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填補空白!我國成功研制1500米級深海微生物原位分選儀
2025年01月10日 11:06:19 來源:化工儀器網(wǎng) 點擊量:3950

中國科學(xué)院長春光機所李備研究員團隊與長光辰英工程化團隊聯(lián)合研制出深海微生物原位分選儀,填補了國內(nèi)外應(yīng)對深海極端環(huán)境原位檢測與分選深海微生物設(shè)備的空白。

  深海是地球上最后未被人類全面系統(tǒng)感知和利用的地理空間,其充滿著許多科學(xué)之謎,也蘊藏著人類社會未來發(fā)展所需的各種戰(zhàn)略資源和能源,成為國際海洋科技發(fā)展的熱點和焦點。
 
  近日,中國科學(xué)院長春光機所李備研究員團隊與長光辰英工程化團隊聯(lián)合研制出深海微生物原位分選儀。該研究成果填補了國內(nèi)外應(yīng)對深海極端環(huán)境原位檢測與分選深海微生物設(shè)備的空白。
 
  深海中蘊含著極為豐富、鮮為人知的微生物及其他物質(zhì)資源,同時因其具有高壓、高鹽度、低溫等特點而被認為是極端環(huán)境,研究在這種環(huán)境下生存的微生物可以幫助人們理解生命的極限。然而,90%的微生物一旦脫離原位環(huán)境等原因就不可培養(yǎng),深海微生物的研究面臨著采集、培養(yǎng)、物種鑒定和數(shù)據(jù)分析等多重難題。
 
  鑒于此,項目團隊基于拉曼、光鑷及微流控技術(shù)研發(fā)了能夠原位、實時、快速地檢測并分選深海微生物的儀器設(shè)備,突破了拉曼檢測技術(shù)和光鑷分選技術(shù)在 1500米級深海的應(yīng)用,實現(xiàn)了對深海微生物的原位拉曼檢測與光鑷分選,填補了國內(nèi)外應(yīng)對深海極端環(huán)境原位檢測與分選深海微生物設(shè)備的空白。
 
  項目團隊研制的深海微生物原位分選儀專用的干-濕艙組合艙體,解決了耐高壓藍寶石舷窗與分選儀光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容性等眾多深海環(huán)境下檢測設(shè)備所面臨的工程問題。
 
  項目研制過程中,團隊攻克了多項適用于深海微生物原位識別、檢測、分選和分析的關(guān)鍵技術(shù)。
 
  一是模擬1500米海域水體,研制專用型多波段顯微物鏡,為深海微生物的高分辨率、寬視場成像奠定基礎(chǔ)。模擬我國南海1500米海域水體環(huán)境數(shù)據(jù),結(jié)合設(shè)備舷窗形變數(shù)據(jù),研制出了專用型多波段顯微物鏡,突破了深海環(huán)境下長工作距離、高數(shù)值孔徑和寬波段的顯微成像技術(shù),該物鏡的透過率高達86%,工作距離達到8 mm,達到國際同類產(chǎn)品的最高水平,為深海微生物的高分辨率、寬視場成像奠定了基礎(chǔ)。
 
  二是借助深度學(xué)習(xí)算法,成功應(yīng)對了深海數(shù)據(jù)稀缺和信噪比低的挑戰(zhàn),為深海微生物原位檢測與分選提供了支持。結(jié)合深海微生物原位分選需求,引入了深度學(xué)習(xí)中的PGGAN(漸進式生成對抗網(wǎng)絡(luò))和ResNet(殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))算法,有效解決了深海極端環(huán)境下數(shù)據(jù)稀缺及信噪比低等問題,為深海微生物的原位檢測與分選提供了智能化支持。
 
  據(jù)了解,這款深海微生物原位分選儀已于2024年6月搭載“探索二號”TS2-38-1 航次,在我國南海某海域完成了1500米級海試試驗。
 
  深海微生物原位分選儀的成功研發(fā)是海洋儀器領(lǐng)域的一次重要突破。未來,隨著生產(chǎn)工藝的進一步優(yōu)化,這款儀器有望得到更加廣泛的應(yīng)用,發(fā)揮其獨特的作用,為人類探索深海奧秘貢獻力量。
 
  素材來源:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
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