Gyoung-Hahn Kim;Seong-Woo Woo;Sung Hun Ha;Jinlong Piao;MD Sahin Sarker;Baejeong Park;Chang-Sei Kim
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.44
no.6
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pp.392-403
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2023
This study presents a new hybrid fNIRS-EEG system to meet the demand for a lightweight and low-cost sleep pattern monitoring device. For multiple-channel configuration, a six-channel electroencephalogram (EEG) and a functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) system with eight photodiodes (PD) and four dual-wavelength LEDs are designed. To enhance the convenience of signal measurement, the device is miniaturized into a patch-like form, enabling simultaneous measurement on the forehead. Due to its fully integrated functionality, the developed system is advantageous for performing sleep stage classification with high-temporal and spatial resolution data. This can be realized by utilizing a two-dimensional (2D) brain activation map based on the concentration changes in oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin during sleep stage transitions. For the system verification, the phantom model with known optical properties was tested at first, and then the sleep experiment for a human subject was conducted. The experimental results show that the developed system qualifies as a portable hybrid fNIRS-EEG sleep pattern monitoring device.
Near infrared spectroscopy (NIRS) is a rapid and accurate analytical method for determining the composition of agricultural products and feeds. An important merit of the NIRS analytical system is consistent predictions across instruments. However, proper calibration is the most important factor for a NIRS analytical system. Forty samples were obtained from Kyonggi-do Agricultural Research and Extension Services, and used to develop calibrations for crude protein content and crude oil content. Calibrations equations were developed using multiple linear regression (MLR). Accuracy and precision of NIRS predictions were adequate for quality measurement for the two constituents in kidney bean seed. In calibration sample sets (N=30), multiple correlation coefficient between NIR and lab measurements is 0.90 for seed, 0.97 for powder in seed protein concentration and 0.40 for seed and 0.92 for powder in seed oil concentration, respectively. It is concluded that NIRS method is suitable for the determination of seed composition in whole kidney bean.
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1072-1072
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2001
The purpose of this research is to evaluate rapid determination of phosphorus in soils using NIR spectroscopy. The soil samples from the fields subject to different crops and land-use in Kyeongbook province, Korea were used to make the calibration and validation of the calibration set estimating phosphorus in soil. The NIR reflectance was scanned at 2nm intervals from 1100 to 2500nm with an InfraAlyzer 500 (Bran+Luebbe Co.). Various regression analyses were used to evaluate a NIRS method for determination of phosphorus in the soil. NIR absorption approach requires many soil samples to obtain optimal prediction. Applicability of NIR spectra technique may allow for the analysis of available soil phosphorus rapidly as well as total component within a few seconds.
Lee, Ki-Won;Song, Yowook;Kim, Ji Hye;Rahman, Md Atikur;Oh, Mirae;Park, Hyung Soo
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.40
no.4
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pp.259-264
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2020
The aim of this study was to investigate the feasibility of discrimination 12 different cultivar of sorghum × sudangrass hybrid (Sorghum genus) seed through near infrared spectroscopy (NIRS). The amount of samples for develop to the best discriminant equation was 360. Whole samples were applied different three spectra range (visible, NIR and full range) within 680-2500 nm wavelength and the spectrastar 2500 Near near infrared was used to measure spectra. The calibration equation for discriminant analysis was developed partial least square (PLS) regression and discrimination equation (DE) analysis. The PLS discriminant analysis model for three spectra range developed with mathematic pretreatment 1,8,8,1 successfully discriminated 12 different sorghum genus. External validation indicated that all samples were discriminated correctly. The whole discriminant accuracy shown 82 ~ 100 % in NIR full range spectra. The results demonstrated the usefulness of NIRS combined with chemometrics as a rapid method for discrimination of sorghum × sudangrass hybrid cultivar through seed.
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1617-1617
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2001
It is well known now that near infrared spectroscopy (NIRS) is a fast, no destructive, and inexpensive analytical technique that could be used to classify, identify, and authenticate a wide range of foods and food items. Therefore, the main aims of this study were to provide a new insight into the authentication of five strawberry (Fragaria x ananassa) varieties and to correlate them with geographical zones and the propagating methods used. Three weeks plants of five different strawberry varieties (F. x ananassa Duch. cv Camarosa, Seascape, Chandler, F. Chiloensis, and F. Virginiana) were cultivated in vitro first and then transferred to pots with special soil, and grown in a greenhouse at CINVESTAV, all varieties were acquired from California (USA). After 18 months, ten leaves from each variety were collected. Transmission spectra from each leave were recorded over a range of 10, 000-4, 000 cm$-^{1}$, 32 scans of each strawberry leave were collected using a resolution of 4 cm$-^{1}$ with a Paragon IdentiCheck FT-NIR System Spectrometer. Triplicates of each strawberry leave were used. All spectra were analyzed using principal component analysis (PCA) and soft independent modeling class analogy (SIMCA). The optimum number of components to be used in the regression was automatically determined by the software. Camarosa was the only variety grown from the same shoot but propagated by a different method (direct or in vitro). Five different classes (varieties) or clusters were observed among samples, however, larger inter class distances were presented by the two wildtype samples (F. Chiloensis and F. Virginiana). Camarosa direct and Camarosa in vitro displayed a small overlapping region between them. On the other hand, Seascape variety presented the smallest rejection percentage among all varieties (more similarities with the rest of the samples). Therefore, it can be concluded that the application of NIRS technique allowed the authentication of all strawberry varieties and geographical origin as well. It was also possible to form subclasses of the same materials. The results presented here demonstrate that NIRS is a very powerful and promising analytical tool since all materials were authenticated and classified based on their variety, origin, and treatment. This is of a tremendous relevance since the variety and origin of a plant material can be established even before it gives its typical fruit or flower.
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1512-1512
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2001
The University of Cordoba conducts since 1991 a breeding program to obtain new olive cultivars from intraspecific crosses. The objective is to obtain new early bearing and high-quality cultivars. In plant breeding, many seedlings must be tested to increased the chance of getting desirable genotypes. Therefore, fast, cheap and accurate methods of analysis are necessary. The conventional laboratory techniques are costly and time-consuming. Near Infrared Spectroscopy (NIRS) can satisfy the characteristics requested by plant breeders and offers many advantages such as the simultaneous analysis of many traits and cheap cost. The objective of this work was to asses the performance of NIRS to estimate oil fruit components (fruit weight, flesh moisture, flesh/stone ratio and oil flesh content in dry weight basis) and fatty acid composition in olive fruit. Genotypes from reciprocal crosses between ‘Arbequina’, ‘Frantoio’ and ‘Picual’ cultivars have been used in this study. A total of 287 samples, each from a single plant, were scanned using a DA-7000 Diode Array VIS/NIR Analysis System (Perten Instruments), which covers the visible and NIR range from 400-1700 nm. All samples were analysed for fatty acid composition (gas chromatography) and 220 for oil fruit components (oil content by nuclear magnetic resonance), 70% and 30% of samples were randomly assign for the calibration and validation sets respectively. The preliminary results shows that calibration for palmitic, oleic and linoleic acids were highly accurate with calibration and validation values of $r^2$ from 0.85 to 0.95 and 0.76 to 0.91 respectively. Calibration for palmitoleic and estearic acids were less accurate, probably because of the narrow range of variability available for these fatty acids. For the oil fruit components, calibration were high accurate for flesh moisture and oil flesh content in dry weight basis ($r^2$ higher than 0.90 in both calibration and validation sets) and less accurate for the other characteristics evaluated. The first results obtained indicate that NIRS analysis could be an ideal technique to reduce the cost, time and chemical wasted necessary to evaluate a large number of genotypes and it is accurate enough to use for pre-selecting genotypes in a breeding program.
The applicability of non-destructive near infrared reflectance spectroscopic (NIRS) method was tested to determine the protein and oil contents of intact soybean [Glycine max (L.) Merr.] seeds. A total of 198 soybean calibration samples and 101 validation samples were used for NIRS equation development and validation, respectively. In the developed non-destructive NIRS equation for analysis of protein and oil contents, the most accurate equation was obtained at 2, 8, 6, 1(2nd derivative, 8 nm gap, 6 points smoothing, and 1 point second smoothing) and 2, 1, 20, 10 math treatment conditions with Standard Normal Variate and Detrend (SNVD) scatter correction method and entire spectrum (400-2500 nm) by using Modified Partial Least Squares (MPLS) regression, respectively. Validation of these non-destructive NIRS equations showed very low bias (protein: 0.060%, oil: -0.017%) and standard error of prediction (SEP, protein: 0.568 %, oil : 0.451 %) as well as high coefficient of determination ($R^2$, protein: 0.927, oil: 0.906). Therefore, these non-destructive NIRS equations can be applicable and reliable for determination of protein and oil content of intact soybean seeds, and non-destructive NIRS method could be used as a mass screening technique for selection of high protein and oil soybean in breeding programs.
Choi, Sung Won;Lee, Chang Sug;Park, Chang Hee;Kim, Dong Hee;Park, Sung Kwon;Kim, Beob Gyun;Moon, Sang Ho
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.34
no.4
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pp.277-282
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2014
Nutritive value analysis of feed is very important for the growth of livestock, and ensures the efficiency of feeds as well as economic status. However, general laboratory analyses require considerable time and high cost. Near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) is a spectroscopic technique used to analyze the nutritive values of seeds. It is very effective and less costly than the conventional method. The sample used in this study was a corn kernel and the partial least square regression method was used for evaluating nutrient composition, digestibility, and energy value based on the calibration equation. The evaluation methods employed were the coefficient of determination ($R^2$) and the root mean squared error of prediction (RMSEP). The results showed the moisture content ($R^2_{val}=0.97$, RMSEP=0.109), crude protein content ($R^2_{val}=0.94$, RMSEP=0.212), neutral detergent fiber content ($R^2_{val}=0.96$, RMSEP=0.763), acid detergent fiber content ($R^2_{val}=0.96$, RMSEP=0.142), gross energy ($R^2_{val}=0.82$, RMSEP=23.249), in vitro dry matter digestibility ($R^2_{val}=0.68$, RMSEP=1.69), and metabolizable energy (approximately $R^2_{val}$ >0.80). This study confirmed that the nutritive components of corn kernels can be predicted using near-infrared reflectance spectroscopy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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