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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 點擊量：4047
中國科學院長春光機所李備研究員團隊與長光辰英工程化團隊聯合研制出深海微生物原位分選儀，填補了國內外應對深海極端環境原位檢測與分選深海微生物設備的空白。
深海是地球上最后未被人類全面系統感知和利用的地理空間,其充滿著許多科學之謎，也蘊藏著人類社會未來發展所需的各種戰略資源和能源，成為國際海洋科技發展的熱點和焦點。
近日，中國科學院長春光機所李備研究員團隊與長光辰英工程化團隊聯合研制出深海微生物原位分選儀。該研究成果填補了國內外應對深海極端環境原位檢測與分選深海微生物設備的空白。
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境，研究在這種環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境等原因就不可培養，深海微生物的研究面臨著采集、培養、物種鑒定和數據分析等多重難題。
鑒于此，項目團隊基于拉曼、光鑷及微流控技術研發了能夠原位、實時、快速地檢測并分選深海微生物的儀器設備，突破了拉曼檢測技術和光鑷分選技術在 1500米級深海的應用，實現了對深海微生物的原位拉曼檢測與光鑷分選，填補了國內外應對深海極端環境原位檢測與分選深海微生物設備的空白。
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系統結構兼容性等眾多深海環境下檢測設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、分選和分析的關鍵技術。
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。模擬我國南海1500米海域水體環境數據，結合設備舷窗形變數據，研制出了專用型多波段顯微物鏡，突破了深海環境下長工作距離、高數值孔徑和寬波段的顯微成像技術，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。
二是借助深度學習算法，成功應對了深海數據稀缺和信噪比低的挑戰，為深海微生物原位檢測與分選提供了支持。結合深海微生物原位分選需求，引入了深度學習中的PGGAN(漸進式生成對抗網絡)和ResNet(殘差神經網絡)算法，有效解決了深海極端環境下數據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是海洋儀器領域的一次重要突破。未來，隨著生產工藝的進一步優化，這款儀器有望得到更加廣泛的應用，發揮其獨特的作用，為人類探索深海奧秘貢獻力量。
素材來源：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
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