Trong nghiên cứu này, một máy ảnh siêu phổ 400-1000nm đã được áp dụng và FS13, một sản phẩm củaCông ty TNHH Công nghệ Hàng Châu CHNSpec, có thể được sử dụng cho nghiên cứu liên quan.Phạm vi quang phổ là 400-1000nm, độ phân giải bước sóng tốt hơn 2,5nm và có thể đạt tới 1200 kênh quang phổ.Tốc độ thu nhận có thể đạt tới 128FPS trong toàn phổ và mức tối đa sau khi chọn băng tần là 3300Hz (hỗ trợ lựa chọn băng tần nhiều vùng).
Viên nang cứng rỗng gelatin dược liệu là một loại tá dược dược phẩm đặc biệt, trong đó hàm lượng crom là một chỉ số kiểm tra quan trọng theo tiêu chuẩn y tế quốc gia.Viên nang có hàm lượng crom quá mức thường được gọi là "viên nang độc hại" và rất độc đối với cơ thể con người.Hiện tại, hàm lượng crom được xác định bằng phương pháp phân tích hóa học truyền thống.Phương pháp phát hiện crom truyền thống tốn thời gian, thiết bị đắt tiền, sử dụng một lượng lớn axit nitric phân hủy dễ gây ô nhiễm thứ cấp và vận hành thiết bị cần nhân viên chuyên nghiệp hoàn thành.Do đó, việc phát triển một phương pháp thuận tiện và nhanh chóng để phát hiện nhanh hàm lượng crom trong viên nang thuốc có ý nghĩa ứng dụng quan trọng và triển vọng thị trường.
Dựa trên tính khả thi của việc phát hiện kim loại nặng bằng siêu phổ, bài báo này sử dụng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử thông thường để so sánh các kết quả thu được của MEHGC và MEHGC bình thường với hàm lượng crom vượt mức, sau đó thu thập hai loại dữ liệu MehGC bằng phân tích siêu phổ và sử dụng phân tích thành phần chính (PCA) và phương pháp bình phương nhỏ nhất từng phần để phân tích dữ liệu siêu phổ, và cuối cùng thiết lập mô hình có liên quan.Để thực hiện việc phát hiện định tính "viên nang độc".
Vì dữ liệu siêu phổ bao gồm nhiều hình ảnh dải, nên mỗi hình ảnh có thể được coi là một đối tượng địa lý.Nếu dữ liệu siêu phổ bị giảm kích thước, dữ liệu gốc sẽ được thay đổi thành hệ tọa độ mới để tối đa hóa sự khác biệt giữa dữ liệu hình ảnh và kết quả sẽ rất khác so với hình ảnh gốc.Kỹ thuật này rất hiệu quả để tăng cường nội dung thông tin, tách nhiễu và giảm kích thước dữ liệu.4 thành phần chính đầu tiên thu được sau khi giảm kích thước PCA của hình ảnh siêu phổ được thể hiện trong Hình 1.
Ưu điểm của ảnh siêu phổ là không chỉ có thông tin ảnh mà còn có cả thông tin quang phổ.Để có được thông tin phổ, vùng quan tâm được chọn cho từng mẫu và mỗi vùng quan tâm có đường cong phản ứng phổ của nó.Do sự khác biệt về màu sắc giữa nắp viên nang và thân viên nang, để loại bỏ ảnh hưởng của màu sắc đến kết quả, hai vùng quan tâm đã được chọn cho mỗi viên nang (một trên nắp viên nang và một trên thân viên nang).Các vùng quan tâm có thể được chọn ngẫu nhiên trên hình ảnh siêu phổ của viên nang và số lượng pixel trong mỗi vùng nằm trong khoảng từ 2 đến 6. Dữ liệu phổ cuối cùng cho vùng quan tâm được tính là giá trị trung bình của tất cả các pixel trong vùng.Các đường cong quang phổ của 4 vùng khác nhau (viên nang và mũ của viên nang bình thường và "viên nang độc hại" tương ứng) được thể hiện trong Hình 2.
Trong dữ liệu siêu phổ 450 ~ 900nm, dữ liệu phổ của viên nang bình thường và "viên nang độc hại" thu được bằng cách chọn vùng quan tâm, vùng này được chuẩn hóa trước, sau đó PLS-DA tiến hành giảm kích thước dữ liệu và phân tích phân biệt.Khi bốn toán tử PLS được chọn làm tính năng đầu vào, tỷ lệ nhận dạng của viên nang bình thường và "viên nang độc hại" đạt 100%.Độ đặc hiệu và độ nhạy cũng là 100%;Có thể thấy rằng viên nang bình thường và "viên nang độc hại" có thể được phân biệt bằng phương pháp phân biệt PLS-DA.Sử dụng công nghệ hình ảnh siêu quang phổ để phát hiện "viên nang độc" có thể làm giảm đáng kể sự phức tạp của các phương pháp truyền thống.
Ngoài ra, để cải thiện độ tin cậy, các mẫu phải được kiểm tra trong phổ rộng hơn, chẳng hạn như huỳnh quang hoặc tia cực tím.Trong khi tiến hành định tính "viên nang độc", cũng cần tiến hành nghiên cứu định lượng về nó, có thể cân nhắc chế tạo các tiêu bản gelatin với hàm lượng crom khác nhau, tìm ra mô hình tương quan giữa hàm lượng crom trong tiêu bản và dữ liệu quang phổ, đồng thời sử dụng mô hình này để dự đoán hàm lượng crom kim loại nặng của "viên nang độc" chưa biết.Do tác động tiếp theo của sự cố "viên nang độc", các mẫu rất khó tìm, nhưng để nâng cao hiệu quả của xét nghiệm, cần phải sử dụng nhiều mẫu viên nang có hàm lượng crom.