موجية ضيقة مختلفة. [ 10 ]

تستطيع العديد من الأجهزة التجارية المستخدمة في مطيافية الأشعة فوق البنفسجية/المرئية تسجيل الأطياف في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (حتى حوالي 900  نانومتر). وبالمثل، قد يمتد نطاق بعض أجهزة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. في هذه الأجهزة، غالبًا ما يكون الكاشف المستخدم لأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القريبة هو نفسه المستخدم لنطاق القياس الرئيسي للجهاز.

تقنية التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS)

لم ينشأ استخدام الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) كتقنية تحليلية من توسيع نطاق استخدام الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (mid-IR) ليشمل نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة، بل تطور بشكل مستقل. ويتجلى ذلك بوضوح في أن علماء مطيافية الأشعة تحت الحمراء المتوسطة يستخدمون الأعداد الموجية (سم⁻¹) عند عرض الأطياف، بينما يستخدم علماء مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الطول الموجي ( نانومتر )، كما هو الحال في مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية . وقد واجه رواد مطيافية الأشعة تحت الحمراء ، الذين اعتمدوا على ربط نطاقات الامتصاص بأنواع روابط محددة، صعوبةً بسبب تعقيد مناطق الترابط التي يتم قياسها. ومع ذلك، وباعتبارها أداة كمية، فإن انخفاض مستويات الامتصاص المولي في منطقة الترابط يُبقي قيم الامتصاص القصوى ضمن النطاق المطلوب، مما يُتيح إجراء التحليلات الكمية مع تحضير بسيط للعينات . وكانت التقنيات المُطبقة لاستخلاص المعلومات الكمية من هذه الأطياف المعقدة غير مألوفة للكيميائيين التحليليين، ولذا نُظر إلى هذه التقنية بعين الريبة في الأوساط الأكاديمية.

بشكل عام، يتم إجراء التحليل الكمي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) عن طريق اختيار مجموعة من عينات المعايرة ، حيث تم تحديد تركيز المادة المراد تحليلها باستخدام طريقة مرجعية، ثم إيجاد علاقة بين مختلف الخصائص الطيفية وتركيزاتها باستخدام أداة كيميائية إحصائية . بعد ذلك، يتم التحقق من صحة المعايرة باستخدامها للتنبؤ بقيم المادة المراد تحليلها لعينات في مجموعة التحقق، والتي تم تحديد قيمها باستخدام الطريقة المرجعية ولكن لم يتم تضمينها في المعايرة. ثم تُستخدم معايرة مُتحقق منها للتنبؤ بقيم العينات. يتم التغلب على تعقيد الأطياف باستخدام المعايرة متعددة المتغيرات. أكثر الأدوات استخدامًا هي الانحدار الخطي متعدد الأطوال الموجية وطريقة المربعات الصغرى الجزئية .

التطبيقات

تشمل التطبيقات النموذجية لتحليل الطيف بالأشعة تحت الحمراء القريبة تحليل المنتجات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية ومنتجات الاحتراق وفرعًا رئيسيًا من التحليل الطيفي الفلكي.

التحليل الطيفي الفلكي

يُستخدم التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة في علم الفلك لدراسة أغلفة النجوم الباردة حيث تتشكل الجزيئات. ويمكن رصد البصمات الاهتزازية والدورانية لجزيئات مثل أكسيد التيتانيوم والسيانيد وأول أكسيد الكربون في هذا النطاق الموجي ، مما يُعطي مؤشرًا على النوع الطيفي للنجم . كما يُستخدم أيضًا لدراسة الجزيئات في سياقات فلكية أخرى، مثل السحب الجزيئية التي تتشكل فيها النجوم الجديدة. وتعني ظاهرة الاحمرار الفلكية أن أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القريبة أقل تأثرًا بالغبار في الوسط بين النجوم، مما يسمح بدراسة المناطق التي لا يمكن الوصول إليها بواسطة التحليل الطيفي البصري في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. ونظرًا للارتباط الوثيق بين الغبار والغاز، فإن هذه المناطق المغبرة هي تحديدًا تلك التي يكون فيها التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء أكثر فائدة. وتوفر أطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة للنجوم الفتية جدًا معلومات مهمة حول أعمارها وكتلها، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم تكوين النجوم بشكل عام. كما تم تطوير أجهزة قياس الطيف الفلكية للكشف عن الكواكب الخارجية باستخدام انزياح دوبلر للنجم الأم الناتج عن السرعة الشعاعية للكوكب حول النجم. [ 11 ] [ 12 ]

زراعة

يُستخدم التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة على نطاق واسع في الزراعة [ 13 ] [ 14 ] لتحديد جودة الأعلاف والحبوب ومنتجاتها، والبذور الزيتية، والبن، والشاي، والتوابل، والفواكه، والخضراوات، وقصب السكر، والمشروبات، والدهون، والزيوت، ومنتجات الألبان، والبيض، واللحوم، وغيرها من المنتجات الزراعية. [ 15 ] [ 16 ] ويُستخدم على نطاق واسع لتحديد كمية مكونات المنتجات الزراعية نظرًا لدقته وموثوقيته وسرعته وعدم إتلافه للعينات وانخفاض تكلفته. [ 17 ] [ 18 ] وقد طبّق أبيني وبيرغوليو (2001) تقنية التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة في تربية الدجاج كطريقة لتحليل خصائص تركيب الدهون. [ 18 ]

المراقبة عن بعد

طُوّرت تقنيات للتصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة. وقد طُبّق التصوير الطيفي الفائق في نطاق واسع من الاستخدامات، بما في ذلك دراسة النباتات والتربة عن بُعد. ويمكن جمع البيانات من أجهزة محمولة على الطائرات أو الأقمار الصناعية أو أنظمة الطائرات المسيّرة لتقييم الغطاء الأرضي والتركيب الكيميائي للتربة.

يمكن أيضاً استخدام المراقبة عن بُعد أو الاستشعار عن بُعد من منطقة الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء لدراسة الغلاف الجوي. على سبيل المثال، تُجرى قياسات الغازات الجوية من أطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة التي تقيسها الأقمار الصناعية OCO-2 و GOSAT و TCCON .

علم المواد

تم تطوير تقنيات التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة لمناطق العينات المجهرية لقياس سمك الأغشية، والبحث في الخصائص البصرية للجسيمات النانوية والطلاءات البصرية لصناعة الاتصالات.

الاستخدامات الطبية

يرتكز تطبيق تقنية NIRS في الطب على قدرتها على توفير معلومات حول تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين داخل الدورة الدموية الدقيقة . [ 19 ] وبشكل عام، يمكن استخدامها لتقييم الأكسجة ووظيفة الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ (NIRS الدماغي) أو في الأنسجة الطرفية (NIRS الطرفي).

التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة للدماغ

عند تنشيط منطقة معينة من الدماغ، يتغير حجم الدم الموضعي في تلك المنطقة بسرعة. ويمكن للتصوير البصري قياس موقع ونشاط مناطق محددة من الدماغ من خلال المراقبة المستمرة لمستويات الهيموجلوبين في الدم عبر تحديد معاملات الامتصاص الضوئي. [ 20 ] [ 21 ]

جهاز Infrascanner 1000، وهو ماسح ضوئي بتقنية NIRS يستخدم للكشف عن النزيف داخل الجمجمة.

يمكن استخدام تقنية التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) كأداة فحص سريعة لحالات النزيف الدماغي المحتملة ، وذلك بوضع الماسح الضوئي على أربعة مواضع في الرأس. في المرضى غير المصابين، يمتص الدماغ ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة بشكل متساوٍ. أما عند حدوث نزيف داخلي ناتج عن إصابة، فقد يتركز الدم في موضع واحد، مما يؤدي إلى امتصاص ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة بشكل أكبر من المواضع الأخرى، وهو ما يكشفه الماسح الضوئي. [ 22 ]

يمكن استخدام ما يُسمى بتقنية التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية (NIRS) لتقييم وظائف الدماغ بطريقة غير جراحية عبر الجمجمة السليمة لدى البشر، وذلك عن طريق رصد التغيرات في تركيز الهيموجلوبين في الدم المرتبطة بالنشاط العصبي، كما هو الحال في بعض فروع علم النفس المعرفي، كبديل جزئي لتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) . [ 23 ] يمكن استخدام تقنية NIRS مع الرضع، وهي أكثر سهولة في النقل من أجهزة fMRI، حتى أن الأجهزة اللاسلكية متوفرة، مما يُتيح إجراء الدراسات على الأفراد الذين يتحركون بحرية. [ 24 ] [ 25 ] مع ذلك، لا يُمكن لتقنية NIRS أن تحل محل fMRI بشكل كامل، لأنها تُستخدم فقط لمسح أنسجة القشرة الدماغية، بينما يُمكن استخدام fMRI لقياس التنشيط في جميع أنحاء الدماغ. وقد تم تطوير مجموعات أدوات إحصائية خاصة متاحة للعموم لتحليل قياسات NIRS/MRI المستقلة والمدمجة. [ 26 ]

مثال على جمع البيانات باستخدام تقنية fNIRS (هيتاشي ETG-4000)

يُطلق على تطبيق التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفي (fNIRS) أو التصوير المقطعي البصري المنتشر (DOT) اسم التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة ثلاثي الأبعاد (NIRS). [ 27 ] يُستخدم مصطلح التصوير المقطعي البصري المنتشر للإشارة إلى التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة ثلاثي الأبعاد. غالبًا ما تُستخدم مصطلحات NIRS وNIRI وDOT بشكل متبادل، ولكنها تختلف في بعض الجوانب. يتمثل أهم فرق بين NIRS وDOT/NIRI في أن DOT/NIRI يُستخدم بشكل أساسي للكشف عن التغيرات في الخصائص البصرية للأنسجة في وقت واحد من نقاط قياس متعددة، وعرض النتائج على شكل خريطة أو صورة لمنطقة محددة، بينما يوفر NIRS بيانات كمية مطلقة لعدد محدود من النقاط المحددة. يُستخدم الأخير أيضًا لدراسة أنسجة أخرى، مثل العضلات [ 28 ] والثدي والأورام. [ 29 ] يمكن استخدام NIRS لقياس تدفق الدم، وحجم الدم، واستهلاك الأكسجين، ومعدلات إعادة الأكسجة، ووقت تعافي العضلات. [ 28 ]

باستخدام عدة أطوال موجية وطرق تعتمد على تحليل زمني (التردد أو المجال الزمني) و/أو طرق تعتمد على تحليل مكاني، يتم قياس تدفق الدم وحجمه وتشبع الأنسجة المطلق (Sتيا2{\displaystyle StO_{2}}أو يمكن قياس مؤشر تشبع الأنسجة (TSI). [ 30 ] تشمل تطبيقات قياس التأكسج بواسطة طرق NIRS علم الأعصاب، وبيئة العمل، وإعادة التأهيل، وواجهة الدماغ والحاسوب ، والمسالك البولية، والكشف عن الأمراض التي تؤثر على الدورة الدموية (مثل أمراض الأوعية الدموية الطرفية)، والكشف عن أورام الثدي وتقييمها، وتحسين التدريب في الطب الرياضي.

استُخدمت تقنية قياس الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) بالتزامن مع حقنة وريدية من صبغة الإندوسيانين الأخضر (ICG) لقياس تدفق الدم الدماغي [ 31 ] [ 32 ] ومعدل استهلاك الأكسجين في الدماغ (CMRO2) [ 33 ] . كما ثبت إمكانية حساب CMRO2 باستخدام قياسات NIRS/MRI مجتمعة [ 34 ] . بالإضافة إلى ذلك، يمكن دراسة عملية الأيض من خلال تحليل كروموفور ميتوكوندريا إضافي، وهو سيتوكروم سي أوكسيداز، باستخدام تقنية NIRS واسعة النطاق [ 35 ] .

بدأ استخدام تقنية قياس الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) في العناية المركزة للأطفال، للمساعدة في إدارة المرضى بعد جراحة القلب. إذ تُتيح هذه التقنية قياس تشبع الأكسجين في الدم الوريدي (SVO2)، والذي يُحدد بناءً على نتاج القلب، بالإضافة إلى معايير أخرى (مثل نسبة الأكسجين في الهواء المستنشق، والهيموجلوبين، واستهلاك الأكسجين). وبالتالي، يُوفر فحص NIRS لأطباء العناية المركزة تقديرًا لنتاج القلب. ويُفضل المرضى استخدام NIRS لكونه غير جراحي، وغير مؤلم، ولا يتطلب استخدام الإشعاع المؤين.

التصوير المقطعي التوافقي البصري (OCT) تقنية تصوير طبي أخرى تعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة، قادرة على توفير تصوير ثلاثي الأبعاد بدقة عالية تضاهي دقة المجهر منخفض الطاقة. يُتيح استخدام التوافق البصري لقياس مسار الفوتون لتقنية OCT بناء صور للأنسجة الحية وإجراء فحوصات دقيقة لبنية الأنسجة. ونظرًا لاختلافات التقنية، يقتصر التصوير بتقنية OCT على عمق 1-2 مم أسفل سطح الأنسجة، ولكن على الرغم من هذا القيد، فقد أصبحت تقنية OCT تقنية تصوير طبي  راسخة، لا سيما لتصوير شبكية العين والأجزاء الأمامية منها، بالإضافة إلى الشرايين التاجية.

يستخدم نوع من أنواع التغذية العصبية الراجعة، وهو تصوير الدماغ بالدم أو HEG، تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة لقياس تنشيط الدماغ، وخاصة الفصوص الأمامية، وذلك لغرض تدريب التنشيط الدماغي لتلك المنطقة.

لقد شهد التطور التقني لتقنيات NIRS/NIRI/DOT/OCT تقدماً هائلاً خلال السنوات الأخيرة، ولا سيما فيما يتعلق بالقياس الكمي والتصوير والتصغير. [ 30 ]

التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة المحيطي

يمكن تقييم وظيفة الأوعية الدموية الدقيقة الطرفية باستخدام تقنية قياس الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRS). يوفر تشبع الهيموجلوبين بالأكسجين في الأنسجة (StO2) معلومات حول تروية الأنسجة. ويمكن استخدام اختبار انسداد الأوعية الدموية (VOT) لتقييم وظيفة الأوعية الدموية الدقيقة. تشمل المواقع الشائعة لمراقبة NIRS الطرفية منطقة راحة اليد، وعضلات الساعد، وعضلات الساق.

قياس الجسيمات

تُستخدم تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بشكل متكرر في تحديد حجم الجسيمات في مجموعة من المجالات المختلفة، بما في ذلك دراسة المساحيق الصيدلانية والزراعية.

الاستخدامات الصناعية

على عكس تقنية التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) المستخدمة في التصوير الطبوغرافي البصري، فإن تقنية NIRS العامة المستخدمة في التحليلات الكيميائية لا توفر التصوير عن طريق رسم الخرائط. على سبيل المثال، يتطلب جهاز تحليل ثاني أكسيد الكربون السريري تقنيات مرجعية وإجراءات معايرة للحصول على قياس دقيق لتغير محتوى ثاني أكسيد الكربون . في هذه الحالة، تتم المعايرة عن طريق ضبط نقطة الصفر للعينة المراد اختبارها بعد إضافة 0% من ثاني أكسيد الكربون أو كمية معروفة أخرى منه إلى العينة. يحتوي الغاز المضغوط العادي من الموزعين على حوالي 95% أكسجين و 5% ثاني أكسيد الكربون ، ويمكن استخدامه أيضًا لضبط قراءة مقياس ثاني أكسيد الكربون لتكون 5% بالضبط عند المعايرة الأولية. [ 36 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "مقدمة في مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) | منشورات IM المفتوحة" . www.impopen.com . تاريخ الاسترجاع: 1 يونيو 2022 .
  2. ↑ بيتش، كريستوف ب.؛ هوك، كريستيان و. (22 فبراير 2019). "إمكانات الاختراق في مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة: محاكاة الأطياف. مراجعة للتطورات الحديثة" . مجلة فرونتيرز إن كيمستري . 7 48. Bibcode : 2019FrCh....7...48B . doi : 10.3389/fchem.2019.00048 . PMC 6396078. PMID 30854368 .  
  3. ↑ "النطاقات المركبة، والنغمات التوافقية، ورنين فيرمي" . نصوص الكيمياء الحرة . 2013-10-02 . تم الاسترجاع في 2022-06-03 .
  4. ↑ "تاريخ تطبيقات الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR)". دليل عملي لتفسير طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة . 2007. الصفحات 119-124 . doi : 10.1201/9781420018318-15 . ISBN  978-0-429-11957-6.
  5. ↑ "ما مدى عمق اختراق الضوء الأحمر والأشعة تحت الحمراء القريبة للجسم؟ التسويق مقابل العلم" . جيمباريد . 2021-12-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-02-26 .
  6. ↑ رومان م. بالابين؛ رافيليا ز. سافيفا وإيكاترينا إ. لوماكينا (2007). "مقارنة نماذج المعايرة الخطية وغير الخطية القائمة على بيانات مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) للتنبؤ بخصائص البنزين". مختبر الكيمياء الذكية . 88 (2): 183-188 . doi : 10.1016/j.chemolab.2007.04.006 .
  7. ↑ "هيرشل ولغز الأشعة تحت الحمراء" . مجلة ساينتست الأمريكية . 2017-02-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-06-03 .
  8. ↑ التحليل الطيفي الجزيئي والليزر . 2018. doi : 10.1016/C2016-0-01706-0 . ISBN 978-0-12-849883-5.
  9. ↑ ماركو فيراري وفالنتينا كواريزيما (2012). "مراجعة موجزة لتاريخ تطور مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية البشرية (fNIRS) ومجالات تطبيقها". مجلة NeuroImage . 63 (2): 921-935 . doi : 10.1016/j.neuroimage.2012.03.049 . PMID 22510258 . 
  10. ↑ تريدو، بي جيه؛ ليفين، آي دبليو؛ لويس، إي إن (1992). "المجهر الطيفي المرشح صوتيًا بصريًا بالأشعة تحت الحمراء القريبة: منهج الحالة الصلبة للتصوير الكيميائي". علم الأطياف التطبيقي . 46 (4): 553-559 . Bibcode : 1992ApSpe..46..553T . doi : 10.1366/0003702924125032 .
  11. ↑ كوينلان، ف.؛ يكاس، ج.؛ أوسترمان، س.؛ ديدامز، س.أ. (1 يونيو 2010). "مشط تردد بصري بمسافة 12.5 جيجاهرتز يغطي نطاقًا يزيد عن 400 نانومتر لمعايرة مطياف فلكي يعمل بالأشعة تحت الحمراء القريبة". مجلة الأدوات العلمية . 81 (6): 063105. arXiv : 1002.4354 . Bibcode : 2010RScI...81f3105Q . doi : 10.1063/1.3436638 . PMID 20590223 . 
  12. ^ ويلكن، توبياس. كورتو، جاسباري لو؛ بروبست، رافائيل أ. ستاينميتز، تيلو؛ مانيسكو، أنطونيو؛ باسكيني، لوكا؛ غونزاليس هيرنانديز، جوناي الأول؛ ريبولو، رافائيل. هانش، تيودور دبليو؛ اوديم، توماس. هولزوارث ، رونالد (2012-05-31). “مقياس طيفي لملاحظات الكواكب الخارجية التي تمت معايرتها على مستوى السنتيمتر في الثانية”. طبيعة . 485 (7400): 611–614 . بيب كود : 2012Natur.485..611W . دوى : 10.1038 / طبيعة 11092 . بميد 22660320 . 
  13. ↑ ويليامز، فيل؛ نوريس، كارل هـ (2001). تقنية الأشعة تحت الحمراء القريبة: في الصناعات الزراعية والغذائية . الجمعية الأمريكية لكيميائيي الحبوب. ISBN 1-891127-24-1. OCLC 49278168 . {{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  14. ↑ أ.، أوزاكي، ي. (يوكيهيرو) ماكلور، و. ف. (ويليام ف.) كريستي، ألفريد (2007). مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة في علوم وتكنولوجيا الأغذية . وايلي-إنترساينس. ISBN 978-0-470-04770-5. OCLC 85784907 . {{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  15. ↑ مولفي، باري ويليام؛ كينيدي، مايكل بيتر (2019). "استشعار الدهون باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة منخفضة التكلفة". المؤتمر الأيرلندي الثلاثون للإشارات والأنظمة (ISSC) لعام 2019. الصفحات 1-8 . doi : 10.1109/issc.2019.8904963 . ISBN  978-1-7281-2800-9.
  16. ↑ مولفي، باري ويليام (2020). "تحديد محتوى الدهون في الأطعمة باستخدام مستشعر مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة". مؤتمر IEEE للمستشعرات 2020. الصفحات 1-4 . doi : 10.1109/sensors47125.2020.9278647 . ISBN  978-1-7281-6801-2.
  17. ↑ بيرنز، دونالد؛ سيورزاك، إميل، محرران. (2007). دليل تحليل الأشعة تحت الحمراء القريبة، الطبعة الثالثة (علم الأطياف العملي) . مطبعة سي آر سي. الصفحات 349-369 . ISBN  978-1-4200-0737-4.
  18. 1 2 دان، وارويك ب.؛ بيلي، نايجل جيه سي؛ جونسون، هيلين إي. (2005). "قياس الميتابولوم: التقنيات التحليلية الحالية". المحلل . 130 (5). الجمعية الملكية للكيمياء (RSC): 606-625 . Bibcode : 2005Ana...130..606D . doi : 10.1039/b418288j . PMID 15852128 . 
  19. ↑ بتلر، إيثان؛ تشين، ميليسا؛ أنيمان، أندرس (2017). "مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الطرفية: الجوانب المنهجية ومراجعة منهجية لدى مرضى ما بعد جراحة القلب". مجلة التخدير القلبي الصدري والوعائي . 31 (4): 1407-1416 . doi : 10.1053/j.jvca.2016.07.035 . PMID 27876185 . 
  20. ↑ يوكو هوشي (2009). "مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة لدراسة الإدراك العالي". الارتباطات العصبية للتفكير . برلين: سبرينغر. ص 83-93 . ISBN  978-3-540-68042-0.
  21. ↑ يو، يون؛ تشانغ، كايينغ؛ تشانغ، لينغ؛ زونغ، هوانتاو؛ مينغ، لينغتشونغ؛ هان، روكوان (17 يناير 2018). مجموعة كوكرين للتخدير (محرر). "مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الدماغية (NIRS) لمراقبة أكسجة الدماغ أثناء العمليات الجراحية لدى الأطفال والبالغين" . قاعدة بيانات كوكرين للمراجعات المنهجية . 2018 (1) CD010947. doi : 10.1002/14651858.CD010947.pub2 . PMC 6491319. PMID 29341066 .  
  22. ↑ زيلر، جيسون س. (19 مارس 2013). "ابتكارات طب الطوارئ: تقنيات جديدة لم تسمع بها بعد" . ميدسكيب . تم الاطلاع عليه في 5 مارس 2015 .
  23. ^ مهاجنول-شيبر، د. جانيت؛ فان دير كالين، باس مهاجم؛ كولير، ويلي نيوجيرسي؛ فان دير سلويس، ماركو سي؛ فان ارنينغ، ليون J.Th.O .؛ ثيجسين ، هينك أوم . أوسبورغ، بيريند؛ هوفناجيلز ، ويليبرورد إتش إل . يانسن ، رينيه WMM (مايو 2002). "القياسات المتزامنة لتغيرات الأوكسجين الدماغي أثناء تنشيط الدماغ عن طريق التحليل الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في موضوعات صحية من الشباب والمسنين" . رسم خرائط الدماغ البشري . 16 (1): 14– 23. دوى : 10.1002/hbm.10026 . بمك 6871837 . بميد 11870923 .  
  24. ↑ موهلمان، ت؛ هانس، د؛ وولف، م (2008). "التصوير اللاسلكي المصغر بالأشعة تحت الحمراء القريبة داخل الجسم الحي" . أوبتكس إكسبرس . 16 (14): 10323-30 . Bibcode : 2008OExpr..1610323M . doi : 10.1364/OE.16.010323 . PMID 18607442 . 
  25. ↑ شادجان، ب؛ ريد، و؛ غاراخانلو، ر؛ ستوثرز، ل؛ وآخرون (2009). "التحليل الطيفي اللاسلكي للأشعة تحت الحمراء القريبة لأكسجة العضلات الهيكلية وديناميكا الدم أثناء التمرين ونقص التروية" . التحليل الطيفي . 23 ( 5-6 ): 233-241 . doi : 10.1155/2009/719604 . 
  26. ↑ يي، ج؛ تاك، س؛ جانغ، ك؛ جونغ، ج؛ جانغ، ج (15 يناير 2009). "NIRS-SPM: رسم الخرائط البارامترية الإحصائية لطيف الأشعة تحت الحمراء القريبة". NeuroImage . 44 (2): 428–447 . doi : 10.1016/j.neuroimage.2008.08.036 . PMID 18848897 . 
  27. ↑ إيونغ، هادا فونغ-ها؛ يوان، تشن (19 أبريل 2017). "اضطراب الاتصال الوظيفي في حالة الراحة في قشرة الفص الجبهي الحجاجي لدى متعاطي الهيروين وعلاقته بالقلق: دراسة تجريبية باستخدام تقنية التصوير الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء الوظيفية" . التقارير العلمية . 7 (1) 46522. رمز Bibcode : 2017NatSR...746522I . doi : 10.1038/srep46522 . PMC 5395928. PMID 28422138 .  
  28. 1 2 فان بيكفيلت، ماجستير في علم النفس السريري (2002). "التحليل الطيفي الكمي للأشعة تحت الحمراء القريبة في العضلات الهيكلية البشرية: قضايا منهجية وتطبيقات سريرية" (ملف PDF) . أطروحة دكتوراه، جامعة نيميغن . مؤرشفة من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 16 أكتوبر 2013.
  29. ↑ فان دير ساندن، بي بي؛ هيرشاب، أ؛ هوفد، ل؛ سيمونيتي، أ دبليو؛ وآخرون . (1999). "تأثير استنشاق الكاربوجين على الخصائص الفيزيولوجية لزرعات ورم الدبقي البشري" . مجلة الرنين المغناطيسي الطبي . 42 (3): 490-499 . doi : 10.1002/(sici)1522-2594(199909)42:3 < 490::aid-mrm11 > 3.3.co ; 2-8 . PMID 10467293 .  
  30. 1 2 فيراري، ماركو (نوفمبر 2007). "تطورات مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة والتصوير الطبوغرافي للتطبيقات السريرية للدماغ والعضلات". مجلة البصريات الطبية الحيوية . 12 (6): 062104. Bibcode : 2007JBO....12f2104W . doi : 10.1117/1.2804899 . PMID 18163807 . 
  31. ↑ كيلر، إي؛ نادلر، أ؛ القاضي، ح؛ كولياس، س س؛ وآخرون (2003). "قياس غير جراحي لتدفق الدم الدماغي الإقليمي وحجم الدم الدماغي الإقليمي باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة وتخفيف صبغة الإندوسيانين الأخضر". مجلة NeuroImage . 20 (2): 828-839 . doi : 10.1016/S1053-8119(03)00315-X . PMID 14568455 .  
  32. ↑ براون، د. و.؛ بيكو، ب. أ.؛ نائيني، ج. ج.؛ سبرينجيت، ر.؛ وآخرون . (2002). "القياس الكمي للديناميكا الدموية الدماغية في الخنازير حديثة الولادة باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة" . مجلة أبحاث طب الأطفال . 51 (5): 564-570 . doi : 10.1203/00006450-200205000-00004 . PMID 11978878 .  
  33. ↑ تيشاور، ك.م.؛ هادواي، ج.أ.؛ لي، ت.ي.؛ سانت لورانس، ك. (2006). "قياس استقلاب الأكسدة الدماغية باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة: دراسة تحقق" . مجلة تدفق الدم الدماغي والاستقلاب . 26 (5): 722-730 . doi : 10.1038/sj.jcbfm.9600230 . PMID 16192991 . 
  34. ↑ تاك، س؛ جانغ، ج؛ لي، ك؛ يي، ج.س. (2010). "قياس معدل استهلاك الأكسجين الدماغي (CMRO2) دون فرط ثنائي أكسيد الكربون في الدم باستخدام قياسات متزامنة للأشعة تحت الحمراء القريبة والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي". مجلة الفيزياء الطبية والبيولوجية . 55 (11): 3249-3269 . رمز Bibcode : 2010PMB....55.3249T . doi : 10.1088/0031-9155/55/11/017 . PMID 20479515 . 
  35. ↑ بيل، جي؛ إلويل، سي إي؛ تاختسيديس، آي (سبتمبر 2016). "من جوبسيس إلى يومنا هذا: مراجعة لقياسات مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة السريرية لأكسيداز السيتوكروم سي الدماغي" . مجلة البصريات الطبية الحيوية . 21 (9) 091307. Bibcode : 2016JBO....21i1307B . doi : 10.1117/1.JBO.21.9.091307 . PMID 27170072 . 
  36. ↑ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) بتاريخ 25 يناير 2014. تم الاطلاع عليها بتاريخ 12 مايو 2014 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )

للمزيد من القراءة

  • كولي، م.: "دراسات تجريبية لقياس تدفق الدم الدماغي غير الجراحي لدى الإنسان البالغ باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة." أطروحة دكتوراه، جامعة ميونخ التقنية ، ديسمبر 2001.
  • راغافاتشاري، ر.، محرر. 2001. تطبيقات الأشعة تحت الحمراء القريبة في التكنولوجيا الحيوية ، مارسيل ديكر، نيويورك، نيويورك.
  • Workman, J.; Weyer, L. 2007. دليل عملي لتفسير مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة ، CRC Press-Taylor & Francis Group، بوكا راتون، فلوريدا.