光谱图像技术在精准施药中的应用
光谱成像技术在医学中的应用
光谱成像技术在医学中的应用引言：随着科学技术的不断进步，光谱成像技术作为一种新型的无创检测手段被广泛应用于医学领域。
它通过对物质吸收、散射和发射特性的研究，能够提供大量有关生物组织结构和功能信息的非侵入性数据。
本文将探讨光谱成像技术在医学中的应用，包括生物组织表面成像、肿瘤诊断以及药物传递监测等方面。
一、生物组织表面成像光谱成像技术可以通过采集光谱数据对生物组织进行表面成像。
这项技术利用了不同频率和波长的光对生物组织进行照射，并测量其反射和散射特性。
通过这种方式，医生可以获得有关皮肤、黏膜等表面结构的详细信息。
在皮肤科领域，光谱成像技术可以帮助医生准确定位皮肤病变。
通过照射不同波长的光线，并检测其反射特性，医生可以获得有关皮肤病变的光谱信息。
根据这些信息，他们可以判断出病变的类型和程度，从而选择合适的治疗方案。
此外，在牙科领域，光谱成像技术也被应用于检测牙齿表面病变。
通过对牙齿进行光谱成像，医生可以获得有关牙齿表面组织结构和化学成分的信息。
这有助于早期诊断龋齿，并指导口腔保健。
二、肿瘤诊断光谱成像技术在肿瘤诊断中发挥了重要作用。
通过对肿瘤组织特性的研究，医生可以使用不同波长的光线来检测和定位肿瘤。
一种常见的应用是利用荧光探针进行肿瘤显像。
荧光探针能够靶向到特定的癌细胞，并在受激后发出特定波长的荧光信号。
通过对这些信号进行捕捉和分析，医生可以确定肿瘤部位、尺寸以及边缘范围，为手术提供精确指导。
另一种应用是通过光散射和吸收特性来诊断肿瘤。
肿瘤组织与正常组织在光学特性上存在差异，因此可以利用这些特性进行鉴别。
光谱成像技术可以测量组织中的散射系数、吸收系数等参数，并通过对比分析来判断组织是否为肿瘤。
三、药物传递监测在医学中，药物传递监测是至关重要的。
通过光谱成像技术，我们能够实时监测药物在人体内的分布和代谢情况，从而改善治疗效果。
一种常见的应用是基于近红外光谱成像的脑部药物监测。
近红外光能够穿透人体组织，在不损伤健康组织的前提下进行检测。
病虫害防治中的光谱技术应用
病虫害防治中的光谱技术应用植物病虫害是农业生产中的一个严重问题，它会导致作物减产甚至死亡，给农民造成巨大经济损失。
为了提高病虫害防治的效果，科学家们不断探索新的技术手段。
近年来，光谱技术在病虫害防治中的应用逐渐受到人们的关注，并取得了显著的成效。
一、光谱技术概述光谱技术是指通过对物体的辐射或透过光谱进行分析和研究的一种方法。
它借助于物体所辐射的电磁波，通过对波长、能量等参数的测定和分析，来获得物体的某些特性信息。
在病虫害防治中，光谱技术主要用于检测与分析植物生长状态、病虫害的发生与严重程度以及药剂的施用效果等方面。
二、光谱技术在病虫害监测中的应用1. 无损检测传统的病虫害监测方法往往需要对植物进行抽样或者破坏性检测，给植物造成了二次伤害。
而光谱技术可以通过非接触和无损的方式获取植物的信息，避免了植物的进一步损害。
通过采集植物反射的光谱信息，可以对植物的叶面积、叶片含水量以及叶绿素含量等进行准确测定，实现对病虫害的快速监测。
2. 病虫害特征识别病虫害植物与健康植物在反射光谱特征上存在差异，这为利用光谱技术识别病虫害提供了理论基础。
通过对植物叶片的光谱进行分析，可以识别出一些病虫害引起的特征性光谱波形。
例如，一些病虫害会导致植物叶片的叶绿素含量下降，而在光谱上对应的就是特定波长的反射率的变化。
通过对这些特征进行分析，可以准确判断植物是否受到了病虫害的侵袭。
三、光谱技术在病虫害防治中的应用实例1. 病害疫情预警光谱技术可以通过对大面积农田的数据采集和分析，实现对病害疫情的监测和预警。
研究人员可以利用遥感卫星或者无人机等平台对农田进行高分辨率的光谱遥感观测，获取大量的植被光谱数据。
通过对这些数据的处理和分析，可以实现对农田病虫害的监测，及时发现潜在的病虫害风险，为病虫害防治提供科学依据。
2. 施药控制效果评估光谱技术可以用于评估病虫害施药的控制效果。
通过对施药前后植物光谱的比较，可以分析药剂对植物生理特性的影响，进而评估施药效果。
光谱成像技术在药物评价中的应用研究
光谱成像技术在药物评价中的应用研究一、引言药物的质量控制和评价是保证药物治疗效果安全性的重要环节。
近年来，光谱成像技术作为一种新型的药物评价手段应运而生。
光谱成像技术具有非侵入性、快速、绿色环保等优点，可以针对不同类型药物进行全谱区定量分析，并以图像形式展现出药物中成分空间分布的差异。
本文将就光谱成像技术在药物评价中的应用进行探讨。
二、光谱成像技术概述光谱成像技术是一种特殊的光谱测量方式，可同时获取物质在不同位置的光谱信息，形成包含谱图信息的二维或三维图像。
光谱成像技术的基础是光谱学理论，属于一种非破坏性分析技术，可在不破坏被测样品的情况下对其进行分析定量。
目前，应用最广泛的光谱成像技术有近红外成像光谱、激光拍照光谱、红外显微成像光谱、拉曼成像光谱等。
三、光谱成像技术在药物质量控制中的应用1.药物成分分析光谱成像技术可以在 5 秒到 5 分钟内，实现对全波长区间的瞬时分析。
针对含多种成分的药物，可以进行全谱区渐变分析得到药物中各种成分的含量分布图像，从而实现单粒度的深度分析。
例如，采用拉曼成像光谱技术可以对氧化纤维素、硬脂酸钠、羟丙基甲基纤维素等药物进行分类，区分不同部位对药物中成分的贡献。
2.药物稳定性评价药物的稳定性一直是药物评价中的重点。
因此，为了监测药物稳定性，光谱成像技术可以帮助监测药物中的特定化合物以确定样品的稳定性。
例如，近红外光谱成像技术可以在短时间内检测药品中硝基苯胺含量的变化，拉曼光谱成像技术也可以对阿司匹林片进行显微成像分析，检测其系统性稳定性变化。
3. 单片药物的浓度测量药物浓度测量通常是药物疗效评价的一个主要关键。
应用光谱成像技术，可以获取整个样品表面（或面积）的光谱数据，再通过解析图像数据，可获得对样品表面药物浓度分布的信息。
比如，拉曼光谱成像技术和激光拍照光谱成像技术均可对溶解和非溶解药物的浓度进行测量，同时可以观察到药物溶解度的变化。
四、光谱成像技术在药物剂型研究中的应用1.口服固体制剂显微成像口服固体制剂的特征在于化学成分均匀分布，漏气发生的可能性小。
近红外光谱在药学中的应用
近红外光谱在药学中的一些主要应用近红外光谱（Near-infrared spectroscopy，NIRS）在药学中有广泛的应用，涵盖了药品研发、生产和质量控制等多个领域。
以下是近红外光谱在药学中的一些主要应用：1、药物成分分析：近红外光谱可用于快速和非破坏性地分析药物中的成分。
通过建立与已知成分浓度相关的校准模型，可以通过测量样品的近红外光谱来预测药物中各种成分的含量，例如活性成分、辅助剂等。
2、质量控制：近红外光谱可以用于药品的质量控制，包括原材料的检验和药品制剂的成品检查。
通过建立与已知质量参数相关的校准模型，可以快速检测药品样品中的含量、纯度、含水量等关键质量指标。
3、反应过程监测：近红外光谱可用于监测药物生产过程中的反应进程。
通过对反应物、中间产物和最终产物的近红外光谱进行实时监测，可以确定反应的进行程度、反应速率和反应终点，有助于优化制造过程和确保产品质量。
4、药物溶解度测定：药物溶解度是药物吸收和生物利用度的重要因素。
近红外光谱可以用于测定药物在溶解介质中的溶解度，并通过建立与溶解度相关的校准模型来预测和评估药物的溶解性能。
5、药物稳定性研究：近红外光谱可用于评估药物的稳定性。
通过跟踪药物样品在存储期间的近红外光谱变化，可以检测和监测药物的降解过程，评估药物的稳定性和保存条件的适宜性。
6、假药检测：近红外光谱可以用于鉴别和检测假药。
通过建立与真实药物样品相关的校准模型，可以利用近红外光谱快速检测药物样品的真伪，帮助减少假药的流通和保护公众健康。
近红外光谱作为一种快速、无损和多参数分析技术，已经成为药学领域中不可或缺的分析工具之一。
它能够提高药物生产的效率、降低成本，并确保药物的质量和安全性。
利用光谱技术研究药品质量控制问题
利用光谱技术研究药品质量控制问题光谱技术是一种利用物质分子的光学特性来研究其结构和性质的分析技术。
在药品行业中，光谱技术被广泛应用于药品质量控制。
本文将深入探讨光谱技术在药品质量控制中的应用及其优势。
一、红外光谱技术红外光谱技术是一种非常常见的光谱技术，用于药品分析也屡见不鲜。
其优势是可以直接对样品进行分析，无需对样品进行处理。
同时，红外光谱技术对于大多数分子都有良好的探测能力，可以用来鉴定和定量分析药品中各种成分，并检测其中的杂质。
例如，药物成分之间可能存在相互作用，导致药效发生变化。
利用红外光谱技术对药品进行分析，可以获得药品成分的红外光谱图谱，通过比较谱图谱之间的差异，可以判断药物是否失去了其功效。
红外光谱技术还可以应用于检测药品中的有害物质，例如重金属、挥发性有机物等。
这些有害物质可能是药品生产过程中残留的，也可能是外部环境污染物。
利用红外光谱技术可以准确地检测出这些有害物质的存在，从而保证药品的质量和安全。
二、紫外-可见光谱技术紫外-可见光谱技术是一种利用分子吸收紫外或可见光的特性进行分析的光谱技术。
该技术主要用于检测药品中的色谱分子，包括色素、荧光物质、酰胺、β-卡罗腊素等。
例如，在某些药品生产过程中，可能会在药品中添加染料来标识不同的批次。
利用紫外-可见光谱技术，可以通过药品吸收的特定波长来检测出这些染料的存在。
此外，紫外-可见光谱技术还可以用于检测药品中的激发态分子。
这些分子在经历能量激励后处于激发态，通过荧光信号可以检测出其存在。
利用该技术可以检测出药品中的蛋白质、核酸等生物大分子，为药品生产质量控制提供了很大的便利。
三、拉曼光谱技术拉曼光谱技术是一种新兴的光谱技术，获得了快速发展。
其优势在于可以进行非侵入式分析，无需对样品进行处理。
此外，该技术对于水溶性分子也具有很好的探测能力。
在药品质量控制中，拉曼光谱技术可以应用于检测药品中的晶型转变。
晶型转变是指同一种药品在不同条件下（如温度、湿度）下呈现不同的晶型，而不同的晶型可能会对药品的药效、药物溶解性等产生不同的影响。
光谱成像技术在药品质量控制中的应用
光谱成像技术在药品质量控制中的应用
光谱成像技术在药品质量控制中的应用
光谱成像技术是一种将光学成像和光谱分析技术相结合的高级技术。
它可以捕捉物体的图像同时获取物体的光谱信息，从而不仅可以获得样品的二维或三维图像，还可以对想要分析的物质进行定量和标识。
在药品质量控制中，光谱成像技术的应用具有以下优点：
1.优化药品配方
光谱成像技术可以通过对药品的光学特性进行分析，对药物组分进行分离和识别，确定每种组分的含量，并根据分析结果优化药品配方，以提高药品的质量和疗效。
2.检测药品成分
药品中的成分含量是影响药物疗效的一个关键因素。
光谱成像技术可以通过快速成像进行药品成分分析，检测任何偏移和不一致性，确保药品成分的质量和稳定性。
3.提高药品加工工艺
光谱成像技术对药品制造和生产过程中的各个环节进行实时监测和分析，以获取药品加工过程中各个物质的光谱信息，从而优化药品加工工艺，提高药品的工艺稳定性和成品出货率。
4.快速鉴别药品真伪
光谱成像技术可以快速进行药品真伪的鉴别，通过独有的光学特性来验证药品的真实性和弄伪性，检测药品是否被掺杂，防止假劣药品流入市场，从而保障消费者的用药安全。
总之，光谱成像技术在药品质量控制中的应用具有广泛的应用前景，可以为药品制造和品质管理提供可靠的技术保障。
近红外光谱成像技术在药物作用评估中应用
近红外光谱成像技术在药物作用评估中应用近红外光谱成像技术（Near-infrared Spectroscopy Imaging，NIRSI）是一种非侵入性、无损伤的分析方法，具有广泛应用于药物作用评估的潜力。
该技术利用光谱信息对样品进行分析和成像，可以提供关于药物作用的质量参数，以及目标区域的分布和变化状况。
本文将探讨近红外光谱成像技术在药物作用评估中的应用，并阐述其优势和挑战。
近红外光谱成像技术在药物研发和生产中的应用越来越普遍。
该技术基于近红外光谱的原理，在不破坏药物样品的情况下，通过采集样品表面的光谱信息，可以获得全局和局部的化学成分分析结果。
相比传统的药物作用评估方法，近红外光谱成像技术具有以下优势。
首先，近红外光谱成像技术具有高通量和高速度的特点，可以在短时间内同时获得大量样品的光谱信息。
这种高效率的数据采集方式，使得药物作用评估过程更加迅速和有效。
其次，近红外光谱成像技术能够提供药物作用的非破坏性评估。
传统的药物作用评估方法通常需要破坏样品或者取样，可能导致样品损坏或者污染，从而影响结果的准确性。
而近红外光谱成像技术可以通过光学探测手段直接对样品进行评估，避免了对样品的物理破坏和损伤。
第三，近红外光谱成像技术可以实现对目标区域的高分辨率成像。
传统的药物作用评估方法通常只能提供全局的信息，难以对局部区域进行深入评估。
而近红外光谱成像技术可以根据光学信号的强弱来确定样品中不同区域的药物作用状况，从而实现对目标区域的准确成像。
近红外光谱成像技术在药物作用评估中的应用包括但不限于以下几个方面。
首先，近红外光谱成像技术可以评估药物在体内的吸收、分布和代谢情况。
通过采集不同时间点的光谱信息，可以了解药物在不同组织和器官中的分布和变化规律，为药物代谢动力学研究提供依据。
其次，近红外光谱成像技术可以评估药物对细胞和组织的影响。
药物作用通常涉及对细胞和组织进行化学或生物学的干预，而近红外光谱成像技术可以通过分析光谱信息，了解药物对细胞和组织的影响程度和方式，为药物毒理学评估和疾病治疗提供指导。
光谱分析法在药物分析中的应用
光谱分析法在药物分析中的应用当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁。
记录同能级跃迁所产生的辐射能随波长的变化所得的图谱称为光谱，利用特等的光谱进行定性、定量和结构分析的方法称为光谱分析方法，简称光谱法。
如紫外-可见分光光度法、荧光分析法、原子吸收分光光度法和红外分光光度法等。
原子吸收光谱法在药物分析中的应用原子吸收光谱法又称原子吸收分光光度法(atomic absorption spectroscopy, AAS).自从1955年澳大利亚物理学家阿兰·沃尔什发表了第一篇应用原子吸收光谱法作为一种分析手段的文章以来,该法已在分析化学领域获得了日益广泛的应用.目前,原子吸收光谱分析方法主要有直接法和间接法两种.直接法是利用特定的波长直接测定目标元素的含量,并已广泛应用于微量元素的分析、微量元素与药效关系的研究等领域.间接法是利用某些特定的金属离子可与药物的有机成分间有缔合、沉淀、氧化还原等定量反应的发生,经离心分离、原子吸收光谱法测定体系中游离的金属离子而间接测定目标分子.1968年,Christian等人[1]首先将原子吸收法用于间接测定一些无机阴离子和有机化合物.自那时起,已有许多文章发表[2~11],使间接AAS法逐渐走向成熟.经过分析工作者的多年努力,AAS法在药物分析中的应用也有了较大进展.直接法可测定含有金属离子的药物,如VB12分子中含有一个钴离子,将样品溶解后在240.7 nm波长下测定钴便可测定出VB12的含量[12,13].约有30多种药物的分子结构中含有金属元素[14],能直接用AAS法测定.然而,对于绝大多数的药物,需要采用间接AAS法.这些药物虽不含金属元素,但含有可供氧化还原或配位的基团,通过一定的化学反应使其与金属离子或含有金属离子的络离子形成配合物或离子缔合物.经离心分离或溶剂萃取后,用AAS法进行测定.龙沛霞等人[15]曾评述了原子吸收光谱法分析中药微量元素的研究进展,王文海[16]评述了原子吸收光谱在食品金属元素分析中的应用.有关原子吸收光谱法在药物分析中的应用也有评述[17~19].本文对近两年来原子吸收光谱法在药物分析中应用的最新进展进行评述,并讨论了未来的发展趋势.1 原子吸收光谱法分析药物中的微量元素1.1 微量元素的含量分析微量元素的含量与药物的药效有直接的关系,是原子吸收光谱技术在药物分析应用最早也是最广泛的领域.近年来,与人体健康有关的微量元素的分析研究越来越受到人们的重视.现代研究表明,在中药材药效发挥过程中,微量元素的协同作用不可忽视.研究和测定中药材中的常见元素,不仅可为中药药理作用的研究提供基础数据,也能为中药材的鉴定提供依据.张瑾[20]利用原子吸收光谱法对16种活血化瘀中草药中10种微量元素进行了测定.方法的回收率为95.0%~105.0%,相对标准偏差小于0.03%.梁淑轩等人[21]采用HNO3:HClO4(4∶1)混酸化、石墨炉原子吸收法同时测定了银杏、杜仲及绞股蓝成熟青叶中的Se、Ge、Cu、Zn、Fe、Mn等6种微量元素,方法简便快速.通过对桃叶标准物中的Cu、Zn、Fe、Mn等4种微量元素的测定,证明了方法准确可靠.实验结果表明这3种药用植物叶中Cu、Zn、Fe、Mn含量都较为丰富,特别是银杏叶中的Se、绞股蓝中的Ge含量较高.韩丽琴等人[22,23]利用火焰原子吸收法(FAAS)分别测定了10种中成药和中药脉通中金属元素的含量.测定结果为探讨中药微量元素与治疗脑血管疾病的关系提供了有用的数据.董宏博等人[24]测定了复方银杏胶丸中Na、Mg、Cu、Zn、Mn、Cd等6种微量、宏量元素的含量.韩金土等人[25,26]分别测定了芦荟和枸杞子中的铁、铜、钴等10种微量元素.许春萱等人[27]测定了人工栽培铁皮石斛中的微量元素.中药制剂黄平诸痹灵及英平诸痹灵药酒是治疗类风湿疾病的有效药物.为探讨该类药物中微量元素及其含量与疗效的关系,用FAAS对4种英平顽痹消、1种英平顽痹通及5种英平诸痹灵药酒中铜、锰、镍、钴、锶、锂等微量元素含量进行了分析[28,29].结果表明,两种药物中钾、钠、钙、镁的含量均较丰富,而药酒中锰含量较丰富,锂含量较低.董顺福等人[30]测定了速效救心丸中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等5种金属元素的含量,并对速效救心丸中Ca/Mg,Cu/Zn含量比值进行了分析研究,为探讨速效救心丸中Ca、Mg、Fe、Cu、Zn与治疗冠心病之间的关系提供了有用的数据.孙瑞霞等人[31]采用HNO3∶HClO4(4∶1)混酸消化治疗糖尿病的消渴丸、玉泉丸、渴乐宁、降糖舒、降糖I-V号9种中成药,用原子吸收光谱法对药物消化液中的Cu、Zn、Ni、Co、Mn、Cr、Mo、Fe、Ca、Mg、Cd、Pb等12种微量元素进行了分析测定.宋雅茹等人[32]对中草药何首乌中的锰进行络合萃取、分离富集后,用FAAS直接测定了锰,并对实验条件进行了研究.魏巍等人[33]通过巯基棉分离富集后,采用FAAS成功测定了地黄(怀生地、怀熟地)中的痕量铅,并对富集铅的条件及洗脱条件、干扰因素进行了探讨.来,他们[34]又提出了FAAS测定怀药的消解方法,并用于测定怀药中Cu、Zn、Fe等微量元素.该法简便、灵敏度高,结果准确.此外,用直接测定的方法完成了对灵芝孢子粉中的痕量硒与锗[35]、中药漏芦中微量铅[36]、当归、鸡血藤等7种滋补类中药中的微量元素[37]的测定.最近,我们小组[38]利用HNO3-HClO4混酸消化、原子吸收法测定了维C强力银翘片、黄连上清片、三黄片、感冒清、穿心莲、鼻炎康、板蓝根冲剂、牛黄解毒片、重感片、双黄连口服液及清热解毒口服液中的Cu、Zn等10种元素.结果表明,这些清热解毒类药物中的Ca、Mg、Fe、Zn和Mn含量较为丰富.此外,我们[39]还开展了大豆及其制品中微量元素的测定,详细研究了样品灰化时间、灰化温度和HNO3浸取液的浓度对测定结果的影响及SrCl2对测定Ca、Mg含量的影响.为食品、药物等复杂有机体系中的微量元素测定提供了适宜的方法.样品处理是原子吸收光谱法测定药物成分的关键步骤之一,寻找简便有效的样品处理技术,一直是分析工作者的研究课题之一.通常有干法灰化、湿法消化和微波消解等方法.谷力[40]研究了马弗炉干法灰化和微波消解两种技术对天然和栽培缬草根样品中金属含量的影响.结果表明,两种样品各用两种消化法处理,测得金属元素及含量有差异.干灰法操作简单,但消化温度高、时间长、易挥发、元素容易损失,使检测值偏低;而微波消化法简便、省时、损失减少;两种消化法的加标回收率分别为95%~106%和96%~105%.最近,易新萍等人[41]采用微波溶样-AAS法测定了麻黄素浸膏粉中的12种元素,利用国家标准物质茶树叶GBW08501验证方法的准确度.朱加叶等人[42]采用微波消化-石墨炉原子吸收分光光度法测定了进口西洋参中的铅.悬浮液进样技术是AAS法中的一种固体直接进样技术:将样品捣碎、磨细后悬浮在溶液中直接进入原子化装置.魏巍等人[43]利用该技术完成了中药材——怀药(怀山药、怀牛膝、怀菊花)中的Cu、Zn、Fe的测定.将粉碎后的怀药悬浮于琼脂胶体中制成悬浮液,将试液喷入空气乙炔火焰中,用标准加入法测定.对悬浮剂的选择及化学干扰的消除进行了考察.t检验结果表明,该法与HNO3+H2SO4+ HClO4处理法的结果之间无显著性差异,可以采用悬浮液进样法取代混酸处理法.刘立行等[44]利用乳浊液和悬浮液进样测定了金施尔康中的微量元素.有关生地中铁和锌的流动注射悬浮液脉冲进样-火焰原子吸收光谱法测定也有报道[45,46].方法简便、快捷,测定结果与灰化法一致.原子捕集技术是在火焰中原位富集待测元素的技术.该法可使待测元素在火焰中停留较长的时间,从而提高了火焰原子吸收法的灵敏度.张德强等人[47,48]将该法成功地运用到中药中锰和锌的分析中.作者对捕集装置、火焰状态、冷却水的用量、捕集时间等条件参数对灵敏度的影响进行了详细探讨.与常规火焰原子吸收光谱法相比,该法的灵敏度也大为提高.方法的精密度和加标回收率也比较理想.杨莉丽等人采用原子捕集-火焰原子吸收光谱法分别测定了中草药中痕量镉[49]和铜[50].考察了火焰条件、捕集管与燃烧器和光束的距离、冷却水流量、捕集时间等对测定镉灵敏度的影响,优化了实验条件.在最佳实验条件下,镉的特征浓度为18μg/L,检出限为0.42μg/L,分别较常规火焰原子吸收光谱法改善了16倍和5倍.测定铜的灵敏度也有较大提高,并成功测定了甘草、柴胡等10味中药中的微量铜,平均回收率为94.2 %~104%.氢化物发生技术是一种气体挥发技术,目前主要是流动注射——氢化物发生技术,尤其适于对汞、砷、铅等的测定.氢化物发生原子光谱法测定汞[51]和铅[52]是应用较多的方法.随着流动注射技术(FIA)的引入,有效解决了制约间接AAS法的一个关键问题——较为繁琐的预处理过程.FIA-AAS的联用,使得在线预处理技术能为间接AAS法节省不少时间及试剂[8,9,53].自从首次报道铅的氢化物生原子吸收光谱法测定铅以来,氢化物发生法测定铅及其他微量元素的方法已有了很大进展.宋雅茹等人[54]采用流动注射-氢化物发生-原子吸收光谱法测定了果胶铋中铋的含量,方法简单、快速、准确,考察了实验参数对测定果胶铋中铋的影响.检出限为0.095μg/L,回收率在97.3%~103.3%,用于实际样品的分析结果满意.刘汉东等人[55]以APDC/MIBK为萃取系统,流动注射在线液-液萃取石墨炉原子吸收光谱法测定芦荟样品中痕量铅,对萃取条件、流路参数及共存组分的干扰等均进行了探讨.方法的精密度为3.74%,检出限(3σ)为3.2×10-12g,标回收率为93%~99%.1.2 微量元素的形态分析中药中微量元素对人体的作用除与总浓度有关外,更取决于该元素所处的形态特性.在不同形态下即处于不同的价态、络合状态和作用靶位环境,具有不同的亲脂性和生物活性,表现出不同的药效[56].因此开展药物中元素形态研究具有积极的意义.形态分析也已成为目前分析化学中的前沿研究领域.采取正辛醇-水分配体系模拟中药水煎液中锌在人体胃肠中的分配情况,用原子吸收光谱法测定了12味中药药材及其水煎液中锌、水煎液中水溶态锌、醇溶态锌的含量[56].实验结果表明,中药中锌的水煮溶出率较低,中药中锌的形态与中药成分、配伍情况及作用靶位(胃肠)的酸度有关,酸度及配伍对中药中锌的溶出率及水煎液中锌的形态影响较大.此外,从亲脂和生物活性、配伍影响、靶位酸度环境差异角度出发,探讨了中药中锰形态(水溶态锰、醇溶态锰)影响因素,锰实际服入量、被吸收量、存在形态和生物活性、药效的关系[57].黄国清等人[58]以菊花、芙蓉花、金银花为实验材料,采用原子吸收法测定了此3种花卉中微量元素Fe、Zn的水溶性蛋白质结合态含量及形态分布.结果表明,Zn元素蛋白质结合态分布较多,平均为20.26%,Fe元素蛋白质结合态分布平均为13.06%,金银花和菊花中的Fe、Zn 蛋白质结合态形态分布更为接近,而且均比芙蓉花高.最近,同一小组[59]又开展了菊花、金银花等药用花卉中Fe含量及其形态的分析工作.2 原子吸收光谱法分析药物中的有机成分原子吸收光谱法不仅可应用于药物中微量元素的测定和形态分析,还可用于药物中有机成分的测定.主要采用间接测定法.张雨青等人[60]利用四苯硼钠沉淀硫酸阿托品,在滤液中加入过量的氯化钾沉淀剩余的四苯硼钠,再测定过量的钾可以计算得到硫酸阿托品的含量.方法简单、快速,回收率在97%~101%之间,相对标准偏差为1.1%.该方法可进一步推广原子吸收光谱法在其他药物测定中的应用.宋雅茹等人[61]根据盐酸环丙沙星与Zn(SCN)2-4反应生成离子缔合物沉淀的特点,通过用火焰原子吸收光谱法测定沉淀中的锌,可间接测定环丙沙星的浓度,检出限为 2.9×10-5mol/L.近年来,郎惠云研究组[53,62~64]在原子吸收法用于药物中有机成分的测定方面连续做了许多工作.利用新生态MnO2与维生素B6发生反应,通过流动注射-原子吸收法测定反应产物Mn2+,建立了测定维生素B6含量的新方法[53].新方法用于实际样品的测定,结果与药典法一致.基于利血生在碱性介质中的分解产物-半胱氨酸在适当的pH条件下可与铜离子生成沉淀,通过AAS测定上清液中铜的含量来间接测定利血生的含量[62].本法在10~100 mg/L范围内呈良好的线性关系(γ=0.9992),回收率为98.5%~101.6%.他们[63]也报道了头孢菌素类药物(孢唑啉、头孢氨苄、头孢拉定)的间接原子吸收分析方法.最近,基于在适当酸度条件下卡托普利将Cu2+还原为Cu+的反应,该研究组[64]又提出了卡托普利的FI-AAS分析新方法.新生的Cu+与SCN-生成白色沉淀,经流动注射在线过滤稀释,以AAS法测定反应剩余Cu2+的量来间接测定卡托普利的量.在2~100 mg/L范围内呈良好的线性关系,回收率为97.15%~99.5%,采样频率为100 h-1.方法简单、快速、选择性好,节省试剂,用于卡托普利的测定,获得满意结果.该方法的一大优点是避免了其他测定方法中需要配制标准样品的麻烦.最近,王伟等人[65]采用间接法测定了药物氢溴酸山莨菪碱的含量.3 结论经过许多研究组的不懈努力,原子吸收光谱法在药物分析中的应用已取得了显著进展,充分表明AAS在研究中药的医用价值和保健品开发方面有着广阔的应用前景.人们对AAS在元素形态分析领域的应用也进行了有益探索.然而,该领域目前仍有许多限制和挑战,也还有许多问题没有得到满意解决.如在分析过程中,如何保持形态不发生变化,已成为一个极富挑战性的问题.因此,当选择实验条件时,就要多方考虑,全面兼顾.基于对近期文献的调研和分析,我们认为,AAS在药物分析中的未来发展趋势应集中于以下几方面:(1)药物和生物制剂的微量元素含量分析仍是AAS的主要应用领域;(2)拓宽AAS 法测定药物的应用范围.该法既扩展了原子吸收法的应用范围,也为药物分析提供了新的分析手段,同时还可以金属离子为标准,弥补药物纯品缺乏的困难;(3)与高效分离技术(如毛细管电泳、高效液相色谱)结合,有效开展形态分析工作,为中药煎煮方法和配伍的选择提供依据,进而推中医药的现代化.导数光谱法在药物分析中的应用1在药物分析中的应用1.1在复方药物制剂方面目前,临床用药多为由多种药物组成的复方,用常规方法测定含量往往较为因难,导数光谱法可消除其它组分及辅形剂的干扰,提供了一种可行的方法。
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破坏生态环境 ， 降低农产品的质量 ， 影 响市场竞争力 。
大 规模 喷 洒 化 学 药 剂 的 防 除 方 法 是 以农 田病 虫 草 害 发 生情 况 相 同 为前 提 的 ， 忽视 了 田间 病 虫 草 害 发 生 的 差 异性 。如 果 能 够 采 用 一 种 智 能 的办 法 将 受 害 作 物
吸收或反 射 ， 也 就是说 ， 对象 的分 光反射率 在某一特 定波长 区域 内会 比其 它部分大 ， 根据这 一特性 ， 若选 定一定波长的滤光片 ， 便 可增 强获得 图像 中不 同特征 部位 的灰度对 比。将物质 的这种分 光反 射特性 同 图 像处理技术相结合 ， 能 同时获取待测物 的图像信息和 光谱 信息 ， 既能对待 测物体 的外 观特性进 行检测 ， 显 示其形貌和组份的大致趋 势 ， 又 能对 内部成分进 行检
算机技术和传感器技术 的 日趋成熟和完善 ， 靠光谱 图 像先 进技术来对 作物进行 病虫害检 测 、 杂草识别 ， 进 而参 与各项控制 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 使 得精准施药 的 目标成 为可能 ， 这 不仅 能够减少病 虫草害 ， 提 高农业 生产 的科 学水平 ，
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作者简介 ：祖 通 讯作者 ：邓
图像 识 别 的 喷 药 技 术 不 仅 能 够 准 确 地 检 测 作 物 病 虫 草害 ， 而 且速 度 上 也 能 满 足 现 在 喷 药 的要 求 。这 种 技
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ３ — ２ ２
２ 光谱 图像技术 在精准 施药 中的应用
随着新技术的发展 和设 备成本的降低 ， 尤其是计
２ Ｏ １ ３年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
光 谱 图 像 技 术 在 精 准 施 药 中 的 应 用
祖 琴 ，陈湘 萍’，邓 巍
（ １ ． 贵 州大 学 电气 工 程学 院 ，贵 阳 ５ ５ ０ ０ ０ ３；２ ． 北 京农 业信 息 技 术 研 究 中 心 ，北 京 １ ０ ０ ０ ９ ７） 摘 要 ：介 绍 了光谱 图像 技 术 的 应用 原 理 及 其 发展 特 点 ， 综 合 分 析 了光谱 图像 技 术 在 作 物病 虫 害 检 测 、 杂 草 识 别
像处理技术进行展望 。
１ 光谱 图像 技术概 述
光谱 图像 技术是 化学计 量学 、 光学、 光谱 数据 处 理、 计算机技 术和数据关 联技术等 的综合 ， 是融合 图 像技术 和光谱技术 而成 的一 门新技术 ， 其应用原理 是
根 据 不 同 的物 质 在 不 同波 长 光 线 照 射 下 会 有 不 同 的
的研 究 应用 进 行 评 述 ， 并 对 在 精 准 施 药 中发 展 光 谱 图
和地下空间 ， 影响作物光合作用 ， 干扰作物生长 ， 还会 助长病虫 害的 滋生 和蔓 延 ， 影 响农 作 物 的产量 和 质
量 。 目前 ， 我 国 防除 田间 病 虫 草 害 的 主 要 方 式 是 大 规 模喷洒化 学药剂 ， 这不仅会 造成农药 的浪费 ， 而 且 还
用包含特征光谱波段 的光谱 图像检测作 物病虫害 、 识 别杂草 ， 能够充分利用它们在特征波段处 的光谱反射 特性及 时准确地诊 断出作 物病虫 草害情 况 ， 并 由此确
定农 药用 量 ， 进 行 精 准施 药 ， 可 以把 损 失 降 到 最 低 点 。
在处理速 度上很难 满足实 时性 的要求。而基 于光谱
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ４ １
文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ １ ９ － ０ ５
０ 引 言
农 田杂 草 不仅 同作 物 竞 争 水 分 和 养 分 ， 侵 占地 上
术是今后精准施药 的发展方 向， 是 一个很 有前途 的研 究领域 。本 文仅对 光谱 图像 技术在 精准施 药过 程 中
等 方 面 的 应用 和 研 究 现状 ， 并 且针 对 目前 光谱 图像 处 理 技 术 在农 业 检 测 中存 在 的 不 足 ， 提 出 了相 关 的 改进 措 施 ，
以期 为 发 展更 有 效 的作 物病 虫 草 害 监测 和 防治 技 术 提供 借 鉴 与 参 考 ， 促 进 我 国在 该 领 域 的 研 究 发展 。 关 键 词 ：精 准 施 药 ；光 谱 图像 ；杂 草识 别 ；光 谱 分 析
测， 揭露被 分析对象 的精细细节 ， 直 接 反 映 分 子 内 部 结 构 和 运动 状 态 ， 特征性强 ， 灵 敏 度 高 。因 此 ， 采用 光 谱 图像 技 术 ， 把 光 谱 技 术 和 图像 技 术 结 合 在 一起 ， 应
与正常生 长的农作物 区分开来 ， 采取精 准施药办 法 ， 喷药时只针对受害区喷药 ， 在正常农作 物上面不喷或 尽量 少喷药 ， 那 么这 势必会大 大减少农药 的浪费 ， 提 高喷药效率 。 目前 能够实 现作物病 虫草 害的 自动识 别 的技术有很多种 ， 如根据杂草 以及受病虫 害作 物与 正常农 作物形态上 的差异采用 Ｃ Ｃ Ｄ传感器 ， 经过一系
基金项 目 ：“ 十二 五” 国家科 技 支撑 计 划项 目（ ２ ０ １ １ Ｂ Ａ Ｄ ２ ０ Ｂ ０ ７ ） ； 农 业 部“ ９ ４ ８计 划 ” 项 目（ ２ ０ １ １ 一 Ｇ ３ ２ ） ； 国家“ ８ ６ ３计 划 ” 项 目
（ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ１ ０ １ ９ ０ ４ ）