The purpose of this study is to develop a non-invasive blood glucose measurement method by a portable near infrared (NIR) system which was newly integrated by our lab. The portable NIR system includes a tungsten halogen lamp, a specialized reflectance fiber optic probe and a photo diode array type InGaAs detector; which was developed by a microchip technology based on the lithography. Reflectance NIR spectra of different parts of human body (finger tip, earlobe, and inner lip) were recorded by using a fiber optic probe. The spectra were collected over the spectral range 1100 ∼ 1740 nm. Partial least squares regression (PLSR) was applied for the calibration and validation for the determination of blood glucose. The calibration model from earlobe spectra presented better results, showing good correlation with a glucose oxidase method which is a mostly used standard method. This model predicted the glucose concentration for validation set with a SEP of 33 mg/dL. This study indicated the feasibility for non-invasive monitoring of blood glucose by a portable near infrared system.
SPEX SkinSkan is a newly developed spectrofluorometer that can calculate transmission of UVA on the surface of human skin as a non-invasive method. We have investigated UVA protection factors of Japanese over-the-counter sunscreens using SPEX SkinSkan. This non-invasive method is useful to know UVA protection of sunscreens in vivo.
Proceedings of the National Institute of Ecology of the Republic of Korea
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v.4
no.4
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pp.154-158
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2023
The Asiatic black bear, Ursus thibetanus, is among the most threatened or endangered species in Asia. For its conservation and management, sex identification of U. thibetanus using non-invasive samples (e.g., hair and/or feces) is potentially valuable. In this study, a non-invasive molecular method for sex identification of U. thibetanus samples collected from various countries was first utilized, and it was based on polymerase chain reaction (PCR) amplification of the amelogenin gene via PCRs. Thirty-three bear DNA samples, extracted not only from blood (n=9) but also from hair (n=18) and feces (n=6), were used. We performed sex-specific PCR amplifications of the amelogenin gene using a primer set, SE47 and SE48. The primer set could successfully amplify a single X-specific band for females and both X- and Y-specific bands for males from all blood (100%) and hair (100%) samples. In addition, the primer set could distinguish the sex of bears in four out of a total of six fecal samples (approximately 67%). This study's findings suggest that this molecular method can be applied to sex identification of Asiatic black bears from various Asian regions using non-invasive samples, such as hair and feces.
Near infrared spectrophotometry(NIR) was developed as a non-invasive determination of blood alcohol. The first pure alcohol/water samples were prepared with ethanol concentration from 0.01 to 0.1%(w/w). Analysis of the second-derivative data was accomplished with multilinear regression(MLR). The standard error of calibration(SEC) of ethanol in ethanol/water solutions was approximately 0.0039%. The calibration models were established from the blood alcohol spectra by MLR and PLSR analysis. The best calibration was built with the second-derivative spectra of 2266 and 2326 nm by MLR. Second-derivative spectra in the spectral ranges of 1100~1340, 1500~1796 and 2064~2300 nm with four PLSR factors provided the standard error of prediction(SEP) of 0.030%(w/w). These results indicate that NIR may be applied for a fast non-invasive determination of alcohol in the blood.
Kim, Hyo J.;Woo, Young A.;Chang, Soo H.;Cho, Chang H.;Cantrell, Kevin;Piepmeier, Edward H.
Analytical Science and Technology
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v.11
no.1
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pp.47-53
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1998
This study is to improve the diagnosis of diabetes mellitus and the self-monitoring of blood glucose in people with diabetes by providing a non-invasive method of monitoring blood glucose. A near-infrared (NIR) spectrophotometer was used to measure absorption spectra of 80 glucose samples ranges from 1 mg/dL to 200 mg/dL, and shows the standard error of prediction 1.8 mg/dL. Also, to investigate the effect of interference in blood, NaCl and sand were added in glucose and found the standard error of prediction of 2.8 mg/dL and 3.8 mg/dL, respectively. A new and more accurate calibration system for the spectrophotometer was developed from systematic study of light scattering, which cause nonlinear spectrophotometer response.
Harin Cheong;Akiko Kumagai;Sehyun Oh;Sang-Seob Lee
Anatomy and Cell Biology
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v.56
no.4
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pp.474-481
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2023
The dental characteristics created by acquired dental treatments can be used as age estimators. This pilot study aimed to analyze the correlation between the number of teeth observed for dental characteristics and chronological age and to develop new non-invasive age estimation models. Dental features on panoramic radiographs (420 radiographs of subjects aged 20-89 years) were classified and coded. The correlation between the number of teeth for each selected code (codes V, X, T, F, P, and L) and age was observed, and multiple regression was performed to analyze the relationship between them. Eleven regression models with various combinations of dental sextants were presented. The model with the data from both sides of the posterior teeth on both jaws showed the best performance (root mean square error of 14.78 years and an adjusted R2 of 0.461). The model with all teeth was the second-best. Based on these results, we confirmed statistically significant correlations between certain dental features and chronological age. We also observed that some regression models performed sufficiently well to be used as adjunctive methods in forensic practice. These results provide valuable information for the design and performance of future full-scale studies.
Sexual dimorphism in birds refers to male-female differences in body size, plumage, color and/or behavior. In general, many seabirds, including the family of Laridae, are monomorphic in plumage-color, which makes the determination of sex difficult in the field because both parents also tend to share a great portion of parental care. The development of an inexpensive sexing tool facilitates understanding the degree of sex-specific parental care in the evolution of the life history. Here, we developed a non-invasive method for the determination of sex using the bill-head morphometric of known captive pairs and applied this tool to wild pairs to document factors underlying male-female parental care during the incubation period of Saunders's gulls (Saundersilarus saundersi). Males exhibited relatively larger bill-head ratios than their mates within naturally formed pairs in captivity, resulting in the determination of sex in12 wild pairs at the nest during the incubation period. Males and females equally shared the incubation role during the daytime, attending the nest at a high rate of 95%. However, the male's proportion of nest attentiveness greatly increased with time towards sunset, presumably reflecting the male duty for nighttime incubation. The present study provides a non-invasive method for the determination of sex in a monomorphic seagull species and highlights how male-female incubation behavior is associated with time of the day, rather than other ecological conditions.
Purpose: To find the most effective method for extraction of cell-free DNA (cf-DNA) from maternal plasma, we compared a blood DNA extraction system (blood kit) and a viral DNA extraction system (viral kit) for non-invasive first-trimester fetal gender determination. Materials and Methods: A prospective cohort study was conducted with maternal plasma collected from 44 women in the first-trimester of pregnancy. The cf-DNA was extracted from maternal plasma using a blood kit and a viral kit. Quantitative fluorescent-polymerase chain reaction (QF-PCR) was used to detect the SRY gene and AMEL gene. The diagnostic accuracy of the QF-PCR results was determined based on comparison with the final delivery records. Results: A total of 44 women were tested, but the final delivery record was only obtained in 36 cases which included 16 male-bearing and 20 female-bearing pregnancies. For the blood kit and viral kit, the diagnostic accuracies for fetal gender determination were 63.9% (23/36) and 97.2% (35/36), respectively. Conclusion: In non-invasive first-trimester fetal gender determination by QF-PCR, using a viral kit for extraction of cf-DNA may result in a higher diagnostic accuracy.
In this study, we investigated the feasibility of non-destructive determination of internal quality factors of Fuji apple fruit using near infrared(NIR) reflectance spectroscopy and developed the calibration models. As the reference methods, refractometer, titration and texture analyzer for sugar content, acidity and firmness were used, respectively. Samples were scanned from 1100∼2500nm with InfraAlyzer 500C spectrometer and SESAME software was used for data analysis. A multiple linear regression(MLR) analysis was performed to develop the calibrations. The correlation coefficient(R) and standard error of prediction(SEP) were as follows; 0.91, 0.41$^{\circ}$Brix for sugar content, 0.90, 0.04% for acidity and 0.84, 0.094 kg for firmness, respectively. This study shows that NIR spectroscopy can be used to evaluate the sugar content acidity and firmness of apple fruit with acceptable accuracy.
The purpose of this study is to collect biosignal data in a non-invasive and non-restrictive manner using a BCG (Ballistocardiogram) sensor, and utilize artificial intelligence machine learning algorithms in ICT and high-performance computing environments. And it is to present and study a method for developing and validating a data-based blood glucose prediction model. In the blood glucose level prediction model, the input nodes in the MLP architecture are data of heart rate, respiration rate, stroke volume, heart rate variability, SDNN, RMSSD, PNN50, age, and gender, and the hidden layer 7 were used. As a result of the experiment, the average MSE, MAE, and RMSE values of the learning data tested 5 times were 0.5226, 0.6328, and 0.7692, respectively, and the average values of the validation data were 0.5408, 0.6776, and 0.7968, respectively, and the coefficient of determination (R2) was 0.9997. If research to standardize a model for predicting blood sugar levels based on data and to verify data set collection and prediction accuracy continues, it is expected that it can be used for non-invasive blood sugar level management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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