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

高光譜成像技術(shù)在動(dòng)物生理生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的應用是多方面的，它通過(guò)捕獲和分析從紫外到中紅外區域的光譜信息，為動(dòng)物健康監測、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(dòng)物體色的反射率，分析其適應環(huán)境和躲避天敵的機制；或用于研究動(dòng)物體內塑料微粒等污染物的積累情況，評估環(huán)境污染對動(dòng)物健康的影響等。

應用案例

1、高光譜成像技術(shù)揭示高原蜥蜴色彩適應性?shī)W秘

中國科學(xué)院動(dòng)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高光譜成像數據，并綜合了野外生態(tài)實(shí)驗、基因組測序和高光譜成像分析，為我們揭開(kāi)了青藏高原蜥蜴如何通過(guò)體色變化來(lái)適應不同環(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(guò)程中，性別鑒定是一個(gè)重要環(huán)節。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)現多個(gè)品種蠶蛹性別的有效鑒別，準確率在96%以上。高光譜成像技術(shù)結合化學(xué)計量學(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(dòng)化識別和分類(lèi)蠶蛹性別具有實(shí)際應用價(jià)值。

3、利用高光譜技術(shù)快速檢測魚(yú)腸道中的塑料微粒

隨著(zhù)環(huán)境的變化，水生生物會(huì )隨著(zhù)進(jìn)食而不斷在體內積累塑料微粒（MPs），濃度過(guò)高時(shí)會(huì )導致生物死亡，這對生態(tài)系統產(chǎn)生了巨大的威脅。因此，尋找一種快速檢測體內塑料微粒的方法將有利于及時(shí)針對性的治理當地的生態(tài)環(huán)境。相關(guān)研究學(xué)者提出了一種快速、準確且高效檢測魚(yú)體內微塑料的方法，該方法利用快速高光譜成像技術(shù)可以成功識別魚(yú)腸道組織中的多種塑料微粒（粒徑>0.2mm），具有簡(jiǎn)化樣本制備、節省時(shí)間和減少試劑消耗等優(yōu)點(diǎn)，為微塑料的環(huán)境監測和生態(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(guò)程

醫療人員通常需要手動(dòng)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。當患者的靜脈因膚色深、體毛、高體脂或脫水等原因而不可見(jiàn)時(shí)，就會(huì )出現外周靜脈通路困難的問(wèn)題。相關(guān)研究人員發(fā)現，使用近紅外高光譜成像設備可以增強靜脈的可見(jiàn)性，輔助醫療人員進(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，將高光譜數據采集、數據處理和處理結果可視化集于一身，通過(guò)相機自帶的觸摸屏就可實(shí)時(shí)實(shí)現基本數據的采集和分析過(guò)程，實(shí)現智能化操作，在動(dòng)物生理生態(tài)、疾病監測、健康監測等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛應用。

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(gè)波段，將可見(jiàn)光近紅外（VNIR）光譜與高分辨率成像相結合，在快速成像過(guò)程中的準確詳細捕獲高信噪比的目標光譜數據，進(jìn)一步識別目標的生理生化指標及狀態(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，可同時(shí)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、數字化、可視化研究檢測解決方案?？煽蛻?hù)定制“顯微級"多功能高光譜成像系統，分辨力可達10µm左右。

參考文獻：[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.