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填補(bǔ)空白！我國(guó)成功研制1500米級(jí)深海微生物原位分選儀
2025年01月10日 11:06:19
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：3971
中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所李備研究員團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)光辰英工程化團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研制出深海微生物原位分選儀，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)深海極端環(huán)境原位檢測(cè)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(yùn)藏著人類社會(huì)未來(lái)發(fā)展所需的各種戰(zhàn)略資源和能源，成為國(guó)際海洋科技發(fā)展的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光機(jī)所李備研究員團(tuán)隊(duì)與長(zhǎng)光辰英工程化團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研制出深海微生物原位分選儀。該研究成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)深海極端環(huán)境原位檢測(cè)與分選深海微生物設(shè)備的空白。
深海中蘊(yùn)含著極為豐富、鮮為人知的微生物及其他物質(zhì)資源，同時(shí)因其具有高壓、高鹽度、低溫等特點(diǎn)而被認(rèn)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于拉曼、光鑷及微流控技術(shù)研發(fā)了能夠原位、實(shí)時(shí)、快速地檢測(cè)并分選深海微生物的儀器設(shè)備，突破了拉曼檢測(cè)技術(shù)和光鑷分選技術(shù)在 1500米級(jí)深海的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)深海微生物的原位拉曼檢測(cè)與光鑷分選，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)深海極端環(huán)境原位檢測(cè)與分選深海微生物設(shè)備的空白。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(lán)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(cè)設(shè)備所面臨的工程問題。
項(xiàng)目研制過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)攻克了多項(xiàng)適用于深海微生物原位識(shí)別、檢測(cè)、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(chǎng)成像奠定基礎(chǔ)。模擬我國(guó)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(zhǎng)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(guò)率高達(dá)86%，工作距離達(dá)到8 mm，達(dá)到國(guó)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(chǎng)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(duì)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(cè)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(jìn)式生成對(duì)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(cè)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(hào)”TS2-38-1 航次，在我國(guó)南海某海域完成了1500米級(jí)海試試驗(yàn)。
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(lái)，隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)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(dú)特的作用，為人類探索深海奧秘貢獻(xiàn)力量。
素材來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
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