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200833

2015-09-17 12:14

解析近紅外光譜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

盡管近紅外光譜不屬于特別靈敏的分析技術(shù)，但由于該技術(shù)具有不需要樣品預(yù)處理的特點(diǎn)，其非常適合于過程監(jiān)測、材料科學(xué)和醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　過去十年近紅外光譜技術(shù)新進(jìn)展

　　專家們認(rèn)為近紅外光譜技術(shù)最新進(jìn)展主要是新成像系統(tǒng)和儀器的小型化。

　　Pierre Dardenne是比利時(shí)瓦隆農(nóng)業(yè)研究中心的部門主任，他認(rèn)為近紅外技術(shù)的兩大進(jìn)展是高光譜成像和便攜式儀器。Gary McGeorge是百時(shí)美施貴寶公司(bristol-myers squibb)的高級首席科學(xué)家，他贊同Dardenne關(guān)于高光譜成像重要性的觀點(diǎn)。“成像光譜儀和高光譜成像儀的商品化和應(yīng)用是近紅外領(lǐng)域過去十年的顯著性變革”，他說，“成像技術(shù)可以給出藥物中成分的微觀分布信息，為進(jìn)一步了解該藥物的功效提供幫助。”

　　McGeorge指出，這些成像儀器除了用于藥品分析外，還可與機(jī)器視覺系統(tǒng)結(jié)合用于農(nóng)業(yè)和食品加工領(lǐng)域。他說：“如果分析時(shí)只需要幾個(gè)波長，這些成像系統(tǒng)可以在幾秒鐘之內(nèi)得到實(shí)時(shí)的圖像，這在以前是不可能的事。”

　　Benoit Igne是葛蘭素史克(GSK)公司的首席科學(xué)家，也是近紅外光譜學(xué)會(Council for Near-Infrared Spectroscopy)主席當(dāng)選人，他認(rèn)為主要的進(jìn)展是近紅外系統(tǒng)的小型化。他說：“過去5–10年，近紅外最重要的進(jìn)展是市場上存在的低成本、小型、專用儀器，它們可以替代大型儀器用于研發(fā)、現(xiàn)場和生產(chǎn)等場合。”Benoit Igne認(rèn)為微型FT-NIR、MEMS-NIR、LVF-NIR可用于先前研究級儀器所應(yīng)用的領(lǐng)域，例如實(shí)時(shí)分析、在線監(jiān)測和過程控制。他補(bǔ)充說：“這類儀器的低成本特點(diǎn)，甚至允許儀器在出現(xiàn)故障時(shí)換一臺新儀器，而不是維修，具備完全顛覆傳統(tǒng)儀器生命周期的能力。”

　　局限與挑戰(zhàn)

　　下面專家們將討論當(dāng)前光譜學(xué)家在研發(fā)和使用近紅外光譜技術(shù)時(shí)所面臨的主要挑戰(zhàn)，包括該技術(shù)的局限性以及使用該技術(shù)的困難性。

　　Benoit Igne說：“使近紅外光譜這么令人關(guān)注，同時(shí)也是使其難以應(yīng)用的原因是近紅外光譜對樣品的基體非常敏感。”他指出，除非建立的模型經(jīng)過認(rèn)真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，否則所建立的模型極易受樣品基體的影響，例如樣品的顆粒度、密度、濕度和溫度，而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作通常需要大量的時(shí)間、精力和資金。Benoit Igne接著說：“我們需要繼續(xù)做工作，以深入了解漫反射和透射的吸收和散射特性，以開發(fā)出更有效的算法來消除基體對光譜的影響，從而提高模型的穩(wěn)健性。”

　　McGeorge認(rèn)同上述觀點(diǎn)，近紅外光譜技術(shù)的重大挑戰(zhàn)是建立穩(wěn)健的模型。他說：“建立定量方法，必須保證模型的準(zhǔn)確性并且在多種變化的物理干擾物存在的情況下模型依舊穩(wěn)健。在建立藥物模型時(shí)，要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)模型的穩(wěn)健性非常昂貴。光譜學(xué)家需要掌握如何在最低資源消耗的條件下減少這些干擾物的影響。”他補(bǔ)充說到，如果模型沒有能力適應(yīng)各種影響因素，我們很難讓企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者相信近紅外技術(shù)會帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。