高光譜成像技術(shù)在動物生理生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例

高光譜成像技術(shù)在動物生理生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用是多方面的，它通過捕獲和分析從紫外到中紅外區(qū)域的光譜信息，為動物健康監(jiān)測、疾病診斷、生態(tài)行為研究等提供了新的視角和方法。例如，利用高光譜成像技術(shù)研究動物體色的反射率，分析其適應(yīng)環(huán)境和躲避天敵的機(jī)制；或用于研究動物體內(nèi)塑料微粒等污染物的積累情況，評估環(huán)境污染對動物健康的影響等。

應(yīng)用案例

1、高光譜成像技術(shù)揭示高原蜥蜴色彩適應(yīng)性奧秘

中國科學(xué)院動物研究所研究人員發(fā)表了題為《Genetically encoded lizard color divergence for camouflage and thermoregulation》的研究成果，該研究利用Specim IQ便攜式高光譜成像技術(shù)方案采集分析了高原蜥蜴（Phrynocephalus putjatai）在不同背景環(huán)境條件下的400-1000nm高光譜成像數(shù)據(jù)，并綜合了野外生態(tài)實(shí)驗(yàn)、基因組測序和高光譜成像分析，為我們揭開了青藏高原蜥蜴如何通過體色變化來適應(yīng)不同環(huán)境條件的神秘面紗。

2、利用高光譜成像技術(shù)輕松鑒別不同性別的蠶蛹

中國是蠶繭生產(chǎn)和出口國之一。在育種過程中，性別鑒定是一個重要環(huán)節(jié)。研究表明，使用VNIR波段高光譜成像技術(shù)及特征光譜信息，可實(shí)現(xiàn)多個品種蠶蛹性別的有效鑒別，準(zhǔn)確率在96%以上。高光譜成像技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可以作為一種新的、非破壞性的性別鑒定方法，對于自動化識別和分類蠶蛹性別具有實(shí)際應(yīng)用價值。

3、利用高光譜技術(shù)快速檢測魚腸道中的塑料微粒

隨著環(huán)境的變化，水生生物會隨著進(jìn)食而不斷在體內(nèi)積累塑料微粒（MPs），濃度過高時會導(dǎo)致生物死亡，這對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的威脅。因此，尋找一種快速檢測體內(nèi)塑料微粒的方法將有利于及時針對性的治理當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。相關(guān)研究學(xué)者提出了一種快速、準(zhǔn)確且高效檢測魚體內(nèi)微塑料的方法，該方法利用快速高光譜成像技術(shù)可以成功識別魚腸道組織中的多種塑料微粒（粒徑>0.2mm），具有簡化樣本制備、節(jié)省時間和減少試劑消耗等優(yōu)點(diǎn)，為微塑料的環(huán)境監(jiān)測和生態(tài)風(fēng)險評估提供了新的技術(shù)手段。

4、近紅外高光譜技術(shù)輔助靜脈定位過程

醫(yī)療人員通常需要手動定位皮下靜脈，以便找到合適的靜脈進(jìn)行藥物治療或抽血。當(dāng)患者的靜脈因膚色深、體毛、高體脂或脫水等原因而不可見時，就會出現(xiàn)外周靜脈通路困難的問題。相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)，使用近紅外高光譜成像設(shè)備可以增強(qiáng)靜脈的可見性，輔助醫(yī)療人員進(jìn)行靜脈定位。

推薦儀器

1、Specim IQ 手持式智能VNIR高光譜成像儀

IQ手持式智能高光譜成像儀是一款極輕便型高光譜成像儀，將高光譜數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和處理結(jié)果可視化集于一身，通過相機(jī)自帶的觸摸屏就可實(shí)時實(shí)現(xiàn)基本數(shù)據(jù)的采集和分析過程，實(shí)現(xiàn)智能化操作，在動物生理生態(tài)、疾病監(jiān)測、健康監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

2、Specim FX10/FX17輕便型高光譜成像儀

FX10/FX17高光譜成像儀是世界上成像速度最快的輕便型高光譜成像儀，涵蓋400-1000nm（FX10）和900-1700nm（FX17）兩個波段，將可見光近紅外（VNIR）光譜與高分辨率成像相結(jié)合，在快速成像過程中的準(zhǔn)確詳細(xì)捕獲高信噪比的目標(biāo)光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)一步識別目標(biāo)的生理生化指標(biāo)及狀態(tài)等。

3、FluroTron多功能高光譜成像儀

FluorTron^®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)，可同時進(jìn)行高光譜成像分析和生物自發(fā)光成像分析，為生物樣品高光譜成像分析、熒光成像分析及光譜分析提供非接觸、非損傷、高通量、數(shù)字化、可視化研究檢測解決方案。可客戶定制“顯微級"多功能高光譜成像系統(tǒng)，分辨力可達(dá)10µm左右。

參考文獻(xiàn)：[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.