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微藻细胞可见光-荧光显微成像技术研究
| 论文题名： | 微藻细胞可见光-荧光显微成像技术研究 |
| 关键词： | 船舶压载水;微藻细胞;微生物检测;荧光显微成像;可见光成像 |
| 摘要： | 在建设海洋强国战略背景下，由于远洋运输具有稳定可靠、运载货物量大等特点，航运事业已经发展成为我国进出口贸易的主要运输形式。近年来随着世界贸易及我国经济的飞速发展，来往于全球航线上的各类远洋船舶却带来了外来生物入侵等较为严重的生态环境问题：船舶压载水中含有各类浮游生物、细菌及其它微生物，如不经过检测处理必定会对其接收处的海洋环境造成灾难性影响。由于微藻是船舶压载水中所含的主要生物，所以对其检测处理是关系到海洋环境保护及港口检验能力等方面的关键问题。 目前的船舶压载水微藻等微生物检测方法不仅存在检测步骤繁琐、检测成本高等缺点，而且不能进行现场快速检测使得检测精度也受到影响。本文采用一种捕捉微藻细胞在明场下（宽带照明）显微图像与激发光下微藻细胞内在叶绿素荧光图像相结合的方法，以明场图像获取微藻细胞轮廓及外形信息，以荧光图像获取细胞活性信息，以经典图像配准融合算法将两者信息融合实现对微藻细胞种类、活性和浓度的同时检测；并在实验室条件下，围绕具有成本效益和便携性的硬件设计完成了基于上述原理的低成本、小型化、便携式的可见光-荧光显微成像原理样机。通过3D打印技术对各模块进行了实物制作，并集成测试了系统，确定系统参数并验证系统成像检测能力；以聚苯乙烯颗粒和四种压载水中典型微藻（金藻、扁藻、塔胞藻和利马原甲藻）作为实验样品进行检测，并利用所设计的样机与商用化显微镜进行了对比实验分析。实验结果表明，采用自主研发的原理样机能够根据明场和荧光双图像快速准确地对船舶压载水中微藻细胞的种类、尺寸、浓度做出判断，体积小重量轻，便于携带用于现场快检；系统分辨率可达2.2μm，视野范围为15.4mm2，放大倍数与10x显微物镜成像效果相当，检测准确率和商业化显微镜实验结果一致。本文通过化学法对微藻进行灭活处理并获得了叶绿素荧光信号强度与细胞活性的关系；同时利用计数算法以五种不同浓度的溶液对船舶压载水中微藻灭活效果进行了评估。本文的研究成果在规范船舶压载水排放等方面具有重要意义，为我国船舶压载水检测提供技术支持。 |
| 作者： | 王天麒 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 王俊生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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