高光谱成像技术在动物生理生态学领域的应用案例

2024/10/18   下载量： 0 次

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应用领域 生物产业
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高光谱成像技术在动物生理生态学领域的应用是多方面的，它通过捕获和分析从紫外到中红外区域的光谱信息，为动物健康监测、疾病诊断、生态行为研究等提供了新的视角和方法。例如，利用高光谱成像技术研究动物体色的反射率，分析其适应环境和躲避天敌的机制；或用于研究动物体内塑料微粒等污染物的积累情况，评估环境污染对动物健康的影响等。

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高光谱成像技术在动物生理生态学领域的应用是多方面的，它通过捕获和分析从紫外到中红外区域的光谱信息，为动物健康监测、疾病诊断、生态行为研究等提供了新的视角和方法。例如，利用高光谱成像技术研究动物体色的反射率，分析其适应环境和躲避天敌的机制；或用于研究动物体内塑料微粒等污染物的积累情况，评估环境污染对动物健康的影响等。

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应用案例

1、高光谱成像技术揭示高原蜥蜴色彩适应性奥秘

中国科学院动物研究所研究人员发表了题为《Genetically encoded lizard color divergence for camouflage and thermoregulation》的研究成果，该研究利用Specim IQ便携式高光谱成像技术方案采集分析了高原蜥蜴（Phrynocephalus putjatai）在不同背景环境条件下的400-1000nm高光谱成像数据，并综合了野外生态实验、基因组测序和高光谱成像分析，为我们揭开了青藏高原蜥蜴如何通过体色变化来适应不同环境条件的神秘面纱。

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2、利用高光谱成像技术轻松鉴别不同性别的蚕蛹

中国是蚕茧生产和出口国之一。在育种过程中，性别鉴定是一个重要环节。研究表明，使用VNIR波段高光谱成像技术及特征光谱信息，可实现多个品种蚕蛹性别的有效鉴别，准确率在96%以上。高光谱成像技术结合化学计量学方法可以作为一种新的、非破坏性的性别鉴定方法，对于自动化识别和分类蚕蛹性别具有实际应用价值。

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3、利用高光谱技术快速检测鱼肠道中的塑料微粒

随着环境的变化，水生生物会随着进食而不断在体内积累塑料微粒（MPs），浓度过高时会导致生物死亡，这对生态系统产生了巨大的威胁。因此，寻找一种快速检测体内塑料微粒的方法将有利于及时针对性的治理当地的生态环境。相关研究学者提出了一种快速、准确且高效检测鱼体内微塑料的方法，该方法利用快速高光谱成像技术可以成功识别鱼肠道组织中的多种塑料微粒（粒径>0.2mm），具有简化样本制备、节省时间和减少试剂消耗等优点，为微塑料的环境监测和生态风险评估提供了新的技术手段。

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4、近红外高光谱技术辅助静脉定位过程

医疗人员通常需要手动定位皮下静脉，以便找到合适的静脉进行药物治疗或抽血。当患者的静脉因肤色深、体毛、高体脂或脱水等原因而不可见时，就会出现外周静脉通路困难的问题。相关研究人员发现，使用近红外高光谱成像设备可以增强静脉的可见性，辅助医疗人员进行静脉定位。

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推荐仪器

1、Specim IQ 手持式智能VNIR高光谱成像仪

IQ手持式智能高光谱成像仪是一款极轻便型高光谱成像仪，将高光谱数据采集、数据处理和处理结果可视化集于一身，通过相机自带的触摸屏就可实时实现基本数据的采集和分析过程，实现智能化操作，在动物生理生态、疾病监测、健康监测等领域有着广泛应用。

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2、Specim FX10/FX17轻便型高光谱成像仪

FX10/FX17高光谱成像仪是世界上成像速度最快的轻便型高光谱成像仪，涵盖400-1000nm（FX10）和900-1700nm（FX17）两个波段，将可见光近红外（VNIR）光谱与高分辨率成像相结合，在快速成像过程中的准确详细捕获高信噪比的目标光谱数据，进一步识别目标的生理生化指标及状态等。

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3、FluroTron多功能高光谱成像仪

FluorTron®多功能高光谱成像分析系统，可同时进行高光谱成像分析和生物自发光成像分析，为生物样品高光谱成像分析、荧光成像分析及光谱分析提供非接触、非损伤、高通量、数字化、可视化研究检测解决方案。可客户定制“显微级”多功能高光谱成像系统，分辨力可达10µm左右。

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参考文献：[1] Hyperspectral venous image quality assessment for optimum illumination range selection based on skin tone characteristics

[2] Genetically encoded lizard color divergence for camouflage and thermoregulation

[3] Sex determination of silkworm pupae using VIS-NIR hyperspectral imaging combined with chemometrics

[4] Zhang, Yituo, et al. "Hyperspectral imaging based method for rapid detection of microplastics in the intestinal tracts of fish." Environmental science & technology 53.9 (2019): 5151-5158.



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北京易科泰生态技术有限公司
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