深海是一个高压、低温、黑暗、高盐、寡营养的环境,深海海水中的气体成分可以在一定程度上标识深海资源的蕴藏量,追踪海水中气体浓度的异常分布特征,有助于识别海底的热液活动和寻找天然气水合物等资源。深海是一个天然的药物宝库,深海环境里含有极为特殊的生物结构和具备某些地面生物不具备的基因及特殊的代谢调控机制和代谢产物,这些生物和产物是开发新的生物活性物质的重要资源。因此,实现对深海资源的分层采样具有重大的科学研究意义。本课题是在浙江大学研制的海水分层气密不保压采样系统的基础上展开和进行的,首先设计了海水分层气密采样系统的可浮动自锁装置,可浮动自锁式深海气密采水器克服了国外气密保压采水器结构复杂,密封技术难的缺陷,同时又弥补了气密不保压采水器耐压能力低、可靠性不高的不足,具有较高的耐压能力和良好的气密性,保证了对深海海水气密采样的可靠性,为我国探寻海底热液活动和天然气水合物等资源提供了技术支撑。其次,提出两种分层采样多通道换向阀的设计原理,借助于有限元方法,分析了平面密封多通道换向阀的密封性能,其密封能力与密封面承受的外载荷成正比关系,换向驱动力矩与外载荷成正比；从理论上和流场分布两个角度分析了间隙密封多通道换向阀的间隙流量造成的通道间的交叉污染问题和对采样通道污染的影响程度,并运用实验加以验证,对比分析了基于这两种阀所设计的深海微生物分层采样系统的优缺点。最后,设计了深海微生物采样器与海水分层气密采样系统集成的通讯电路,有效地解决了温盐深测量仪(CTD)同时搭载气密采水器和微生物采样器进行采样时两个下位机不能兼容向上位机发送数据的问题,为温盐深测量仪(CTD)同时搭载不同类型的采样器进行采样,提供了技术参考。