海洋生物采样工具 -海洋监测规范第五部分

$ ?7 ~- H. H" S6 f

广阔的海洋是地球上最大也是最少被探索的环境，估计有一百万种尚未被描述的物种。然而，这些生物中有许多是软体动物，如水母，它们很难被现有的水下工具捕捉到，主要是因为现有的这些捕捉工具在整个捕捉过程中往往会破坏它们柔软和脆弱的身体，这对生物科学家开展后续研究造成了很大的障碍。美国哈佛大学威斯仿生工程和研究所网站wyss.harvard.edu 2018年7月18日刊登了一篇由林赛·布劳内尔写的文章，介绍了一种令生物研究科学家非常兴奋的新型深海可折叠多面体取样器，可方便地捕捉和释放水下微生物。该取样器是由美国哈佛大学威斯学院(Wyss Institute)、约翰·a·保尔森(John a . Paulson)工程与应用科学学院(SEAS)以及拉德克里夫高级研究院的研究人员共同开发的一种新设备，研究人员开发的一种新颖的、受到折纸启发设计出的取样器可以安全地捕捉和释放水母、乌贼和章鱼等脆弱的海洋生物，而不会对它们造成任何伤害。这项研究成果已经发表在《科学机器人学》杂志上。

将折叠属性应用于水下样本采集的想法始于2014年，该装置的发明者哈佛大学威斯研究所的科学家Zhi Ern Teoh说：“我在威斯研究所亲手建造微型机器人，这是一项非常艰苦而枯燥乏味的工作。我想知道有没有办法用马达将平面折叠成三维形状。” 答案显然是他做到了。Teoh团队制造的装置由5个相同的用聚合材料3d打印的“花瓣”组成，将这些“花瓣”附着在一系列旋转关节上，这些关节连接在一起形成一个支架。利用一个单独的马达将扭矩施加到5个“花瓣”的连接处，使整个结构围绕它的关节旋转并折叠成一个中空的正十二面体（看起来几乎是一个圆形盒子），使它获得了旋转驱动十二面体（RAD）这个名字。RAD设计的关键是折叠完全是由关节的设计和花瓣本身的形状决定的，不需要其他输入。

" M+ o( I) E+ b* e

研究小组在康涅狄格州神秘水族馆对RAD采样器进行了测试，成功地捕捉并释放了月亮水母。之后经过适当改进后，RAD取样器被安装在一个由蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI)提供的水下遥控潜水器上，在加州海岸外的真实海域中，在水下深度为500 - 700米范围内，用遥控潜水器对其进行测试。该团队在并没有造成任何伤害的情况下成功捕捉和释放了像乌贼和水母这样的软组织生物。

0 h O4 _: f8 w! z9 h

Zhi Ern Teoh博士测试了安装在ROV潜水器上的RAD采样器，然后将其部署到加利福尼亚州蒙特雷峡谷的太平洋中

Teoh说：“RAD采样器的设计非常适合深海的艰难环境，因为它操控非常简单，因此对生物和环境都不会造成很大的破坏。此外，RAD采样器是模块化设计的，便于损坏时及时维修而后继续开展作业。”他还指出，建造一个更大的或类似的、在太空工作的设备也是可行的。至于目前的应用，如海洋生物的取样，这些设备也可以很容易地通过增加相机和其他工具或传感器得到改善。Teoh和他的同事正在计划设计一个更为坚固的版本，更适合于高强度作业，比如海洋地质学研究。研究人员还为RAD设想了一种更为先进的版本，其配备了摄像头和各种传感器，还包括一个DNA测序仪，以便其在捕获到软体动物的同时，收集体型大小、特性和基因组等信息，然后再放生，就像绑架水下外星人一样。随着研究的进展，我们相信RAD采样器及改进型将有更加广泛的应用。

0 i) f* |6 ^$ c0 b& A

8 a$ J6 o* E- N5 @' _* J0 t

RAD采样器是一种用于研究软体海洋生物的旋转驱动装置

5 w. r4 R$ T* `1 o1 Y, i * x4 ]8 i+ J& L- q3 j& \, i- Q, @