中科院海洋所获美国专利：模块化深海坐底观测系统实现“现场研究”

近日，远在大洋彼岸的美国专利商标局，向青岛发来一份授权证书。

这份跨越了东西半球的知识产权“通行证”，见证了中国科学院海洋研究所的技术突破——其自主研发的“模块化可重构长期原位监测装置及监测方法”，于2026年2月3日正式获得美国专利授权（专利号：US12540852 B2）。这也意味着，这项我国自主创新的深海探测技术，成功拿到了国际知识产权的“金名片”。

从“采样带回”到“现场研究”的跨越

深海探测工作长期面临一个尴尬处境：科学家想研究海底热液区、冷泉区的真实状态，却只能靠取样带回实验室分析，样品上浮过程中的压力变化、温度波动，使得原本的环境信息早已失真。海洋所于2022年在南海冷泉区域成功构建的“深海原位光谱实验室”，目标正是打破这种局限——把实验室搬到海底，实现长期驻留、自主运行、智能响应。

但深海极端环境下的长期原位观测，是世界性难题。传统监测设备功能单一，布放后无法调整，回收风险高，一套设备花几百万元甚至更多投下去，万一出问题，可能连捞回来都难。

海洋所科研团队给出的解法是：“模块化可重构”。

像搭积木一样搭深海平台

这套系统的核心设计理念很直接：把深海坐底观测平台做成可拼接的模块。也就是说，如果需要监测热液，就装上拉曼光谱模块；若需要分析冷泉，就换上相应的传感器。不同模块能够自由组合，使系统可以像搭积木一样适配不同任务需求。

其中，更关键的是“可重构”的概念。设备布放后，如果科研目标调整，或者某个模块故障，就可以通过水下机器人进行现场更换。这代表着，过去那种“一锤子买卖”式的布放模式被打破，深海观测平台第一次具备了“可维护性”。

这套系统的第一发明人是海洋所正高级工程师栾振东，崂山实验室张鑫研究员、海洋所杜增丰副研究员等团队成员联合研发，此系统是建设“深海原位光谱实验室”的核心支撑技术，2023年，相关研究成果曾作为封面文章发表于国际地学期刊《Deep-Sea Research Part I》，详细介绍了多代深海坐底长期观测系统（LOOP，Long-term Ocean Observation Platforms）在我国南海冷泉的连续布放应用。

海底的“眼睛”

技术的终点在海底。

据中国科学院海洋研究所披露，该装置已在南海、西太平洋等多个深海科考航次中成功应用，其中在南海冷泉区域的单次最长连续布放天数达659天（其中有效工作时间414天），累计水下布放时间1070天，在科考工作中发挥着重要作用：在海底热液区，它可以盯着高温流体的化学变化，在冷泉区，它可以记录着甲烷渗漏的周期规律，在深渊区，它可以承受着巨大水压，持续传回拉曼光谱原位分析数据。

这些数据支撑的是两个大方向：深海资源勘探和深海生态系统研究。热液区的金属硫化物、冷泉区的天然气水合物，都需要长期原位监测来摸清分布规律；而化能合成群落的演替过程，也只有靠长时序观测才能揭示机理。

为什么美国专利值得关注？

这是我国深海探测装备领域在国际知识产权竞争中拿下的“重要一城”。

美国专利商标局的授权，意味着这项技术通过了美国实审，其新颖性、创造性、实用性得到国际认可，对于后续技术输出、装备出口、国际合作等一系列操作，这张证书都是重要的“敲门砖”。

而更深一层的信号是，中国深海装备正在从“跟跑”向“并跑”转变——过去我们买国外的深海设备，现在我们的技术反向输出，开始布局全球知识产权。

就在同一时期，与海洋所紧密合作的崂山实验室也在深海原位探测领域取得突破——成功研制国际首套深海原位多光谱仪RaLL，首次实现深海极端环境下气体、离子、金属元素与生物分子的同步探测。这套系统同样集成了拉曼光谱技术，相关成果发表于《环境科学与技术》和《工程杂志》。

两条技术路线，指向同一个方向：让深海探测从“看得见”走向“看得清”，从“短时采样”走向“长期在场”。

下一步：从技术到体系

美国专利授权后，团队的下一步方向是什么？

专利证书只是起点，从实验室样机到工程化产品，从单点应用到网络化布放，还有很长的路要走，但可以明确的是，这套“模块化可重构”的设计理念，正在推动我国深海探测装备向标准化、系列化方向发展。

当深海坐底平台能像乐高一样自由组合，当不同光谱技术能集成在同一套系统里，当长期原位数据开始源源不断汇入数据库——我们对深海的认知，正在被重新定义。

正如“深海原位光谱实验室”的目标所言：推动深海科学从“采样带回”向“现场原位研究”转变。这张美国专利证书，就是转变路上的一个注脚。