昆明盤龍江硅藻研究：基于飛納臺式掃描電鏡的硅藻全自動檢測系統(tǒng)

硅藻是一種水生單細胞生物，廣泛分布于江河、湖泊、水庫、池塘等自然水體，由于硅殼由二氧化硅和果膠組成，硅藻的外形具有穩(wěn)定性、特定性和多樣性、是進行硅藻種屬鑒定的重要依據(jù)。研究表明硅藻的生長和分布具有較強的地域性，對不同地域的硅藻在種群分布和外形特征上均會出現(xiàn)不同的地域特點。

昆明盤龍江流域水體中的硅藻研究過去停留在光學(xué)顯微鏡檢測，反映出的形態(tài)特征有限，區(qū)別判斷準(zhǔn)確率不高。

本次研究，昆明盤龍江的研究人員采用復(fù)納科技掃描電鏡的硅藻全自動檢測系統(tǒng)對盤龍江流域的硅藻進行全自動掃描識別，定期跟蹤檢測和分析，該研究補充了硅藻形態(tài)、分類等多方面研究的空白。

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該項目使用 GA / T1662-2019《法庭醫(yī)學(xué)硅藻檢驗技術(shù)規(guī)范微波消解-真空抽濾-顯微鏡法》處理后，分析水樣內(nèi)硅藻形態(tài)、種屬、并通過硅藻全自動檢測系統(tǒng)拍攝掃描電鏡圖像，依據(jù)經(jīng)典分類系統(tǒng)，主要基于硅藻形態(tài)學(xué)特征，包括殼面的形狀、隔片、和偽隔片之有無、眼點的有無、錐突之有無、線紋和點紋的分布和形式、殼縫的結(jié)構(gòu)、環(huán)帶的特征等。參考《中國淡水藻志》，將硅藻確定為門，其下分中心綱和羽紋綱，綱下分目、科、屬、種的分類系統(tǒng)，通過掃描電鏡以及一系列的科學(xué)研究，將盤龍江流域硅藻進行了系統(tǒng)翔實的分類，可作為生態(tài)環(huán)保，水質(zhì)檢測，污染治理，以及法醫(yī)研究溺亡診斷的參考資料。

該書對硅藻的分類如下圖所示，每目下還對科、屬進行了詳細的分類，可作為硅藻研究分類標(biāo)準(zhǔn)的參考資料，詳情請查閱原著。

復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司（以下簡稱“復(fù)納科技"）自 2018 年開始硅藻檢測自動化系統(tǒng)的研發(fā)工作，相繼推出 DiatomScope 自動化掃描系統(tǒng)，DiatomAI 人工智能硅藻識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

1. 系統(tǒng)基于飛納臺式掃描電鏡，具有防磁防震功能，對安裝環(huán)境無特殊要求。常規(guī)實驗室環(huán)境，僅需要一張實驗桌即可安裝，即使放置在高樓層，也無需擔(dān)憂震動問題，為野外工作提供了可能性；

2. 采用高亮度、長壽命 CeB6 晶體燈絲，不僅能輕松拍攝出高清硅藻電鏡圖像，還免去了頻繁更換燈絲的煩惱，省心又省力；

3. 無人值守、多任務(wù)并行自動化程序，輕松設(shè)置掃描參數(shù)（樣品類型、放大倍數(shù)、掃描模式等），系統(tǒng)自動完成多樣品、多放大倍數(shù)的掃描工作，極大的節(jié)省了人工觀察樣品的時間；

4. 大樣品倉室，100*100mm，一次可放置 9 個直徑一英寸樣品并完成自動拍攝；

5. 具有精確的位置追溯功能，方便硅藻定位及復(fù)查；

6. 極快的 AI 速率，完成自動統(tǒng)計與分類工作。

在《昆明盤龍江生態(tài)環(huán)境硅藻學(xué)圖譜》編撰過程中，復(fù)納科技硅藻全自動檢測系統(tǒng)以其產(chǎn)品優(yōu)勢，提供了有力的技術(shù)支持，以及數(shù)量龐大、質(zhì)量高清的原始圖像資料，助力盤龍江硅藻研究。此外，復(fù)納科技也希望與更多硅藻相關(guān)研究單位進行密切合作，促進硅藻自動化檢測系統(tǒng)的完善與升級，幫助用戶實現(xiàn)更高效、更智能、更準(zhǔn)確的硅藻檢測目標(biāo)。

以上案例圖片，均出自《昆明盤龍江生態(tài)環(huán)境硅藻學(xué)圖譜》，查看更多種類硅藻圖片，可自行訂閱：

硅藻研究在公安刑事技術(shù)方面，為水中尸體的死因判明、溺水死因判斷提供重要參考依據(jù)，對提升法醫(yī)學(xué)水平具有重大意義。本書介紹了硅藻學(xué)的知識和概念，硅藻的常用分類方法，硅藻研究的運用和作用，硅藻對生態(tài)的影響，以及應(yīng)用人工智能技術(shù)對硅藻形態(tài)進行自動識別和計數(shù)的新方法、生態(tài)環(huán)境建模的相關(guān)知識。展示了昆明市盤龍江流域硅藻研究狀況，以及科研團隊開展云南省刑事科學(xué)技術(shù)重點實驗室創(chuàng)新研究基金計劃項目（YNPC- S202007）的研究成果。