(批准时间:2021年 批准部门:辽宁省科技厅 主任:王俊生)
辽宁省海洋传感与智能检测技术重点实验室(以下简称重点实验室)是由辽宁省科技厅于2021年11月3日正式批准立项的省级重点实验室。
实验室定位为应用基础研究类省重点实验室,实验室围绕国家海洋强国战略和海运行业重大需求,利用光学、微纳机械、电子信息和环境生物领域的学科交叉优势,力求通过高灵敏度、高精度、快速的现场及在线检测手段,实现对船舶海洋微污染物的全范围监测预警。解决本领域国际前沿科学问题,提升我国海洋传感自主创新研发能力,培养具有研究和创新能力的高层次人才。
实验室属于星空手机版登录入口“双一流”学科重点建设6个方向中的“船舶污染防控节能技术”及“船舶运输安全保障”两个方向。主要涵盖船舶海洋污染介电泳分选及检测研究、船舶海洋污染物纳流控检测研究、微纳光纤传感与应用研究、船舶海洋污染计算光学及成像技术研究、船舶海洋污染遥感检测及海洋病媒生物识别以及船舶海洋污染电化学检测及处理研究。
方向一:船舶海洋污染介电泳分选及检测研究
研究内容:从介电泳分选与污染检测两个方向,探究基于介电泳微流控技术的微纳尺度微颗粒分选技术在海洋污染物分类、识别等的应用机理与优化策略,重点研究介电泳多物理场耦合作用下对复杂污染物的分选效率与影响机制;研发适用于海洋环境中微塑料、微藻细胞等的分选与检测系统,建立高灵敏度、高通量的污染物检测平台;并探讨微流控分选技术与多检测手段联用的结合方法,以及适应海洋特殊环境条件的分选与检测技术。
方向二:船舶海洋污染物纳流控检测研究
研究内容:通过设计多种材料、构型的微纳光子结构,实现对光场振幅、偏振、相位等参量的调控,进而研究高灵敏度的光学传感技术,实现对海洋毒素、微生物等目标物的传感检测。利用表面等离激元的亚波长光场局域能力,设计多类型的光学谐振腔、光传输波导等微纳光子结构,能实现纳米尺度下的激光输出和光传输,为全光通信技术提供新型、高性能的光学器件。
方向三:微纳光纤传感与应用研究
研究内容:在光纤表面沉积电介质纳米薄膜,激发损失模式共振效应,产生谐振谱,通过监测谐振波长的移动感知环境参数变化。建立了广义法布里-珀罗谐振模型,推导了谐振波长、灵敏度、谐振谱带宽和谐振谱深度的解析模型,制备了高性能折射率传感器件。
利用特种光纤集成敏感纳米材料,设计光纤干涉仪、表面等离激元共振传感器等光学架构,采用宽工作波段多模式解调方案,面向海洋环境等应用中物理、化学、生物参量检测研发新型高性能的光纤传感器件。
方向四:船舶海洋污染计算光学及成像技术研究
研究内容:从光学成像与图像处理两个方向,探究新型光电探测、激光探测等光学成像传感技术在海洋光学特性研究、海浪谱研究、信息传输特性研究、海洋参数测量等海洋重点研究领域的探测机理与应用方法,研发应用于海洋探测的光学传感测量技术和测量仪器,并探究与光学成像传感手段相适应的图像处理理论与方法。
方向五:船舶海洋污染遥感检测及海洋病媒生物识别
研究内容:该技术以深度学习算法为基础,提出了一种面向大幅宽遥感图像的舰船检测方法,主要技术手段包括包括:基于显著性视觉的候选区域定位技术;基于深度语义分割的舰船分类技术。以人工智能技术为手段,快速的识别病媒生物,可以加快海关筛查进程,有助于阻止外来入侵的蝇类。对保证农作物产量和预防疾病传播有着重大的意义。
方向六:船舶海洋污染电化学检测及处理研究
研究内容:基于电化学技术与微液滴技术的交叉融合,合成高灵敏度检测电极材料,利用污染物与电极的特异反应,将化学信号转换为可直接测定的电信号,实现对海洋污染物的特异性检测。基于电化学与生物电化学与电催化技术,原位提取海洋生物质能,并将转化的电能直接应用于污染物的监测与快速降解处理。
实验室主任王俊生,二级教授,博士生导师,辽宁省重点实验室负责人,大连市重点领域创新团队负责人,主要从事光电传感与微流控芯片技术及其在船舶海洋环境中的应用基础研究,长期致力于船舶港口海洋环境感知理论、技术及设备研发,入选交通运输行业中青年科技领军人才、辽宁省“兴辽英才计划”科技创新领军人才、“首批辽宁省“兴辽英才计划-青年拔尖人才”、辽宁省“百千万人才工程”百层次,大连市杰出青年科技人才支持计划。研发了基于光电微纳传感的生物污染物快速检测成套装备,应用于海事、海关检疫检验、海产养殖、污染物检测、生物医药卫生等领域,获得辽宁省技术发明一等奖、中国航海学会技术发明一等奖、中国海洋工程科学技术一等奖、中国创造学会创造成果奖一等奖、中国造船学会创新团队奖(团队负责人)、中国航海科技突出贡献奖、中国专利奖等奖项17项。担任国家重点研发项目指南编制专家/会评专家、交通运输部科技专家库专家,及数十个国际学术期刊审稿人及编委。承担了国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金项目和省部级重点项目33项。发表论文130余篇,Q1区论文71篇,中科院TOP期刊34篇、ESI高被引论文3篇、热点论文1篇,主编专著1部,研究成果得到了包括数十位国内外院士和国际学会Fellow的广泛关注和认可。以第一发明人获授权国家发明专利34项、国际专利1项,专利成果转化4项,参与制定国际标准化组织ISO提案、国际海事组织IMO提案、国家行业标准、团体标准等提案标准5项。
实验室自批建以来,荣获辽宁省技术发明一等奖(微流控生物污染物快速检测成套技术装备及应用,2020年)、中国航海学会技术发明一等奖(船舶压载水采样及检测成套技术装备,2020年)、中国海洋工程科学技术一等奖(基于微流控芯片的微颗粒检测技术与应用,2019年)、中国创造学会创造成果奖一等奖(海洋微流控传感器技术装备及应用,2024年)、中国造船学会创新团队奖(团队负责人)(星空手机版登录入口海洋传感与智能检测技术创新团队,2023年)、中国航海科技突出贡献奖、中国专利奖(基于气液界面单细胞捕获及叶绿素荧光表征的单微藻细胞活性动态监测新方法与装置,2022年)、中国仪器仪表学会科技进步二等奖(海运生物入侵灾害防控关键技术装备,2022年)等奖项18项。
主持国家重点研发计划课题2项、国家自然科学基金8项,省部级项目13项及其他项目18项,科研经费2000余万元.
一项科技成果转化,专利“一种基于微液滴控制芯片的离子选择膜制备装置及方法”转化,转化金额101.75万。
研发了海洋典型微生物现场快速检测成套技术装备
压载水快速采样浓缩设备。为国际首款全生物信息自动定量的压载水快速采样浓缩设备,在不破坏生物体条件下,目标样品回收率超过85%,满足检验检疫需求。首次突破了浮游生物多级过滤浓缩、束状管形滤膜双滤芯交替切向过滤、无切力隔膜泵双循环蠕动反馈控制等技术。
(2)微流控藻类活性现场快速检测设备。为国内唯一具有完全自主知识产权的压载水快检设备,检测精度达到1个/10 mL,优于IMO标准的100倍,检测时间缩短至5-8 min,远低于IMO公约30 min的要求。首次提出了单微藻细胞活性表征新方法,突破了光激发单微藻活性定量检测、微流控芯片大规模固化技术等技术。
(3)微流控细胞快速检测设备。为国际首套全样本检测的快速分析设备,识别精度达到0.5 μm,是国际同类设备的最高精度。首次研发了流式细胞检测微流控芯片,突破了光流控细胞显微成像、生物样本自动上样平铺、高通量细胞计数等技术。
(4)微流控细菌快速检测设备。为国际首款高灵敏度阻抗脉冲细菌快检设备,实现了细菌数量和粒径的现场快速检测。仅需10 μL样品,30 s即可检测出结果。首次提出了高灵敏度微流控芯片阻抗脉冲传感方法,突破了微通道与细菌表面触碰感应、微通道聚焦、微流控芯片上微弱脉冲信号提取、微流控芯片生化检测等技术。
(5)船舶压载水微生物灭活与原位检测一体化设备。设备在实现船舶压载水中有毒微藻及外来入侵微生物等的原位流动式灭活处理,并在处理过后对处理效果进行原位检测。避免了压载水取样送检产生的成本和误差。设备应用膜电耦合技术进行微藻灭活,灭活率达到99.9%以上,并实现了灭活藻细胞及其代谢产物的原位同步检监测。
图1 实验室自主研发设备
实验室现有固定人员37人,教授10人,副教授13人,博士比例达到97%
方向一负责人,赵凯,大连市引进中国籍外高层次人才、大连市高层次人才,
方向二负责人,林远海,国家青年拔尖人才,
方向三负责人,张旭晖、赵万明,国大连市高层次人才
方向四负责人,宋明珠,大连市高层次人才、大连市紧缺人才,
方向五负责人,王月竹,中国科协青年托举人才、大连市引进高层次人才、大连市紧缺人才、星空手机版登录入口星海工程人才计划
方向六负责人,陈彦彤,星空手机版登录入口星海工程人才计划、大连市高层次人才
王俊生,办公邮箱wangjsh@dlmu.edu.cn
王月竹,办公邮箱wangyuezhu@dlmu.edu.cn
(以上数据更新时间为2024年12月)