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문제 정의
- 고농도의 글루코오스 용액을 조제하여 세가지 형태의 기기로 측정하여 각각에서 측정되어 지는 글루코오스의 피크를 확인, 비교 하고, 특이적으로 나타나는 피크의 흡광도를 시료의 10mg/d/당 흡광도로 나타내어 글루코오스에 대한 기기의 성능을 평가하고자 하였다. 글루코오스는 pH 7.
제안 방법
- 측정 파장은 400-2500 nm 로 가시광선과 근적외선 영역을 포함하여 측정하였다. Silicon/ PbS를 검출기로 이용하였고, 정보는 2nm 간격으로 측정 , 수집하였다. 시료는 1 mm optical pathlength를 지닌 큐벳 셀에 담아 투과 방식으로 측정하였다.
- 인산 완충용액은 증류수를 초순수 제조장치 (UHQ PS MODEL, ELGA, USA) 를 이용하여 얻어진 초순수를 사용하여 조제하였고, pH meter (model DP-215M, (주)동우메디칼시스템, Korea)를 이용하여 산도를 측정하였다. pH 74로 조제된 인산 완충용액에 0.1% 아지드화 나트륨을 넣고, 글루코오스의 calibration 모델링을 위해 혈액 내의 글루코오스 농도가 0-660 mg/dZ가 되도록 하는 17개의 시료를 조제하였다. 피크 확인을 위해 글루코오스의 혈액내의 농도가 20000, 40000 mg/d/되는 시료도 조제하였다.
- 시료는 1 mm optical pathlength를 지닌 큐벳 셀에 담아 투과 방식으로 측정하였다. 각 시료의 스펙트럼은 30회 반복 측정한 것을 평균하여 한 개의 스펙트럼으로 나타내도록 설정하였다. 모든 스펙트럼은 공기, 또는, pH 74의 인산완충용액의 투과 표준값과 관련하여 log(l/T)로써 기록되었다.
- 측정은 같은 농도의 시료를 2회 측정하여 총 38개의 스펙트럼을 수집하였다. 각각의 투과 스펙트럼은 7회 반복 측정하여 그것을 평균하여 하나의 스펙트럼으로 나타내도록 하였다. 스펙트럼은 ChemoHN2200 소프트웨어 (Spectronlbch Co.
- 4의 인산 완충 용액의 투과 표준값과 관련하여 log(l/T)로써 기록되었다. 같은 농도의 시료를 2회 측정하여 총 38개의 스펙트럼을 얻었으며, 이는 16 회 반복 측정하여 평균한 것을 하나의 스펙트럼으로 나타내도록 설정하여 측정하였다. 스펙트럼의 수집은 OPUS ver.
- 고농도의 글루코오스 용액을 조제하여 세가지 형태의 기기로 측정하여 각각에서 측정되어 지는 글루코오스의 피크를 확인, 비교 하고, 특이적으로 나타나는 피크의 흡광도를 시료의 10mg/d/당 흡광도로 나타내어 글루코오스에 대한 기기의 성능을 평가하고자 하였다. 글루코오스는 pH 7.4의 인산완충용액에 용해 시켜 인체 내의 체액과 동일한 산성도를 갖도록 하였고, 투과의 표준값은 물에 대한 영향을 제거 하기위해 pH 7.4의 인산완충용액을 이용하여 측정하였으며, 다시 공기를 표준값으로 하여 측정, 비교하고자 하였다.
- 겹살형은 회전 살 토막 틀(beam chopper)을 통해 빛을 번갈아가며 시료와 기준 셀을 지나가도록 한다. 매 초당 여러 번 시료와 기준 시료의 에너지를 비교함으로써 시간 및 파장에 따라 광원의 세기와 검출기 감응의 편차를 보정한다. 이 렇게 단색화 장치를 통해 좁은 띠의 단일 파장으로 측정되어진 테이터를 종합하여 전체 파장의 스펙트럼으로 나타내는 분산 근적외선 분광분석기는 일반적인 분광기의 형태이다.
- 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기, Photodiode array (PDA) type NIR spectrometer - 자체 개발한 휴대용 분광분석기인 HN2200(Spectronlech co., Ltd. Korea)이 세 가지 방식의 근적외선 분광분석기의 성능을 비교, 평가 하기위해 사용된 배열 광다이오드 방식의 근적외선 분광분석기로 사용되었다. 광원으로는 20W의 텅스텐 할로겐 램프를 사용하고, InGaAs photodiode-array# 검출기로 채택하고 있다.
- 본 연구에서는 인체내에 존재 가능한 글루코오스의 농도 범위내에서 조제된 시료를 세 가지 형태의 근적외선 분광분석기를 이용하여 측정하고, 다변량 분석법을 통해 정량 하였다. 고농도의 글루코오스 용액을 조제하여 세가지 형태의 기기로 측정하여 각각에서 측정되어 지는 글루코오스의 피크를 확인, 비교 하고, 특이적으로 나타나는 피크의 흡광도를 시료의 10mg/d/당 흡광도로 나타내어 글루코오스에 대한 기기의 성능을 평가하고자 하였다.
- 분산 방식, 배열 광다이오드 방식, 푸리에 변환 방식의 세 가지 형태의 근적외선 분광분석기를 이용하여, 생체내의 글루코오스보다 비교적 간섭 물질이 적은 pH 7.4의 인산완충용액에 용해시킨 글루코오스 수용액을 측정하였고, 물에 대한 영향을 제거하기 위해 투과의 표준 물질로 pH 7.4의 완충용액을 사용하여 수행하였다. 각각의 기기마다 고농도의 글루코오스 피크가 2차 배 음대, 1차 배음대, 조합대에서 확인이 가능하였다.
- 모든 스펙트럼은 공기, 또는, pH 74의 인산완충용액의 투과 표준값과 관련하여 log(l/T)로써 기록되었다. 스펙트럼은 같은 농도의 시료를 2회씩 측정하여 38개의 스펙트럼을 얻었고, 이는 NSAS(Foss NIRSystems Inc., Silver Spring, MD)를 이용하여 기록하였다. 수집된 스펙트럼은 Unscrambler v7.
- 시료는 0-660 mg/dZ, 20000 mg/d/, 40000mg/dZ의 농도로 조제하여 측정하였으나 20000 mg/dt와 40000 mg/d/ 농도의 시료는 피크를 확인하는 데 사용하고, 인체 혈액 내에 존재 가능한 C〜660 m以dZ의 농도만으로 얻어진 스펙트럼 정보와 함께 다변량 분석법으로 검량 모델을 만들었다. 검량 모델을 만드는데 사 岳된 다변량 분석법으로는 부분 최소 제곱 회귀분석법(PLSR, partial least squares regression)을 사용하였다.
- Silicon/ PbS를 검출기로 이용하였고, 정보는 2nm 간격으로 측정 , 수집하였다. 시료는 1 mm optical pathlength를 지닌 큐벳 셀에 담아 투과 방식으로 측정하였다. 각 시료의 스펙트럼은 30회 반복 측정한 것을 평균하여 한 개의 스펙트럼으로 나타내도록 설정하였다.
- 12000~ 4000 cm4^ 영역에서 측정되고, 4 cm1 간격으로 정보를 수집 할 수 있도록 설정되어 있다. 시료는 바이알에 담아 프루브 팁 부분이 석영으로 되어 있는 Quartz liquid probe(IN 236E1, Bruker optics Inc., GermanyX 직접 시료에 담궈 투과의 방법으로 측정하였다. 프루브는 팁의 옆 부분에 홈이 파여 있고, 발광부와 광섬유로 연결되어 있는 홈의 아래에서 빛이 조사되면, 홈에 들어온 시료를 통과하여 수광부와 연결되어 있는 홈의 윗부분으로 신호를 보내게 된다.
- 실험에 사용된 글루코오스 파우더는 실험 하루 전에 105°C, 4시간 동안 오븐에서 건조 시킨■후, 실리카겔을 건조제로 사용하여 실온의 데시케이터에 넣어 방냉시켜 준비하였다. 인산 완충용액은 증류수를 초순수 제조장치 (UHQ PS MODEL, ELGA, USA) 를 이용하여 얻어진 초순수를 사용하여 조제하였고, pH meter (model DP-215M, (주)동우메디칼시스템, Korea)를 이용하여 산도를 측정하였다. pH 74로 조제된 인산 완충용액에 0.
- 모든 스펙트럼은 공기 , 또는, pH 74의 인산완충용액의 투과 표준값과 관련하여 log(l/T)로써 기록되었다. 측정은 같은 농도의 시료를 2회 측정하여 총 38개의 스펙트럼을 수집하였다. 각각의 투과 스펙트럼은 7회 반복 측정하여 그것을 평균하여 하나의 스펙트럼으로 나타내도록 하였다.
- 1% 아지드화 나트륨을 넣고, 글루코오스의 calibration 모델링을 위해 혈액 내의 글루코오스 농도가 0-660 mg/dZ가 되도록 하는 17개의 시료를 조제하였다. 피크 확인을 위해 글루코오스의 혈액내의 농도가 20000, 40000 mg/d/되는 시료도 조제하였다. 균질한 용액을 얻기 위해 40°C 이하의 약한 열을 가하여 완전히 명료한 액이 되도록 하였다.
- 검량 모델을 만드는데 사 岳된 다변량 분석법으로는 부분 최소 제곱 회귀분석법(PLSR, partial least squares regression)을 사용하였다. 필요에 따라, 다 분산 보정 (MSC, multiplicative scatter correction), 1, 2차 미분, 등의 전처리법을 사용하였으며, 전파장 또는 글루코오스의 특징적인 피크가 확인되는 영역의 파장의 부분만을 선택하여 모델링한 결과를 Table I에 나타내었다.
대상 데이터
- pH 7.4 인산완충용액을 만들기 위한 수산화 나트륨(NaOH, Sodium oxide powder), 인산이수소칼륨(K由2PO4, Potassium phosphate monobasic), 보존제인 아지드화 나트륨(NaN》sodium azide), 글루코오스^尸也化, D(+)-Glucose, anhydrous) 파우더는 SIGMA-ALDRICH KOREA LTD에서 구입하여 사용하였다. 실험에 사용된 글루코오스 파우더는 실험 하루 전에 105°C, 4시간 동안 오븐에서 건조 시킨■후, 실리카겔을 건조제로 사용하여 실온의 데시케이터에 넣어 방냉시켜 준비하였다.
- , Germany)을 사용하여 측정하였다. 광원으로 텅스텐 할로겐 램프를 사용하고, Pbs/InGaAs 를 검출기로 사용하였다. 12000~ 4000 cm4^ 영역에서 측정되고, 4 cm1 간격으로 정보를 수집 할 수 있도록 설정되어 있다.
- 6kg의 중량에 25시간을 충전하면, 6시간 사용이 가능한 DC 12 V 배터리가 내장되어 있다. 시료는 2 mm optical pathlength의 큐벳 셀에 담아 FHSA-TTL Filter/Cuvette-Holder(Avantes Co., Ltd, The Netherlands) 로고 정하여 측정하였다. 투과의 방식으로 측정하기 위해 광섬유로 이루어진 팻취 파이버 (microPWrts, Germany) 를 이용하였다.
- 50 W의 텅스텐 할로겐 램프와 회절격자를 지닌 단색화장치로 되어있다. 측정 파장은 400-2500 nm 로 가시광선과 근적외선 영역을 포함하여 측정하였다. Silicon/ PbS를 검출기로 이용하였고, 정보는 2nm 간격으로 측정 , 수집하였다.
- , Ltd, The Netherlands) 로고 정하여 측정하였다. 투과의 방식으로 측정하기 위해 광섬유로 이루어진 팻취 파이버 (microPWrts, Germany) 를 이용하였다. 모든 스펙트럼은 공기 , 또는, pH 74의 인산완충용액의 투과 표준값과 관련하여 log(l/T)로써 기록되었다.
- 프루브는 팁의 옆 부분에 홈이 파여 있고, 발광부와 광섬유로 연결되어 있는 홈의 아래에서 빛이 조사되면, 홈에 들어온 시료를 통과하여 수광부와 연결되어 있는 홈의 윗부분으로 신호를 보내게 된다. 홈의 거리가 optical pathlength7} 되고, 이 실험에서는 optical pathlength가 1mm인 프루브를 사용하여 측정하였다. 모든 스펙트럼은 공기 , 또는, pH 7.
데이터처리
- 분석법으로 검량 모델을 만들었다. 검량 모델을 만드는데 사 岳된 다변량 분석법으로는 부분 최소 제곱 회귀분석법(PLSR, partial least squares regression)을 사용하였다. 필요에 따라, 다 분산 보정 (MSC, multiplicative scatter correction), 1, 2차 미분, 등의 전처리법을 사용하였으며, 전파장 또는 글루코오스의 특징적인 피크가 확인되는 영역의 파장의 부분만을 선택하여 모델링한 결과를 Table I에 나타내었다.
이론/모형
- 분산 근적외선 분광분석기, Dispersive(scanning) type NIR spectrometer - 세 가지 방식의 근적외선 분광분석기의 성능을 비교, 평가하기 위해 사용된 분산 근적외선 분광분석기는 NIRSys- tem model 6500 spectrometer(FossNIRSystems Inc., Silver Spring, MD) 를 사용하였다. 50 W의 텅스텐 할로겐 램프와 회절격자를 지닌 단색화장치로 되어있다.
- , Silver Spring, MD)를 이용하여 기록하였다. 수집된 스펙트럼은 Unscrambler v7.5(CAMO ASA, Norway) 의 PLS1 법과 WinISI U(FossNIRSystems/TECATOR, Infrasoft international, LLC.)의 PLSR 법에 의하여 분석되었다.
- 각각의 투과 스펙트럼은 7회 반복 측정하여 그것을 평균하여 하나의 스펙트럼으로 나타내도록 하였다. 스펙트럼은 ChemoHN2200 소프트웨어 (Spectronlbch Co., Ltd, Korea)로 기록하였으며, 이 소프트웨어 내의 PLSR 법과 Unscrambler v7.5(CAMO ASA, Norway)의 PLS1 법으로 분석하였다.
- 같은 농도의 시료를 2회 측정하여 총 38개의 스펙트럼을 얻었으며, 이는 16 회 반복 측정하여 평균한 것을 하나의 스펙트럼으로 나타내도록 설정하여 측정하였다. 스펙트럼의 수집은 OPUS ver. 4.0 (brukerOptik GmbH, Germany)으로 행해졌고, OPUS ver. 4.0 (brukerOptik GmbH, Germany) 의 PLSR 법 및 Unscrambler v7.5(CAMO ASA, Norway)의 PLS1 법을 분석에 이용하였다.
- 푸리에 변환 근적외선 분광분석기, Fourier Iransform(FT) NIR spectrometer - 세 가지 방식 의 spectrometer 중 푸리 에변환 근적외선 분광분석기는 VECTOR 22/N(Bruker optics Inc., Germany)을 사용하여 측정하였다. 광원으로 텅스텐 할로겐 램프를 사용하고, Pbs/InGaAs 를 검출기로 사용하였다.
성능/효과
- Fig. 2(a)는 분산방식의 근적외선 분광분석기의 2차 미분 스펙트럼으로 공기를 투과의 표준물질로 하여 측정한 스펙트럼보다 1200 nm에서 10 nm 정도 이동된 글루코오스의 피크를 확인 할 수 있었다. 배열 광다이오드 방식의 근적외선 분광분석기의 스펙트럼은 Fig.
- -분산 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분광분석기로 측정한 스펙트럼의 모델링 결과 앞의 기술 순서대로 SEC 값은 17, 32, 5.4으로 나타났고, SEP 값은 16, 44, 9.1으로 나타났다. 검량모델에 대한 R값은 분산 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분굉분석기 순으로 0.
- C-H 결합에 의한 2차 배음대에서의 글루코오스 피크의 확인 - 공기를 투과의 표준값으로 한 경우의 흡수 스펙트럼은 C-H에 의해서 2차 배음대에서 흡수가 일어나고, 이는 2차 미분한 스펙트럼의 1200 nm 부근에서 작은 글루코오스의 피크를 확인 할 수 있었다. 확인된 피크는 피크의 확인을 위해 20000, 40000 mg/d/ 농도의 시료 뿐만 아니라, 검량 모델을 세우기 위한 0-660 mg/d/ 농도의 시료에서도 확인되었다.
- 이는 근적외선의 특성상 앞의 2차 배음대의 피크보다 큰 흡광도를 갖는다. Fig. 33)의 분산방식의 근적외선 분광분석기는 검량 모델을 위한 0〜660 mg/ dZ 농도의 시료에서도 20000, 40000mg/dZ의 고농도 시료에서 확인된 1689nm 지점에서 피크를 확인 할 수 있었고, 두 그룹의 피크의 흡광도는 현저한 차이를 보였다. 배열 광다이오드 방식의 근적외선 분광분석기는 Fig.
- 2(b)에 나타내었고, 공기를 투과의 표준물질로 하여 측정한 스펙트럼과 같이 1200 nm 부근에서 글루코오스의 피크를 확인 할 수 있었다. pH 7.4의 인산 완충용액을 투과의 표준값으로 하여 물에 대한 흡광도를 배제시킨 효과로 공기를 투과의 표준물질로 하여 측정한 실험 결과보다 전반적으로 낮은 흡광도를 나타내었으며, 따라서 20000, 40000mg/cU의 고농도의 시료에서만 글루코오스의 피크를 확인할 수 있었다. 푸리에 변환 방식의 분광분석기의 2차 미분한 스펙트럼도 1200 nm 부근에서 고농도의 시료에 한해 작은 글루코오스의 피크가■ 확인되었다.
- pH 74의 인산 완충용액을 투과의 표준 물질로 하여 측정한 실험에서 2차 배음대에서는 분산 방식, 배열 광다이오드 방식, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 순으로 좋은 감도를 얻었고, 1차 배음대에서는 배열 광다이오드 방식, 분산방식, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 순으로 좋은 감도를 얻었다. 조합대에서 2100 nm 부근의 피크에서는 분산방식의 근적외선 분광분석기가, 나머지 두 피크에서는 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 더 좋은 감도를 나타내었다.
- 3(a), (b), (c)에 나타내었다. 각각의 기기에서는 1690 nm 부근에서 글루코오스에 의한 피크가 확인 되었으며, 정확하게 분산방식은 1690 nm, 광다이오드 방식은 1686 nm, 푸리에 변환 방식은 1690 nm에서 확인되었다. 이는 근적외선의 특성상 앞의 2차 배음대의 피크보다 큰 흡광도를 갖는다.
- 8로 나타났고, standard errors of prediction(SEP) 값은 19, 57, 11 으로 나타났다. 검량모델에 대한 R값은 분산 근적외선 분광분석기, 배열 광 다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분광분석기 순으로 0.998, 0.994, 0.999으로 얻어 졌고, 검량 모델에 대한 추정값의 R 값은 0.996, 0.965, 0.998로 나타났다.
- 1으로 나타났다. 검량모델에 대한 R값은 분산 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분굉분석기 순으로 0.998, 0.989, 1.000으로 얻어 졌고, 검량모델에 대한 추정값의 R 값은 0.998, 0.974, 0.999 로 나타났다. 두 가지 투과의 표준 물질의 측정에 대한 모델링 결과 pH 7.
- 6(a)는 2차 미분을 한 스펙트럼으로 고농도의 스펙트럼에서 2102 nm, 2274 nm, 2322 nm의 세개의 피크를 확인할 수 있었다. 공기를 투과의 표 1催질로 하여 측정한 위의 결과와 같이 2274nm에서 가장 크고 또렷한 피크를 확인 할 수 있었다. 푸리에 변환 근적외선 분광분석기의 경우, 전처리를 하지 않은 고농도의 스펙트럼에서 2125 nm, 2276 nm, 2325 nm의 세가지 피크 확인이 가능했고, Fig.
- 비교한 것을 Table II에 나타내었다. 공기를 투과의 표준물질로 하여 측정한 실험에서는 람버트-비어의 법칙을 적용하여, pathlength에 대한 것을 감안하더라도 2차 배음대에서는 분산방식과 배열 광다이오드 방식의 근적외선 분광분석기가 좋은 감도를 나타냈고, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기는 앞의 두 방식의 기기와 많은 차이를 보이며, 좋지 않은 감도를 얻었다. 1차 배음대에서는 배열 광다이오드 방식, 분산 방식, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 순으로 좋은 감도를 얻었다.
- 두 가지 투과의 표준물질을 적용하여 시도한 실험에서는 대부분의 분광분석기에서 인산 완충용액을 표준물질로 하여 측정한 결과가 공기를 표준물질로 하여 측정한 결과 보다 개선된 것을 알 수 있었다. 기기의 성능을 평가하기 위해 특징적인 피크의 흡광도를 글루코오스 10mg/dZ에 대한 흡광도로 나타내었고, 두 가지 표준물질을 사용한 실험 모두에서 2차 배음대, 1차 배음대, 조합대에서 각각 분산방식의 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드방식의 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 좋은 감도를 가짐을 알 수 있었다. 이들의 결과는 in vivo 실험에서보다 단순한 매질로 간섭물질이 적기 때문에 좋은 오차값과 상관성을 나타낸다.
- 999 로 나타났다. 두 가지 투과의 표준 물질의 측정에 대한 모델링 결과 pH 7.4 인산완충용액을 투과의 표준값으로 하였을 때, 검량 모델에 대한 오차율이 더 작았고, 더 좋은 상관성을 가지는 것을 알 수 있다.
- 9 이상의 좋은 상관성을 얻을 수 있었다. 두 가지 투과의 표준물질을 적용하여 시도한 실험에서는 대부분의 분광분석기에서 인산 완충용액을 표준물질로 하여 측정한 결과가 공기를 표준물질로 하여 측정한 결과 보다 개선된 것을 알 수 있었다. 기기의 성능을 평가하기 위해 특징적인 피크의 흡광도를 글루코오스 10mg/dZ에 대한 흡광도로 나타내었고, 두 가지 표준물질을 사용한 실험 모두에서 2차 배음대, 1차 배음대, 조합대에서 각각 분산방식의 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드방식의 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 좋은 감도를 가짐을 알 수 있었다.
- 각각의 기기마다 고농도의 글루코오스 피크가 2차 배 음대, 1차 배음대, 조합대에서 확인이 가능하였다. 부분 최소 제곱 회귀분석법을 이용한 다변량 분석에서 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 가장 좋은 결과를 얻었고, 모든 방식의 기기에서 0.9 이상의 좋은 상관성을 얻을 수 있었다. 두 가지 투과의 표준물질을 적용하여 시도한 실험에서는 대부분의 분광분석기에서 인산 완충용액을 표준물질로 하여 측정한 결과가 공기를 표준물질로 하여 측정한 결과 보다 개선된 것을 알 수 있었다.
- 분산 근적외선 분광분석기, 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분광분석기로 측정한 스펙트럼의 모델링 결과 앞의 기술 순서 대로 standard errors of calibration(SEC) 값은 14, 27, 5.8로 나타났고, standard errors of prediction(SEP) 값은 19, 57, 11 으로 나타났다. 검량모델에 대한 R값은 분산 근적외선 분광분석기, 배열 광 다이오드 근적외선 분광분석기, 푸리에 변환 근적외선 분광분석기 순으로 0.
- 6(b)에 나타낸 고농도의 2차 미분 스펙트럼에서는 2100 nm, 2325 nm의 피크와 가장 크고 또렷한 피크인 2276 nm의 세 가지 피크를 확인 할 수 있다. 세 피크 모두 공기를 투과의 표준물질로 하여 측정했던 실험과 비슷한 흡광도冒 갖거나, 2273 nm 부근의 피크는 오히려 더 큰 흡광도를 갖는 것으로 보아, 이들의 피크 영역은 물에 대한 영향을 덜 받는 영역임을 알 수 있었다.
- 3(b)에 나타낸 것처럼 0〜660 mg/a 농도의 시료에서도 약간의 피크기- 확인 되나 고농도의 피크에서보다 왼쪽으로 이동되어 나타났으며, 두 그룹 모두 저농도에서 고농도로 갈수록 오른쪽으로 이동되면서 더 샤프한 피크를 나타내었다. 이 방식도 저농도 그룹과 고농도 그룹사이에 현저한흘광도의 차이를 보이지만, 분산 방식보다는 작은 차이를 보였다. 푸리에 변환 방식은 고농도의 시료에서만 1690 nm에서 뚜렷한 글루코오스 피크를 보이고, 0-600 mg/dZ 농도 시료에서의 피크는 거의 나타나지 않음을 Fig.
- 조합대에서 2100 nm 부근의 피크에서는 분산방식의 근적외선 분광분석기가, 나머지 두 피크에서는 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 더 좋은 감도를 나타내었다. 이들의 결과는 이후의 글루코오스 시료 및 혈당 측정을 위한 실험을 설계할 때, 2차 배음대 영역을 이용한 실험이라면, 분산방식의 근적외선 분광분석기를, 1차 배음대 영역을 이용한 실험에서는 배 열광 다이오드 방식의 근적외선 분광분석기를, 그리고, 조합대를 적용한 실험에서는 푸리에 변환방식의 근적외선 분광분석기를 적용하는 것이 적합함을 보여준다. 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 경우, 조합대가 배음대보다, 공기를 투과의 표준물질로 한 실험에서 보다 인산완충용액을 투과의 표준물질로 한 실험에서 더 좋은 결과를 얻은 것으로 보아 물에 대한 영향이 배제된 환경에서 더 좋은 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
- 확인된 피크는 피크의 확인을 위해 20000, 40000 mg/d/ 농도의 시료 뿐만 아니라, 검량 모델을 세우기 위한 0-660 mg/d/ 농도의 시료에서도 확인되었다. 이후 영역의 피크에서처럼 두 그룹의 시료들간에 확연한 흡광도 차이는 나지 않았고, 농도가 높을수록 피크가 오른쪽으로 이동되는 것을 확인 할 수 있었다. 분산 방식, 배열 광다이오드 방식, 푸리에 변환 방식의 2차 미분하여 나타낸 스펙트럼 모두에서 피크가 확인 되었으나, 피크가 너무 작은 푸리에 변환 방식을 제외하고, Fig.
- 4(b) 는 배열 광다이오드 근적외선 분광분석기에서 얻은 스펙트럼을 2차 미분하여 얻은 스펙트럼으로 고농도의 시료의 측정으로부터 1688 nm에서 글루코오스의 피크를 확인 할 수 있었다. 저농도의 시료 또한 분산방식의 근적외선 분광분석기와 같이 글루코오스의 피크라 하기에는 너무 미약하고, 불규칙한 형태로 나타났다. 푸리에 변환 근적외선 분광분석기에서 고농도의 시료는 Fig.
- 조합대에서 2100 nm 부근의 피크에서는 분산방식의 근적외선 분광분석기가, 나머지 두 피크에서는 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기가 더 좋은 감도를 나타내었다. 이들의 결과는 이후의 글루코오스 시료 및 혈당 측정을 위한 실험을 설계할 때, 2차 배음대 영역을 이용한 실험이라면, 분산방식의 근적외선 분광분석기를, 1차 배음대 영역을 이용한 실험에서는 배 열광 다이오드 방식의 근적외선 분광분석기를, 그리고, 조합대를 적용한 실험에서는 푸리에 변환방식의 근적외선 분광분석기를 적용하는 것이 적합함을 보여준다.
- 1차 배음대에서는 배열 광다이오드 방식, 분산 방식, 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 순으로 좋은 감도를 얻었다. 조합대에서는 세 피크 영역 모두 분산방식의 근적외선 분광분석기가 푸리에 변환방식의 근적외선 분광분석기보다 좋은 감도를 얻을 수 있었다.
- 반사되어진 빛은 앞의 과정을 반복하면서, 고정 거울과 이동 거울 사이의 위상차를 이용해 보강 또는 상쇄 간섭이 일어 나고, 그것으로부터 얻어진 간섭도를 푸리에 변환하여 스펙트럼으로 나타내게 된다. 주어진 분리능에서 신호대 잡음비를 개선시킬 뿐만 아니라, 보다 좋은 주파수 정확도, 속도 및 내장된 자료의 처리능력을 갖는 장점을 지녔다.&9)
- 이들의 결과는 이후의 글루코오스 시료 및 혈당 측정을 위한 실험을 설계할 때, 2차 배음대 영역을 이용한 실험이라면, 분산방식의 근적외선 분광분석기를, 1차 배음대 영역을 이용한 실험에서는 배 열광 다이오드 방식의 근적외선 분광분석기를, 그리고, 조합대를 적용한 실험에서는 푸리에 변환방식의 근적외선 분광분석기를 적용하는 것이 적합함을 보여준다. 푸리에 변환 방식의 근적외선 분광분석기의 경우, 조합대가 배음대보다, 공기를 투과의 표준물질로 한 실험에서 보다 인산완충용액을 투과의 표준물질로 한 실험에서 더 좋은 결과를 얻은 것으로 보아 물에 대한 영향이 배제된 환경에서 더 좋은 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
- 확인된 피크는 피크의 확인을 위해 20000, 40000 mg/d/ 농도의 시료 뿐만 아니라, 검량 모델을 세우기 위한 0-660 mg/d/ 농도의 시료에서도 확인되었다. 이후 영역의 피크에서처럼 두 그룹의 시료들간에 확연한 흡광도 차이는 나지 않았고, 농도가 높을수록 피크가 오른쪽으로 이동되는 것을 확인 할 수 있었다.
후속연구
- 이들의 결과는 in vivo 실험에서보다 단순한 매질로 간섭물질이 적기 때문에 좋은 오차값과 상관성을 나타낸다. 측정에 영향을 미치는 혈액 내 성분과 같은 생체 물질에 대한 보다 깊은 연구를 통해 적절한 표준물질이 구비가 된다면, 비침투적 방법의 혈당 측정의 정확성과 재현성 면에서 많은 기여를 할 것으로 보여진다.
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