全海深宏生物保压取样装置设计与实验研究

针对非保压取样方法难以获取高质量生物样本的问题,提出全海深宏生物保压取样器. 考虑海上布放对装置质量的限制,提出中空式活塞取样结构. 针对深海的超高压环境,分析常规蓄能器设计中理想气体状态方程的不适应性,提出基于真实气体状态的设计方法. 针对密封圈移动引起的压降,设计液体主动补偿技术. 内压试验结果表明,保压筒和取样活塞具有足够的强度和良好的密封性. 高压舱测试表明,提出的取样系统在高压下可以稳定工作,设计的压力补偿系统能够显著地提高取样器的保压性能. 取样器在马里亚纳海沟深度超过10 800 m深度时进行2次原位实验,共获取端足类生物保压样品174只.     

基于MEMS传感阵列的海底地形形变原位监测装置

为了满足南海天然气水合物资源试采环境评价的迫切需要,提出基于微机电系统（MEMS）传感阵列的海底地形形变监测技术及装置. 开发基于MEMS传感阵列的多点同步采集系统,在实验室理想环境测试中,实现 $ 30\;{{\rm{m}}}\times 30\;\mathrm{m} $区域的地形原位监测,地形形变监测分辨率优于5 cm且监测误差小于13 mm. 构建三维海底地形变形矢量模型,利用MEMS传感器的扭转角和各节的长度确定传感阵列变形后的空间位置,采用细分算法拟合获得地形的表面形态. 所提海底地形形变监测装置在水深为1 203 m的天然气水合物试采区完成连续6个月的原位监测. 海试结果表明,MEMS传感阵列观测到的地形最大沉降量为2 cm,最大抬升量为10 cm.     

乳晕入路切除乳腺良性肿块的疗效分析

目的为了保持女性乳腺良性肿块切除术后乳房的完美造型,探讨乳晕入路切除术的临床应用价值,特别是当肿块>2cm应用mammotome微创旋切技术无法切除时,此方法更具优越性,既经济、美观又彻底清除肿块。方法选择乳晕切口,用低脓度麻醉药注射到乳腺浅筋膜层,钝性分离到达肿块周围切除乳腺良性肿块,共计162例,术后不放置引流,切口用可吸收线做皮内连续缝合。结果本组162例临床追踪观察1～3年,术后乳房恢复完好如初,不但保留乳头原有功能且几乎看不到手术痕迹。     

沉积物上覆水界面取样器及配套转移装置设计

针对甲烷渗漏区渗漏通量的计算、非保压非气密取样设备导致的样品气体散失、微生物死亡和有机成分分解等问题，设计一种基于重载遥控无人潜水器（ROV）机械手操作的3 000 m级沉积物含上覆水保压取样器，以及与取样器配套的保压分离转移装置.该取样器可以实现样品的低扰动原位封装.在保压的工况下，转移装置可以实现上覆水的分离以及沉积物至不同培养釜的转移.基于阈值压力可调的泄压阀，保压转移装置通过压缩内部体积转移上覆水和通过二次取样转移沉积物.结果表明：取样器在南海的3次海试中分别获得了超过700 mL的保压样品，在3 000 m的海试中2 h压降仅为1.53 MPa，海试验证了取样器的取样率及保压能力.在30 MPa高压工况下，转移装置完成了沉积物及上覆水分离转移，在转移过程中保持压力波动不超过4.8%.在转移完成后，培养釜中样品的压力相对于取样器中的样品初始压力下降仅为4.7%.     

全海深沉积物保压取样装置设计及试验研究

为了实现全海深沉积物保压取样,提出基于着陆器的自密封式全海深沉积物保压取样系统。针对着陆器承载能力有限的问题,设计了花瓣压缩环形取样、下端自封闭、两端自平衡的新型取样机构,避免了传统大口径球阀的设计。对取样器贯入过程进行分析,计算最大贯入力的值为786.5N,为验证计算结果,搭建了试验台架以模拟沉积物的取样过程,在不同性质的粘土中测试了取样性能和贯入力,试验结果与计算结果基本相符合。贯入-取样测试结果还表明,对于塑性和硬塑性粘土,所提出的取样机构具有较好的取样效果,而对于流塑性粘土,取样器的取样效果较差。基于所得的贯入力设计了传动和驱动机构,对驱动电机进行了选型和封装。为验证取样器在高压下的工作稳定性及保压性能,在60MPa和100MPa高压舱内进行了多次测试,试验结果表明,取样器能够保持测试压力的80%以上。最后,在中国2021大洋科考TS21航次中,搭载“奋斗者号”载人潜器在西菲律宾盆区和马里亚纳海沟进行了三次原位测试,所提出的取样器均完成保压取样任务,共获取保压沉积物样品710ml。本研究所提出的全海深沉积物保压取样系统,包括新型超高压保压取样机构设计,充油电机的封装技术,全海深保压取样器压力补偿技术等,为类似系统的设计提供了理论和工程基础,可广泛应用于其他深海保压取样系统。