基因检测(Genetic Test)则是指通过人体液、细胞、血液对DNA进行检测的一项技术。人们通过特定设备对DNA分子作检测后,分析其所含的基因类型和基因缺陷及表达功能是否正常,以此了解自己的基因信息,明确病因或患某种疾病的风险。目前基因检测技术可以分为三个级别,分别是科研级、临床级、消费级。人们常在社交媒体中听到的祖源分析、运动基因、皮肤特性、儿童天赋、代谢情况等,都属于消费级基因检测(Direct-To-Consumer Genetic Test)。2013年iDNA/360基因创立,消费基因检测服务出现,定价多在2000元左右,标志着我国消费基因的萌芽,2019年我国消费基因进入观察期。我国消费基因用户规模总体呈高速增长态势,2019年用户规模近万。其中用户以女性和已婚有子用户为主,年龄集中在26-35岁,学历主要为本科和大专。我国消费基因用户了解基因检测的主要依赖于日常社交和医院、体检机构等。
2019年我国消费基因进入观察期
我国消费基因较国外发展较晚,2013年iDNA/360基因创立,消费基因检测服务出现,定价多在2000元左右,标志着我国消费基因的萌芽;后随着微基因、魔方/水母/各色等先后成立,消费基因市场价格大幅下降;2019年我国消费基因进入观察期。
我国消费基因用户规模总体呈高速增长态势,2019年用户规模近万
据统计,2016-2018年期间我国消费基因用户规模总体呈逐年增长态势,年均高速高达223%,2019年我国消费基因用户规模近万。
我国消费基因用户以女性和已婚有子用户为主
2019年我国消费基因用户主要以女性为主,女性比重高达;在婚育方面,主要以已婚有子为主,比重高达。
我国消费基因用户年龄集中在26-35岁,学历主要为本科和大专
2019年我国消费基因用户在年龄方面主要集中在26-35岁,其中26-30岁用户比重为,31-35岁用户比重为;在学历方面,用户主要为本科学历,比重高达,其次为大专学历,比重为。
我国消费基因用户了解基因检测的主要依赖于日常社交和医院、体检机构等
2019年我国消费基因用户最初得知基因检测的渠道主要是通过熟人介绍、产品官网、微信朋友圈及医院、体检中心等。其中熟人介绍最为普遍,的用户均是通过熟人介绍;12-14%的用户是通过产品官网和微信朋友圈;12%的用户是通过体检中心,的用户是通过医院。
基因检测在当前应用的主要手段是产前诊断遗传病诊断刑侦学检测等等,它的发展趋势可以为将来人们在生活中遇到的各种问题提供基因方面的帮助。
摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。
摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。
人类经过漫长的奋斗历程,在改造自然和发展经济方面建树了辉煌的业绩;与此同时,由于工业化过程中的处置失当,不合理地开发利用自然资源,以致造成了全球化的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成了严重的威胁。目前,世界范围内的环境压力有增无减,环境危机日益严重。初中生正处在掌握环境知识、养成良好环境习惯的重要时期,他们环保素质的高低对今后的生态环境有直接影响,因此在初中生物教学中加强环境教育十分重要。笔者结合自己的教学实际,就生物教学中如何加强环境教育谈点粗浅的体会。 立足课本以“纲”为纲,以“本”为本,是义务教育的基本要求和中心目标,也是对学生进行环境教育的前提和基础。在生物教学中,应对散见于各章节中的生态环境知识及“生物与环境”一章给予充分的重视,从内涵和外延两个方面分析基本概念,点拨指导训练学生说概念、比较概念、识记概念和运用概念;运用示意图和典型实例引导学生认识生物形态结构与功能之间、生活习性与环境之间以及生物与生物之间的关系,使学生逐步树立起生物与环境相适应的科学观点;通过识记、理解、综合应用及实际操作,培养学生对环境问题的兴趣,并训练其观察能力、记忆能力和想像思维能力,培养学生客观求实、崇高理性、崇尚实验的科学精神,最终达到“课本奠基”的目标。略加延伸生物教材内容十分丰富,但受学时及篇幅限制,有关生态环境方面的内容叙述往往十分简约,教学中如果“照本宣科”就难以达到预期目的;相反若在教学中对有关叙述略加延伸,会取得较好效果。 如在讲授“光合作用的意义”时,可对光合作用吸收二氧化碳放出氧气作如下延伸:通常1公顷的阔叶林,在生长季节,每天可吸收1000kg二氧化碳,释放750kg氧气,如果以成人每天呼吸需要消耗0 75kg氧气,排出0 9kg二氧化碳计算,城市居民每人平均有10m2的林木面积,就能得到充足的氧气供应,并足以消除二氧化碳的危害。 又如对“青蛙捕食”可作如下延伸:据测定,1只泽蛙1天可食虫266只,如按每天平均吃虫量50只统计,每亩稻田有1000只泽蛙,每天可消灭二化螟、三化螟等害虫达5万多只。延伸是对教材叙述的“展开”或“例说”,恰当运用可使生态环境知识进一步具体化、直观化,生动有趣味,学生喜闻乐见,但在运用中不可“画蛇添足”或“本末倒置”。适当引入教学中,一些抽象或复杂的环境问题初中生不易接受,成为教学的难点,还有一些比较重要的环境知识点比较隐蔽,容易被忽视,成为教学的“盲点”。将课外一些环境知识适当引入,可帮助学生理解难点,重视“盲点”,并能激发学生的学习兴趣,开扩视野,丰富知识。如在讲授“合理灌溉”时,为教育学生节约用水,可引入:农业灌溉用水量很大,据在华北地区调查,种1亩蔬菜大约需水×104kg~×104kg,每亩小麦需水4×104kg~5×104kg,1亩棉花需水×104kg~5×104kg。灌溉应采取“滴灌”或“喷灌”,不应采取“大水漫灌”,以免造成浪费。 又如讲授“呼吸卫生”时可引入:一个成人每天通过鼻子呼吸新鲜空气大约2万多次,吸入空气量达15m3~20m3,约为每天所需食物和饮水重量的10倍,如果吸入的空气不清洁或含有有毒成分,对人体健康危害极大。在讲述人口问题时,可引入:地球上的食物充其量只能养活80亿人。我国科学家根据对国土资源、人口增长、生活资料增长和就业等问题的分析,认为我国适度人口总数为6 5亿~7亿,按照这个目标,我国现有人口已超出5亿,因此必须严格控制人口的自然增长,实行计划生育。 适当引入是对教材环境知识的丰富和补充,应防止牵强附会或引入过多,加重学生的学习负担。专题讲座教材具有一定的稳定性和滞后性,而环境问题却每日每时地在世界范围内发生着,为了引起学生对环境热点问题的关注,可以适时对学生进行专题讲座。如结合环境纪念日进行专题讲座。在植树节(3月12日)、水日(3月22日)、地球日(4月22日)、环境日(6月5日)、人口日(6月11日)、荒漠化日(6月17日)、土地日(6月25日)、清洁地球日(9月第三个周末)、世界粮食日(11月16日)举行相应的专题讲座;也可结合教材内容进行讲座,如在讲过“探索生物的奥秘”后可以“当今世界面临的四大问题”为专题进行讲座;在讲过“预防食物中毒”后可以“食物污染”为专题进行讲座;也可结合突发的重大生态事件进行专题讲座,如1998年七八月份我国发生了百年不遇的特大洪水,可及时向学生作“生态平衡不容破坏”的专题讲座。 积极实践根据教学内容,组织学生调查城镇或居民点的环境状况,观察小型冶炼厂、葡萄酒厂等企业污水的排放量及注入河流后引起河段的变化,观察生活垃圾随处堆放对水质、周围空气的污染及蚊蝇的可怕孳生等,组织学生清理“白色污染”、调查化肥农药农膜的使用情况等,指导学生课外阅读《寂静的春天》《环境保护》等科普读物,学用结合,提高实践的科学性和预见性。实践活动锻炼了学生的观察能力和动脑动手能力,使学生进一步明确环境污染的普遍性和严重性,从而激发他们的责任感和使命感,并为良好环境素质的养成打下坚实的基础。
第1章 疫苗的历史、发展和前景11.1 疫苗概念的产生及其历史11.2 疫苗的应用及其效果分析31.3 疫苗研究新技术的发展61.3.1 传统疫苗71.3.2 基因工程疫苗71.4 疫苗对消灭和控制动物传染病的发展前景8参考文献8第2章 疫苗免疫学基本理论92.1 疫苗相关免疫学基础92.1.1 免疫系统92.1.2 免疫器官92.1.3 免疫细胞112.1.4 抗原132.1.5 抗体152.1.6 免疫球蛋白的基本结构和功能162.2 免疫应答的基本过程172.2.1 非特异性免疫应答172.2.2 特异性免疫应答192.3 疫苗有效免疫反应的基本要素222.3.1 抗原方面的因素222.3.2 机体方面的因素222.3.3 免疫方法的影响232.4 疫苗免疫的主动免疫反应232.4.1 抗原提呈232.4.2 抗原竞争242.4.3 体液免疫和细胞免疫反应的动态变化252.4.4 免疫反应的调节252.4.5 免疫记忆和免疫促进效应262.4.6 全身性免疫、局部免疫和初乳免疫272.4.7 被动免疫28参考文献28第3章 疫苗佐剂303.1 疫苗佐剂的作用机理303.1.1 调节免疫303.1.2 提呈抗原313.1.3 细胞毒性T细胞应答313.1.4 储存作用323.2 植物佐剂323.2.1 皂苷类323.2.2 免疫刺激复合物佐剂323.2.3 蜂胶佐剂333.2.4 香菇多糖343.2.5 云芝多糖343.2.6 黄芪多糖343.3 细菌佐剂353.3.1 脂多糖353.3.2 胞壁酰二肽及其衍生物353.3.3 霍乱毒素353.3.4 大肠杆菌不耐热肠毒素363.3.5 百日咳毒素363.3.6 短小棒状杆菌363.3.7 卡介苗373.3.8 单磷酰脂质A373.4 矿物油佐剂373.4.1 油乳剂373.4.2 MF59佐剂373.5 矿物盐佐剂383.5.1 铝佐剂(铝胶)383.5.2 磷酸钙佐剂393.5.3 氢氧化铁凝胶佐剂403.5.4 硒403.6 细胞因子佐剂403.6.1 白细胞介素?1413.6.2 白细胞介素?2413.6.3 白细胞介素?12413.6.4 粒细胞?巨噬细胞集落刺激因子413.6.5 干扰素423.6.6 其他细胞因子423.7 核酸佐剂433.7.1 免疫刺激序列(CpG基序)433.7.2 表达与免疫相关的细胞因子的核酸载体463.7.3 双链RNA463.8 投递系统473.9 新佐剂的选择和研究方向47参考文献49第4章 疫苗设计的技术基础514.1 经典疫苗及新型疫苗的技术特点514.1.1 经典疫苗的技术要点514.1.2 新型疫苗的特点524.2 当前疫苗研究的趋势524.2.1 新型疫苗的分子设计524.2.2 新型疫苗的规模化生产534.2.3 开发配套的鉴别诊断技术534.2.4 新型佐剂的使用534.2.5 动物用生物制品工程研究中心建设534.3 常规活疫苗的研发原则534.3.1 病原自然弱毒株534.3.2 异源免疫534.3.3 异源动物或细胞传代致弱544.3.4 改变体外培养传代环境544.4 基因工程疫苗及其研发原则544.4.1 亚单位疫苗及其研发原则544.4.2 基因缺失疫苗及其研发原则554.4.3 活载体疫苗及其研发原则554.4.4 核酸疫苗及其研发原则564.4.5 合成多肽疫苗及其研发原则584.4.6 T细胞疫苗604.5 基因工程疫苗设计中优化基因表达的关键因素614.5.1 密码子最佳化614.5.2 翻译终止效率624.5.3 真核细胞中的异源蛋白表达624.6 计算机辅助疫苗设计技术634.6.1 计算机辅助疫苗设计技术的原理与方法634.6.2 计算机辅助疫苗设计技术的应用与常用工具644.6.3 计算机辅助疫苗设计的产业前景654.7 利用免疫蛋白质组学方法筛选高效疫苗654.7.1 免疫蛋白质组学654.7.2 免疫蛋白质组学的技术体系664.7.3 免疫蛋白质组学在疫苗候选靶位筛选中的应用674.7.4 展望67参考文献68第5章 疫苗效果的免疫学评价695.1 疫苗开发的原则与开发步骤695.2 疫苗效果免疫学评价的一般原则695.2.1 方法695.2.2 安全性705.2.3 免疫效果705.2.4 保护效果705.2.5 流行病学评价705.3 疫苗效果的免疫学评价方法705.3.1 疫苗免疫效果的实验室评估705.3.2 疫苗免疫效果的临床评估735.4 疫苗效果的流行病学评价745.4.1 传染病的流行与疫苗的作用策略745.4.2 传染病的流行及其流行病学特征745.4.3 疫苗在控制传染病流行中的作用765.4.4 疫苗的免疫策略765.4.5 疫苗效果的流行病学指标775.4.6 疫苗效果调查的流行病学设计78参考文献79第6章 基因工程疫苗概述816.1 基因工程疫苗的概念816.2 基因工程亚单位疫苗826.2.1 细菌性疾病亚单位疫苗826.2.2 病毒性疾病亚单位疫苗836.2.3 激素亚单位疫苗836.3 基因突变疫苗及基因缺失疫苗836.4 基因工程活载体疫苗846.4.1 复制性活载体疫苗846.4.2 非复制性载体疫苗856.5 核酸疫苗856.6 转基因植物可食疫苗856.7 合成肽疫苗866.8 抗独特型疫苗876.9 畜禽基因工程疫苗产业发展现状与前景876.9.1 国际畜禽基因工程疫苗产业化现状886.9.2 国内畜禽基因工程疫苗产业化现状886.9.3 21世纪面临的机遇、挑战和策略89参考文献90第7章 基因工程亚单位疫苗927.1 基因工程亚单位疫苗的种类927.2 基因工程亚单位疫苗抗原基因的选择937.3 基因工程亚单位疫苗的抗原表达系统937.3.1 原核表达系统937.3.2 酵母表达系统967.3.3 昆虫细胞表达系统1017.3.4 哺乳动物细胞表达系统1047.4 外源蛋白表达操作案例1107.4.1 原核表达外源蛋白1107.4.2 毕赤酵母表达外源蛋白1117.4.3 昆虫细胞(Bac?to?Bac系统)表达外源蛋白1147.4.4 脂质体法转染真核细胞1157.5 亚单位疫苗研究与应用1157.5.1 原核表达系统在亚单位疫苗研究中的应用1157.5.2 真核表达系统在亚单位疫苗研究中的应用1167.6 展望117参考文献117第8章 转基因植物疫苗1198.1 植物生物反应器生产可食用疫苗研究进展1208.1.1 可食用疫苗的表达系统1208.1.2 可食用疫苗的可行性1218.2 转基因植物疫苗的载体系统1238.2.1 外源基因转移的植物病毒载体1238.2.2 外源基因转移的质粒载体1258.2.3 载体卡盒1308.2.4 载体构建中常用的选择标记基因及报告基因1318.2.5 外源基因的转化方法1358.2.6 转入基因的状况和表达以及基因沉默1458.3 转基因植物疫苗的植物受体系统1488.3.1 植物基因转化受体系统的类型及其特性1488.3.2 植物基因转化受体系统建立的程序1498.3.3 植物基因转化受体系统建立中常遇的问题1528.4 转基因植物操作案例1538.4.1 根癌农杆菌介导的基因转化方法1538.4.2 发根农杆菌介导的植物转化1618.4.3 基因枪轰击法(瞬时表达)1638.5 转基因植物疫苗存在的问题与对策1638.5.1 受体植物不理想1648.5.2 重组抗原蛋白表达量低1648.5.3 转基因植物疫苗的免疫原性弱1648.5.4 安全性问题1658.5.5 植物大量表达外源基因时出现长势弱的现象1658.5.6 口服时抗原的消化降解1658.5.7 重组蛋白的提纯1658.5.8 免疫耐受1658.6 展望166参考文献166第9章 病毒基因缺失疫苗1699.1 基因缺失疫苗研究概况1699.2 畜禽基因缺失疫苗制备原理与技术1719.2.1 疱疹病毒基因缺失疫苗的制备原理和方法1719.2.2 反转录病毒基因缺失疫苗的制备原理与方法1759.2.3 RNA病毒基因缺失疫苗的制备原理与方法1759.3 畜禽基因缺失疫苗的研究与应用现状1809.3.1 伪狂犬病基因缺失疫苗的研究1809.3.2 牛传染性鼻气管炎基因缺失疫苗的研究1809.3.3 马疱疹病毒基因缺失疫苗的研究1819.3.4 反转录病毒基因缺失疫苗的研究1819.3.5 RNA病毒基因缺失疫苗的研究1819.3.6 畜禽基因缺失疫苗的应用现状1829.4 畜禽基因缺失疫苗的展望182参考文献183第10章 病毒活载体疫苗18610.1 重组病毒活载体疫苗的技术特点18610.2 重组活载体疫苗的设计原则18710.2.1 抗原的选择18710.2.2 活载体的选择18710.2.3 转移载体的构建18810.2.4 外源基因插入位点的选择18810.3 痘病毒载体疫苗18810.3.1 痘病毒的分子生物学18910.3.2 痘苗病毒载体疫苗19010.3.3 禽痘病毒载体疫苗19510.4 疱疹病毒载体20910.4.1 伪狂犬病病毒载体疫苗20910.4.2 1型牛疱疹病毒载体疫苗21710.4.3 马立克病病毒载体21810.5 腺病毒22310.5.1 腺病毒载体的概述22310.5.2 腺病毒载体的构建22510.5.3 改进腺病毒载体的方法23110.5.4 展望23410.6 反转录病毒23510.6.1 反转录病毒概述23510.6.2 反转录病毒载体的包装原理23510.6.3 反转录病毒载体的分类23610.6.4 反转录病毒载体的构建23810.6.5 反转录病毒的优缺点23810.6.6 近年来反转录病毒载体的改进23910.6.7 展望24010.7 甲病毒RNA复制子疫苗24110.7.1 基本原理和特点24110.7.2 甲病毒复制子疫苗的优缺点24210.7.3 甲病毒复制子疫苗的免疫机理24210.7.4 几种主要的甲病毒RNA复制子24310.7.5 甲病毒表达载体构建策略24610.8 重组活载体疫苗的局限性24710.8.1 安全性24710.8.2 母源性抗体干扰24810.8.3 重组病毒的表达量24910.8.4 病原性及免疫效力24910.9 重组病毒活载体疫苗的发展方向249参考文献251第11章 细菌性载体疫苗25611.1 沙门菌载体25611.1.1 鼠伤寒沙门菌菌株特征25711.1.2 鼠伤寒沙门菌减毒株的构建原理25711.1.3 重组减毒鼠伤寒沙门菌疫苗构建及其免疫机制25711.1.4 重组鼠伤寒沙门菌株的构建方法26111.1.5 结语26411.2 重组BCG载体26511.2.1 重组BCG载体的优点26511.2.2 重组BCG载体的研究进展26511.2.3 rBCG诱导的免疫应答及免疫途径对免疫效果的影响26811.2.4 rBCG存在的一些问题26911.2.5 重组卡介苗菌株的构建方法26911.2.6 展望27311.3 乳酸菌(乳酸杆菌和乳酸乳球菌)载体27311.3.1 乳酸杆菌载体27411.3.2 乳酸乳球菌27911.4 弧菌载体疫苗28211.4.1 弧菌载体28211.4.2 适用减毒弧菌的表达系统28311.4.3 平衡致死质粒的保持28311.4.4 对细菌载体应用的更多考虑28411.5 志贺菌载体疫苗28511.5.1 志贺菌载体28511.5.2 志贺菌传递质粒DNA28511.6 李斯特菌载体28511.6.1 李斯特菌疫苗28611.6.2 李斯特菌载体28611.6.3 减毒李斯特菌在肿瘤治疗中的应用28611.6.4 李斯特菌传递质粒DNA28711.7 枯草芽孢杆菌整合载体28711.7.1 芽孢杆菌整合载体的研究历程28711.7.2 枯草芽孢杆菌整合载体的整合机理及方式28811.7.3 枯草芽孢杆菌整合载体疫苗的构建28911.7.4 芽孢杆菌整合载体的应用291参考文献291第12章 核酸疫苗29412.1 DNA疫苗的特点29512.1.1 DNA疫苗的主要优点29512.1.2 DNA疫苗的局限性29712.2 DNA疫苗的免疫应答机制29812.2.1 从诱导产生的免疫应答类型方面来探讨DNA免疫机制29912.2.2 从接种途径方面来探讨DNA免疫的机制30112.3 DNA疫苗的构建与评价30312.3.1 选择合适的目的基因和载体30412.3.2 DNA疫苗的构建30512.3.3 提高抗原蛋白表达量和免疫原性30512.3.4 验证抗原蛋白的表达情况30612.3.5 DNA疫苗的免疫学效果评价30612.3.6 安全性分析30712.4 提高DNA疫苗免疫效果的策略30712.4.1 编码抗原的目的基因的改造30712.4.2 疫苗质粒载体的选择和优化30812.4.3 基因佐剂30912.4.4 免疫途径和免疫方法31512.4.5 DNA疫苗免疫方式的改进31712.4.6 DNA疫苗的靶向策略31812.4.7 接种方案32112.4.8 疫苗剂型的改进32212.5 DNA疫苗在畜禽疾病控制中的应用研究与发展趋势32312.5.1 禽的相关DNA疫苗32312.5.2 猪的相关DNA疫苗32512.5.3 牛的相关DNA疫苗32612.5.4 犬的相关DNA疫苗32712.5.5 细菌病的DNA疫苗32712.5.6 寄生虫病的DNA疫苗32812.6 DNA疫苗的安全性问题32912.6.1 重组质粒能否整合到宿主细胞基因组中导致原癌基因的激活或抑癌基因的抑制32912.6.2 重组质粒能否诱导自身免疫反应,产生抗DNA抗体33012.6.3 重组质粒持续表达外源抗原能否产生不良后果33012.6.4 重组质粒能否具有生殖毒性33112.6.5 重组质粒与细胞因子合用能否导致其他风险33112.6.6 DNA疫苗标准化的问题33112.6.7 风险与效率比33212.7 结语332参考文献333第13章 A型流感病毒反向遗传学操作技术及其在疫苗研制过程中的应用33613.1 流感病毒的分子生物学33613.1.1 流感病毒的结构与编码蛋白的功能33613.1.2 流感病毒的复制33913.2 流感病毒反向遗传学技术的发展34113.2.1 借助辅助病毒拯救流感病毒34113.2.2 由克隆的基因拯救A型流感病毒34113.3 反向遗传学操作技术在流感病毒疫苗研究中的应用34413.3.1 弱毒流感疫苗株的拯救34413.3.2 病毒感染与疫苗免疫动物鉴别诊断34413.4 流感病毒8质粒系统实验操作方法34513.4.1 pHW2000双向转录载体34513.4.2 以pHW2000为载体的病毒拯救34613.5 展望347参考文献348第14章 新城疫病毒的反向遗传操作及其在新型疫苗研制中的应用34914.1 RNA病毒的反向遗传操作34914.1.1 概述34914.1.2 感染性分子克隆的构建35014.1.3 感染性分子克隆的体外操作35214.1.4 结语35314.2 新城疫病毒概述35314.2.1 新城疫病毒的生物学特性35414.2.2 新城疫病毒的分子生物学特性35714.2.3 新城疫的诊断、免疫与防制36114.3 新城疫病毒的反向遗传操作技术原理及操作36314.3.1 分子水平构建cDNA等元件36414.3.2 拯救过程36514.3.3 验证分析36614.3.4 操作过程的注意事项36714.4 反向遗传操作技术在新城疫病毒中的应用36714.4.1 研究结构和功能的关系36714.4.2 插入报告基因的重组病毒37114.4.3 标记疫苗/嵌合疫苗37214.4.4 禽用载体疫苗37314.4.5 用于人类传染病预防的疫苗载体37414.4.6 载体修饰用于肿瘤的治疗37614.4.7 结语378参考文献378第15章 细菌人工染色体技术及其在新型疫苗研制中的应用38215.1 细菌人工染色体技术的产生38215.2 细菌人工染色体的结构功能及其遗传特性38315.3 细菌人工染色体的构建策略及构建方法38415.3.1 细菌人工染色体的构建策略38415.3.2 细菌人工染色体的构建方法38515.4 细菌人工染色体的构建操作案例38715.4.1 材料38715.4.2 重组鸡马立克病病毒转移载体的构建38715.4.3 重组鸡马立克病病毒的获得38915.4.4 电转化感受态细胞DH10B的制备38915.4.5 BAC分子克隆化病毒的筛选38915.4.6 BAC?DNA拯救重组病毒生长特性的测定39015.5 细菌人工染色体作为疫苗的应用及探索39015.6 细菌人工染色体疫苗的修饰系统39315.6.1 Red/ET重组系统39315.6.2 Red/ET重组的机制39415.7 细菌人工染色体疫苗诱导机体免疫应答的机制39715.8 细菌人工染色体疫苗的优越性及其存在的不足39815.8.1 细菌人工染色体疫苗的优越性39815.8.2 细菌人工染色体疫苗存在的问题与对策39815.9 展望398参考文献399第16章 联合免疫40016.1 概述40016.2 联合疫苗的历史和发展40116.3 传统的联合疫苗40216.4 新型的联合疫苗40316.5 联合疫苗的制造和使用40516.6 展望407参考文献407……
随着时代的前进,集约化程度越来越高,疾病防控压力与日俱增,各种疾病防控压力越来越大!Bartha株于1961年由匈牙利学者Bartha分离,1979年,哈尔滨兽医研究所袁庆志将Bartha-K61种毒引进到国内,至今已有37年。2011年后伪狂犬变异毒株影响急剧增加,郭万柱教授、陈焕春院士曾先后开发出人工基因缺失疫苗SA215、HB-98和HB2000疫苗。HB-98已于2012年上市,SA215和HB2000两款疫苗于今年刚上市。与Bartha-K61自然基因缺失疫苗不同的是,上述三款疫苗均为人工基因缺失疫苗,HB-98是双基因缺失,而今年上市的SA215和HB2000则是三基因缺失疫苗,分别基于本土毒株闽A株和鄂A株研制。且基本属于2012年前的老毒株!童光志所在的上海兽医研究所团队分离到HeN1株、JS-2012株,哈尔滨兽医研究所仇华吉研究员团队分离到TJ株,南京农业大学姜平教授团队分离到ZJ01株,农业部兽用生物制品与化学药品重点实验室潘文等人分离到ZY-2014株。(这些属于新毒株)伪狂犬变异在2011年也开始曾容愚等人提出增加Bartha-K61株疫苗接种次数以提供更强和更持久保护。然而,业内对此说法不一。仇华吉研究员认为,从充分发挥药效角度看,增加免疫保护就像吃饭,不抗饿,就得多吃几碗。童光志则持不同意见:“加大剂量就能保护得很好不是那回事,因为毒株变异,就算加大剂量,也不能把变的那部分补回来。”杨汉春也认为,加大免疫频率不能让阳性场转阴,反而会导致免疫麻痹,伪狂犬疫苗只能阻止病毒的传播,不能完全将病毒清理。
一、基因疫苗的诞生自1796年英国医生琴娜(Jener)首次采用牛痘苗以来,疫苗已在世界范围内被广泛应用,200多年来各种疫苗已经帮助人类战胜了包括天花在内的多种传染病.然而,现有的疫苗主要有两种:第一种疫苗是传统疫苗,即弱毒活苗和灭活苗,如鸡新城疫弱毒苗,猪瘟灭活苗,它是直接将无毒或减毒的病原体作为疫苗接种到人或动物体内,刺激机体免疫系统产生特异性免疫应答,从而预防疾病的发生;第二种疫苗是基因工程苗,它是通过基因工程,先分离得到具有强烈免疫原性但无毒性的抗原蛋白的编码基因,然后导入表达载体中,再在宿主细胞表达出重组抗原蛋白,经分离纯化后的重组抗原蛋白作为疫苗接种如重组乙肝疫苗。但它存在一些不可忽视的缺陷如:灭活疫苗难以诱发细胞免疫,需多次免疫注射;亚单位疫苗免疫原性差;减毒活疫茵存在毒性回升的危险等问题.因此,现在对一些传染病仍缺乏相应的安全有效的疫苗. 第三代疫苗基因疫苗的问世,为解决这些难题带来了希望.基因疫苗(genetic vaccine)又称核酸疫苗(nucleic acid vaccine)或DNA疫苗,是在基因治疗(genetic therapy)技术的基础上发展而来的。基因治疗是从20世纪80年代发展起来用于预防和治疗疾病的最具革命性的生物医学医疗技术,其原理是将人或动物的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的。1990年Wolff JA等在进行基因治疗试验时,以裸DNA注射作对照,结果意外发现裸DNA可被骨骼肌细胞吸收并表达出外源性蛋白。1992年Tang 、 DC等首次证明经基因免疫产生的外源性蛋白质——人生长激素可刺激小鼠免疫系统产生特异性抗体,而且加强免疫后抗体效价增加,从而宣告基因疫苗的诞生。(注:1)概括起来,基因疫苗就是指将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的载体上,然后直接导入人或动物体内,让其在宿主细胞中表达抗原蛋白,该抗原蛋白可直接诱导机体产生免疫应答。抗原基因在一定时限内的持续表达,不断刺激机体免疫系统产生应答反应,从而达到预防疾病的目的。二、核酸免疫的作用机理目前对核酸免疫作用机理的认识主要还仅限于理论推测,且多数资料来自基因治疗试验,二者在作用机理上很相似。在基因免疫中,含病原体抗原基因的核酸疫苗被导入宿主细胞,被周围的组织细胞、APC细胞或其它炎性细胞摄取,并在细胞内表达。表达产物作为抗原可能的呈递途径是:肌细胞直接摄入或经T小管和细胞样内陷摄取进入,在外源基因启动子作用下使外源基因表达,使产物在胞内水解酶的作用下分解成长短不一的多肽,其中的一部分被hsp70运到内质网,经网膜上的TAP分子转入膜内与主要组织相容性复合物(MHC)I类结合,最终在细胞膜表面被CDS十细胞识别;另一部分短肽进入溶酶体,与(MHC)Ⅱ分子结合,运到细胞表面被 CD4+细胞识别。这些多肽含有不同的抗原表位,它们将诱导细胞毒性T淋巴前体、B细胞和特异性辅助T细胞,产生细胞免疫和体液免疫。同时,基因表达可以通过细胞分泌和分裂的方式进入组织细胞间隙,以天然折叠方式被B淋巴细胞识别。核酸免疫后,还可以使肌细胞和抗原递呈细胞被感染,从而使CD4+和CD8+细胞亚群活化,产生特异的免疫应答。 CorrM等(1996)的研究表明,从转染DNA得肌肉组织释放出的抗原被APC摄入,运送到管状淋巴结中,在B淋巴细胞和T淋巴细胞表达, I类MHC限制的CTL应答可能主要以这种方式产生。以前曾认为该过程需要内源抗原的表达,但现在的研究表明,只要有外源抗原的存在,也能有效地引起I类MHC限制的CTL应答。 三、基因疫苗质粒载体的构建获得准确的抗原编码基因并将它插入到合适的载体DNA上,是发展基因疫苗的主要工作。1、编码抗原蛋白基因的分离制备DNA疫苗首先要获得编码抗原的基因,一般选择编码病原体表面糖蛋白的基因。抗原蛋白产生后可在宿主体内正确糖基化,从而诱导对病原体的免疫应答反应;对于易变异的病原体,最好选择各种变型都具有的核心蛋白保守的DNA序列,这样可对各种变异的病原体产生免疫应答反应,避免因病原体变异产生的免疫逃避问题。2 目的基因质粒的载体构建基因疫苗大多采用质粒作载体。一般说来,基因疫苗质粒载体至少包括5个主要的部件:(1)细菌复制子,以便质粒DNA在细菌体内复制扩增,得到大量的拷贝,但不能在宿主细胞(真核细胞)中复制;(2)原核生物选择性标记基因,如抗生素抗性基因,以筛选含有质粒DNA的阳性细菌克隆(菌株);(3)真核生物的启动子、增强子、终止子、内含子等转录调控元件;(4)编码抗原蛋白的目的基因序列;(5)多聚核苷酸信号序列,以保证mRNA翻译时适时终止。另外,基因疫苗质粒载体通常含有一段未甲基化的CpG序列,其具有刺激Th1细胞的免疫活性。四、严重创伤后全身性炎症反应综合征及免疫调节治疗严重创伤后机体免疫功能表现为双向性改变。一方面表现为以吞噬功能和白细胞介素-2(IL- 2)等产生降低为代表的免疫受抑状态;另一方面表现出以全身性炎症反应综合征为特征的过 度炎症反应。正是这二方面共同作用构成了创伤后机体免疫功能紊乱,诱发多器官功能不全综合症(Multiple Organ Dysfunction Syndrome,MODS)。下面就全身性炎症反应综合征和免疫调节治疗作一综述。
传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,这是我为大家整理的传感器检测技术论文,仅供参考!
试述传感器技术在环境检测中的应用
摘要:传感器在环境检测中可分为气体传感器和液体传感器,其中气体传感器主要检测氮氧化合物和含硫氧化物;液体传感器主要检测重金属离子、多环芳香烃类、农药、生物来源类。本文阐述了传感器技术在环境检测方面的应用。
关键词:气体传感器 液体传感器 环境检测
中图分类号:O659 文献标识码:A 文章编号:
随着人们对环境质量越加重视,在实际的环境检测中,人们通常需要既能方便携带,又可以够实现多种待测物持续动态监测的仪器和分析设备。而新型的传感器技术就能够很好的满足上述需求。
传感器技术主要包括两个部分:能与待测物反应的部分和信号转换器部分。信号转换器的作用是将与待测物反应后的变化通过电学或光学信号表示出来。根据检测方法的不同,我们将传感器分为光学传感器和电化学传感器;根据反应原理的不同,分为免疫传感器、酶生物传感器、化学传感器;根据检测对象不同,分为液体传感器和气体传感器。
1气体传感器
气体传感器可以对室内的空气质量进行检测,尤其是有污染的房屋或楼道;也可以对大气环境中的污染物进行检测,如含硫氧化物、氮氧化合物等,检测过程快速方便地。
以含氮氧化物(NOx)为例。汽车排放的尾气是含氮氧化物的主要来源,但随着时代的发展,国内消费水平的提高,汽车尾气的排放量呈逐年上升趋势。通过金属氧化物半导体对汽车尾气及工厂废气中的含氮氧化物进行直接检测。如Dutta设计的传感器,采用铂为电极,氧化钇和氧化锆为氧离子转换器,安装到气体排放口,可以检测到含量为10-4~10-3的NO。含硫氧化物是造成酸雨的主要物质,也是目前环境检测的重点项目,因为在大气环境中的含量低于10-6,需要更高灵敏度的传感器。如高检测的灵敏度的表面声波设备。
Starke等人采用直径为8~16nm的氧化锡、氧化铟、氧化钨纳米颗粒制作的纳米颗粒传感器,对NO和NO2的检测下限可达到10-8,提高反应的比表面积,增加反应灵敏度,且工作温度比常规的传感器大大降低,减少了能源消耗。
2液体传感器
在实际环境检测中,液体传感器大多应用于水的检测。由于水环境中的污染物种类广泛,因此液体传感器比气体传感器的应用更为广泛和重要。水中的污染物除了少量的天然污染物以外,大部分都是人为倾倒的无机物和有机物。无机物中,重金属离子为重点检测对象;有机污染物包括杀虫剂、激素类代谢物、多环芳香烃类物质等。这些污染物的过度超标,会严重影响到所有生物体的健康和安全。
重金属离子检测
采水体中重金属离子的主要来源包括开矿、冶金、印染等企业排放的废水。这些生产废水往往混合了多种废水,所含的重金属离子种类繁多,常见的有汞、锰、铅、镉、铬等。重金属离子会不断发生形态的改变和在不同相之间进行转移,若处置不当,容易形成二次污染。生物体从环境中摄取到的重金属离子,经过食物链,逐渐在高级生物体内富集,最终导致生物体的中毒。因此如果供人类食用的鱼类金属离子超标,将对人类产生严重的影响,因此对于重金属离子的检测显得尤为重要。
Burge等人发明的传感器,可以利用1,2,2联苯卡巴肼和分光光度计,可以检测地下水中的重金属铬浓度是否超标。
除了通过化学反应检测外,采用特殊的生物物质,也可以方便和灵敏地检测重金属离子。如大肠杆菌体内有一种蛋白质可以结合镍离子,有人在这种蛋白质的镍离子结合位点附近插入荧光基团,当蛋白质结合镍离子后,荧光基团会被淬灭,由于荧光的强度与镍离子浓度成反比,从而实现对镍离子的定量检测,检测范围未10-8~10-2mol/L。日方法也可应用于检测Cu2+、Co2+、Fe2+和Cd2+等几种离子中。他们还结合了微流体技术,该技术只需消耗几十纳升体积的待测液体,就可以对100nmol/L以下浓度的Pb2+进行检测。Matsunaga小组将TPPS固定在多孔硅基质中,当环境中存在Hg2+时,随着Hg2+浓度的变化,TPPS的颜色会从橘黄色逐渐转变成绿色,该传感器的检测限为,通过加入硅铝酸去除干扰离子Ni2+和Zn2+。
利用传感器技术不仅可以准确测定待测物的浓度,而且由于传感器的微型化技术特点,还可以通过传感器的偶联,进行多项指标的检测。Lau等人设计了基于发光二极管原理的传感器,可以同时检测Cd2+和Pb2+,该传感器对Cd2+和Pb2+的检测限分别为10-6和10-8。
农药残留物质的检测
农药是一类特殊的化学品,它在防治农林病虫害的同时,也会对人畜造成严重的危害。中国是农业大国,每年的农药使用量相当庞大,因此有必要对其进行监测。采用钴-苯二甲蓝染料和电流计就能方便地检测三嗪类除草剂,无需脱氧,直接检测的下限为50Lg/L,如果通过预处理进行样品浓缩后,检测限可以达到200ng/L。
采用带有光纤的红外光谱传感器可以进行杀虫剂的快速检测。将光纤内壁涂覆经非极性有机物修饰的气溶胶材料后,能显著改善光纤中水分子对信号的耗散作用,并且能够提取出溶液中的有机磷类杀虫剂进行光谱分析。此类传感器对于有机溶剂,如苯、甲苯、二甲苯的检测限则可达10-8~8*10-8。
多环芳香烃类化合物的检测
多环芳香烃类物质是另外一大类有害的污染物质,这类物质具有致癌性,但在许多工业生产过程中均会使用或产生此类物质。水体中的多环芳香烃类物质含量非常低,一般在10-9范围内,因此需要借助高灵敏度的检测传感器,Schechter小组发明了光纤光学荧光传感器。在直接检测过程中,待测样本中还可能存在一些如泥土这样的干扰物质,会降低检测信号值,如果用聚合物膜先将非极性的PAH富集,然后对膜上的物质进行荧光检测,从而解决信号干扰问题,报道称这种经膜富集后的传感器技术,对pyrene的检测可达到6*10-11,蒽类物质则可达4*10-10。Stanley等人利用石英晶振微天平作为传感器,在芯片表面固定上蒽-碳酸的单分子膜,检测限可达到2*10-9。
基于免疫分析原理,采用分子印迹的方法,在传感器表面印上能够结合不同待测物质的抗体分子,可以实现多种不同物质的检测。近年来发展起来的微接触印刷技术,也可应用到该领域,这样制备得到的传感器体积可以更加微型化。
生物类污染物质
除了以上的无机和有机合成类污染物质,还有生物来源的一些潜在污染分子。如激素类分子及其代谢物的污染常常会引起生物体生长、发育和繁殖的异常。Gauglitz带领的研究小组采用全内反射荧光生物传感器和睾丸激素抗体,对河流中的睾丸激素直接进行了即时检测,其检测限为。该技术无需样品的预处理,对于不同地区的自然界水体均可以进行睾丸激素的现场直接检测,检测范围为9~90ng/L。
另外,致病菌和病毒也是被检测的对象,水体中出现某些特定菌种,可以表明水体受到了某种污染,利用传感器技术非常容易检测到这些生物样本的存在,而且选择性非常高,如可以从烟草叶中快速地发现植物病毒烟草花叶病毒,采用QCM可以直接检测到酵母细胞的数量。
3结论和展望
目前,传感器技术已开始应用于各环境监测机构的应急检测,但是实际应用中有诸多的局限性,比如在对大气中的某些有害物质进行检测时,由于其含量往往低于传感器的最低检测限,因此在实际应用过程中,还需要进行气体的浓缩处理,这样就使传感器不容易实现微型化,或者需要借助更高灵敏度的传感器;同样,在野外水体检测时,常常会出现待测水体含有多种复杂干扰成分的情况,无法与实验室的标准化条件相比;在有些以膜分离分析技术为原理的传感器中,其膜的使用寿命往往较短,而频繁更换新膜的价格较为昂贵,因此仍然无法得到广泛的应用。
尽管如此,随着传感器技术的不断发展和完善,仍然有望应用于将来工厂企业排气、排污的现场直接检测和野外环境的动态无人监测,而且其结果能与实验室常规仪器的检测结果相符,这样将大大加快对环境监测和治理的步伐。
参考文献
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传感器与自动检测技术教学改革探讨
摘要:传感器与自动检测技术是电气信息类专业重要的主干专业课,传统授课方法侧重于理论知识的传授,而忽略了应用层面的培养。针对此问题试图从教学目的、教学内容、教学形式、教学效果等多个方面进行分析,对该课程的教学方案改革进行探讨,提出一套技能与理论知识相结合、行之有效的教学方案。
关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维
“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。
“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。
一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析
笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。
1.重理论,轻实践
该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。
2.教学模式单一
该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。
3.教学实验安排不合理
传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。
二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革
传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。
1.优化教学内容,注重工程思维
本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。
2.改革教学方法,改变教学模式
传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。
3.与工程实际相结合,与其他课程相结合
教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。
4.实验环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。
5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率
高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。
本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。
参考文献:
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[3]李玉华,胡雪梅.传感器及应用.课程教学改革的探讨Ⅱ技术与市场.
超声波检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,这是我为大家整理的超声波检测技术论文,仅供参考!
关于超声波无损检测技术的应用研究
摘要:超声波无损检测技术是现代科学技术发展的产物,其检测的过程会很好的保护试件的质量和性能,从而获取物品的性质和特征对其进行检测。超声波无损检测技术通过结合高科技的技术来完成检测的过程,检测的结果真实可靠,可以体现出超声波无损检测技术的应用性,同时超声波无损检测技术在检测时,也存在一些缺点。
关键词:超声波无损检测;脉冲反射式技术;检测技术
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)05-0029-02
超声波无损检测技术在检测的过程中,会使用到很多的技术,这些技术既满足了检测的需要,又能有效的解决检测中出现的问题。经过技术人员的不断探索,通过人工神经网络的技术来减少检测的缺陷,并实现了降低噪音的效果,满足了超声波无损检测的更高要求。在检测的过程中,要合理科学的利用技术手法,来提高检测结果的准确性。
1 超声波无损检测技术的发展趋势和主要功能
超声波无损检测技术的发展趋势
在超声波无损检测技术应用的过程中,需要很多理论知识的支持,检测时也对检测的方法和工艺流程有严格的要求,这些规范的检测方式使超声波无损检测的结果可以更准确。发现检测缺陷时,技术人员应用非接触方式的检测技术,运用激光超声来提高检测的效果,所以未来超声波无损检测技术一定会向着自动化操作的水平去发展。自动化的检测方法可以简化检测工作,实现专业检测的目标,扩大超声波无损检测技术应用的范围,同时随着超声技术的应用,在检测的过程中,也会实现数字化检测的目标,利用超声信号来处理技术的应用,使检测技术可以实现统一使用的要求,同时数字化操作的检测过程也会提高检测的准确性,有利于检测技术的发展。所以超声波无损检测技术将会实现全面的现代化操作要求,利用现代化科学技术的发展,来规范超声波无损检测的检测行为,也具备了处理缺陷的功能,提高了检测的效率。
超声波无损检测技术系统的主要功能
目前,我国超声波无损检测主要应用的技术是脉冲反射式的检测方法,这种技术的应用可以准确的定位缺陷出现的位置和形式,具有非常高的灵敏度,简化了技术人员检查缺陷的工作,完善了技术标准。脉冲反射式的检测技术还具有非常高的灵活性和适用性,可以适应超声波无损检测的要求,并实现一台仪器检测多种波形的检测工作。根据脉冲反射式的检测技术要求,可以实现缺陷检查的功能、操作界面切换显示的功能、显示日历时钟的功能,在实际的检测过程中功能键的使用也非常方便,简化了技术人员的操作过程,并且脉冲反射式技术具有灵敏度高的功能,使其可以及时的发现检测过程中出现的缺陷,有利于技术人员进行检修的工作,提高了检测工作的工作效率。
系统主要功能的技术指标
脉冲反射式技术在使用的过程中有很多的要求,其中要满足功能使用的技术指标,从而实现规范化的操作标准。反射电压的电量要控制在400伏,实现半波或者射频的检波方式,检测的范围要在4000-5000毫米之间,只有满足了这些技术标准才能合理的设置出技术应用的框架。同时在超声波无损检测技术应用的过程中有严格要求的电路设计,如果不能满足技术的指标要求,那么在实际检测的过程中,会存在很大的风险,会对技术人员造成严重的生命安全威胁。所以在检测工作实施之前,必须要按照相关的技术指标来合理的构建检测的环境,提高检测工作的安全性,保障检测工作可以顺利的进行。
2 超声波无损检测技术检测的方法和缺陷的显示
超声波无损检测技术检测的主要应用方法
超声波无损检测技术的检测方法按照具体的分类可以分为很多种,从检测的原理进行分析,超声波无损检测技术应用的主要方法是穿透法、脉冲反射法、共振法,按照检测探头来分类,检测的主要方法有单探头法、双探头法、多探头法,按照检测试件的耦合类型来分类,检测的主要方法有液浸法、直接接触法。这些具体的方法可以满足很多情况下的检测工作,并且提高了检测结果的准确性,完善了超声波无损检测技术的检测要求,所以技术人员要根据具体的检测环境和试件的类型来选择正确的检测方法,通过方法的应用要提高检测工作的效率,降低缺陷出现的可能。随着我国现代化科学技术的不断发展,人们对检测技术的应用也提出了更高的要求,检测工作的检测范围也越来越广,同时要求在对试件检测的过程中,不可以损坏试件的质量和性能,同时还要保准检测结果的准确性,所以技术人员要严格的按照检测标准,完成检测的工作,要对检测的方法进行改善,使其可以满足时代发展的要求。
缺陷的显示
在超声波无损检测技术检测的过程中,会出现不同类型的缺陷,主要分为A、B、C三种类型的显示,在工业检测的过程中,A类显示是应用最广泛的一种类型,在显示器上以脉冲的形式显示出来,对显示器上的长度和宽度进行标记,从而当超声波返回缺陷信号时,可以在屏幕上明确的显示出缺陷出现的位置。B类显示是通过回波信号来完成显示的过程,回波信号发出时会点亮提示灯,通过显示器的显示可以观察到缺陷出现的水平位置,这种类型的显示比较直观,有利于技术人员的观察和分析。C类显示是通过反射的回波信号来调制显示的内容,通过亮灯和暗灯来显示接收的结果,检测到缺陷时会出现亮灯,因此技术人员只需要观察灯的变化,就可以判断缺陷出现的情况。所以在实际检测的过程中,技术人员一定要认真观察缺陷出现的位置和内容,从而制定出科学合理的改善方案,来降低缺陷出现的可能,提高超声波无损检测技术检测的效果。
缺陷的定位
对于脉冲反射式超声检测技术来说,显示器的水平数值变化就是缺陷出现的位置,这时技术人员要对缺陷出现的位置进行定位,从而可以分析在检测过程中出现缺陷的环节。根据反映出的缺陷声波,经过计算,得出准确的缺陷产生的位置。
3 结语
科学技术的发展会带动我国的生产力水平的提高,同时也会促进技术的研发,超声波无损检测技术就是因为科学技术的不断发展,才实现了检测的目标,在检测的过程中,可以结合现代化的技术来提高检测的效率和结果的准确性。超声波无损检测技术实现了无损试件的检测要求,提高了检测的质量和水平,应该得到社会各界的关注,扩大检测的范围。
参考文献
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作者简介:李新明(1992―),男,湖北人,大连理工大学学生。
长输管道超声波内检测技术现状
【摘要】超声波内检测技术是长输管道的主要检测技术。本文介绍了长输管道超声波内检测的技术优势、国内外的发展现状,以供参考。
【关键词】长输管道 超声波 内检测 优势 现状
一、前言
长输管道是石油、天然气重要的运输手段,要保证管道的稳定运行,就要加强日常的检测和维护,及时发现问题,防止重大事故发生。
二、管道内检测主要技术及优势
管道内检测是涵盖检测方案决策、管道检测、检测数据解释分析和管道安全评价等过程的系统工程。利用智能检测器进行管线内检测是目前较为普遍的方式,该方法是通过运行在管道内的智能检测器收集、处理、存储管道检测数据,包括管道壁厚、管道腐蚀区域位置、管道腐蚀程度、管道裂纹和焊接缺陷,再将处理数据与显示技术结合描绘管道真实状况的三维图像,为管道维护方案的制定提供决策依据。超声波内检测技术和漏磁检测技术是现在最常用的海管内检测技术。
超声波内检测技术是在检测器中心安放一个水平放置的超声波传感器,传感器沿着平行于管壁的方向发射声波,声波沿着平行于管壁的方向行进直至被一个旋转镜面反射后,垂直穿透管道壁,声波触碰管道外壁后按照原路径反射回传感器,计算机计算声波发射及反射回传感器的时间,该时间就被转换为距离及管道壁厚的测量值。声波反射镜面每秒旋转2周,检测器每米可以采集3万个左右的测量值。超声波内检测技术可以原理简单,数据准确可靠,该方法可以精确测量管道的壁厚,不仅可以测量金属管线,对于非金属管线,如高密度聚乙烯管也能够有效测量,并且可测管道管径的尺寸范围较大,甚至能够测量壁厚等级80以上的大壁厚管道,对于变径管道同样适用。
管道漏磁检测技术利用磁铁在管壁上产生的纵向回路磁场来探测管道内外壁的金属损失以及裂纹等缺陷,确定上述缺陷的准确位置,检测器所带磁铁将检测器经过的管壁饱磁化,使管壁周圈形成磁回路。若管道的内壁或外壁有缺陷,围绕着管道缺陷,管道壁的磁力线将会重新进行分布,部分磁力线会在这个过程中泄露从而进入到周围的介质中去,这就是所谓的漏磁场。磁极之间紧贴管壁的探头检测到泄漏的磁场,检测到的信号经过滤波、放大、转换等处理过程后会被记录到存储器中,通过数据分析系统的处理对信号进行判断和识别。管道的漏磁检测技术具有准确性高的优点,通过在气管线中低阻力和低磨损的设计取得较高质量的数据,可以在没有收球和发球装置的情况下完成检测,对于路径超过200公里的长输管道能够以每分钟200米左右的速度进行检测。
三、长输管道建设工艺技术发展现状
1、管道焊接
管道焊接是管道建设的最重要的一个方面,现场焊接的效率高,安全性和可靠性在每个管道的建设是重要的角色。从国内长途管道工程在1950年的第一条运输管道建设以来,管道现场焊接施工在我国发展的半个世纪里主要经历了有四个发展过程,分别是:手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊。
(1)手工电弧焊上向焊和手工电弧焊下向焊。90年代初手工电弧焊下向焊和手工电弧焊下向焊作为当时国内传输管道的一种焊接方法,得到了广泛的应用,突出的优点是高电流、焊接速度高,根焊接速度可达20到50厘米/分钟,焊接效率高。目前在进行焊接位置相对困难的位置和焊接设备难进入的位置时采用手工电弧焊焊接。
(2)半自动焊。电焊工通过半自动焊枪进行焊接,由连续送丝装置送丝焊接的一种方式叫做半自动焊。半自动焊是长输管道焊接的主要方式,因为在焊接送丝比较连续,就省了换焊条和其他辅助工作时间,同时熔敷率高、减少焊接接头,减少焊接电弧,电弧焊接缺陷、焊接合格率提高,
(3)自动焊。自动焊方法使整个焊接过程自动化,人工主要从事监控操作。国内开始从西到东的天然气管道项目,就是大面积的自动焊接的应用程序。自动焊接技术在新疆,戈壁等地区比较适合。
2、非开挖穿越施工技术
遇到埋管道的建设,跨越河流,道路,铁路等障碍时,有许多问题如果使用传统开挖方法则会比较难实施,而“非开挖”铺设地下管道是当前国际管道项目进行了先进的施工方法,已广泛应用于这个国家。我国近年来建设大量的长输管道采用了盾穿越技术,有许多大河流使用了盾构穿越。顶管穿越通过短距离管道穿越技术在1970年代后期开始得到使用。传统意义上的顶管施工是以人工开采为主。后来当使用螺旋钻开采和输送管顶土,后来又派生出了土压力平衡方法,泥水平衡方法,通过顶管技术,可以达到超过1千米以上的距离。通过液压以控制管切割前方的覆土,以保证顶管的方向正确,和顶采用继电器,激光测距,头部方位校正方法顶推的施工工作,长距离顶管的问题和方向问题得到了解决。
3、定向穿越技术
我国从美国引进的定向钻是在1985年首次应用于黄河的长输管道建设。在过去的20年里,非开挖定向穿越管道技术在我国得到了迅速的发展。定向钻井在非开挖管道穿越技术已广泛应用于管道业。定向钻用于铺设管道取得了巨大的成就。我国在2002年2月以2308米和273米直径的长度穿越了钱塘江,是世界上最长的穿越长度,被载入吉尼斯世界纪录。定向穿越管道施工技术是一个多学科,多技术,根据于一体的系统工程,任何部分在施工过程中存在的问题的设备集成,并可能导致整个项目的失败,造成了巨大的损失。而被广泛使用,由于定向钻井,通过建设,使技术已经取得了长足的进步和发展的方向。硬石国际各种施工方法,如泥浆马达,震荡的顶部,双管钻进的建设。广泛采用PLC控制,电液比例控制技术,负荷传感系统,具有特殊的结构设计软件的使用。
四、管道超声内检测技术现状
1、相控阵超声波检测器
美国GE公司研制的超声波相控阵管道内检测器于2005年开始应用于油气管道内检测,目前已检测管道长度4700km,该检测器包括两种不同的检测模式:超声波壁厚测量模式和超声腐蚀检测模式,适用于管径610~660mm的成品油管道。该检测器有别于传统检测器的单探头入射管道表面检测的方法,采用探头组的形式来布置探头环,几个相邻并非常靠近(间距左右)的探头组成一个探头组,一个探头组内的探头按照一定的时间顺序来激发并产生超声波脉冲,而该激发顺序决定了产生的超声波脉冲的方向和角度,因此控制一个探头组内不同探头的激发顺序就可以产生聚焦的超声波脉冲。检测器包括3个探头环、44个探头组,每个探头环提供一种检测模式,可根据不同的管道检测需求来确定探头环。
该检测器与其他内检测器相同,包括清管器、电源、相控阵传感器、数据处理和储存模块4部分。清管器位于整个检测器的头部并装有聚氨酯皮碗,一方面负责清管以确保检测精度,另一方面起密封作用,使得检测器可以在前后压力差的作用下驱动前进。探头仓由3个独立的探头环组成,每个探头环的探头布置都能实现超声波信号周向全覆盖。检测器能够实现长25mm、深1mm的裂纹检测,检测准确率超过90%;最小检测腐蚀面积10×10mm ,检测精度大于90%。
2、弹性波管道检测器
安桥管道公司管理着世界上最长和最复杂的石油管道网络。其研发的内检测器已经在超过15000km的管道中开展检测。其中基于声波原理的检测器主要有弹性波检测器和超声波管道腐蚀检测器。弹性波检测器的弹性波信号可以在气体管道中传播,主要用于检测管道的焊缝特征,尤其是对长焊缝和应力腐蚀裂纹有较好的检测效果。最新的MKIII弹性波检测器最多可以装备96个超声波传感器,用于在液体祸合条件下发射接收超声波信号,进行管道检测。MKIII弹性波检测器的最大运行距离为150km,相对于二代产品的45km有了很大程度的提高。
五、结束语
综上所述,随着科技水平的快速发展和进步,超声波内检测技术也将更加完善,对于长输管道的检测也将更加准确,为管道的正常使用和安全运行发挥更大的作用。
参考文献
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食品快速检验检测技术以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展。 下面是我为大家整理的食品快速检测技术论文,希望你们喜欢。
食品的快速检验检测技术
摘要:食品安全已成为社会关注的焦点问题。文章介绍了目前常用的食品安全快检技术,并展望了其发展方向。
关键词:食品安全 快检 技术综述
引言
食品安全(food safety)是指食品无毒、无害,符合应当有的营养要求,对人体健康不造成任何急性、亚急性或者慢性危害。俗话说“民以食为天”,食品安全关系到人民群众的身体健康和生命安全,关系到社会和谐稳定,而近年来食品安全问题层出不穷,加了吊白块的面粉,有毒的大米,注了水的鸡肉,掺了石蜡的火锅底料,硫酸泡过的荔枝,以及假酒假烟假蜂蜜劣质奶粉充斥着市场,真让老百姓担心起这片“天”。因此,对食品的生产、加工和销售环节实施监测监控势在必行,食品安全分析检测技术应运而生。
传统的食品安全分析检测技术主要是指化学分析法和大型仪器检测法,相对成熟。但它们的操作只能局限于实验室,操作复杂,耗时长,不能满足对食品质量安全实时监督掌控的需求,尤其在突发事件时,快速检验检测技术以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展。
1、食品快速检验检测技术的研究现状
化学速测技术
化学速测技术主要是根据待测成分的某些化学性质,将样品与特定试剂发生水解、氧化、磺酸化或络合等化学反应,通过与标准品的颜色比较或特定波长下的吸光度比较,以获得检测结果,通常也成为化学比色分析法。
利用普通化学原理的速测法主要包括检测试剂和试纸,随着检测仪器的不断发展,国内外均已有与测试剂相配套的微型光电比色计。针对试纸检测的仪器也有报道,如硝酸盐试纸条[1],主要是将硝酸盐还原为亚硝酸盐,在弱酸性条件下与对氨基苯磺酸重氮化后,和N-1-盐酸萘乙二胺偶合形成紫红色染料,试纸变色,插入检测仪读数即可。德国默克公司生产的与试纸联用的光反射仪技术相对成熟,国内尚无商品化仪器问世。
利用生物化学原理的速测法主要应用于微生物的检测,商品化成品以美国3M公司的PerrifilmTM Plate系列微生物测试片为代表,在检测金黄色葡萄球菌时,只需要测试片与确认片配套使用即可。测试片有上下两层薄膜组成,下层的聚乙烯薄膜上印有网格,便于计数,同时覆盖着含有特异性显色物质和抗生素的培养基,若样品中含有金黄色葡萄球菌,无须增菌,直接接种纸片培养24h后便可观察到显示出特殊颜色的菌落;确认片与测试片相似,只是含有不同的特异性显色物质,将有疑似菌落的测试片影印到确认片后,培养1-3h即可观察,不需进行繁琐的生理生化鉴定。而常规的Baird-Parker平板计数法耗时长达78h。
酶抑制速测技术
酶抑制速测技术主要用于食品中农药残留和重金属的快速检测。这些物质可通过键合作用造成酶的化学性质和结构的改变,产生的酶-底物结合体会发生颜色、吸光度或者pH值的变化,通过测定这些变化以达到定性或定量检测的目的。根据检测方式的不同,可分为试纸法、pH计法和光度法。相比而言,试纸法成本低、操作简单,更易于推广。它主要是将酶和底物分别固定在两张试纸片上,当样品中有待测组分时,会对酶产生抑制作用,两张试纸片接触后,酶和底物结合便会发生显著地颜色变化,比较适合农贸市场和超市等一些食品集散地的实时安全监管。由于该方法的检出限和保存性等方面的局限,只适用于初筛检测[2]。
生物传感器速测技术
生物传感器技术是利用生物感应元件的专一性,按照一定的规律将被测量转换成可用信号,使这种信号强度与待测物浓度形成一定的比例关系,具有快速、灵敏、高效的特点,是目前食品安全检测技术的研究热点,广泛应用于食品中农药残留、兽药残留等方面的检测,与传统的离线分析技术相比,它更适应于在复杂的体系内进行快速在线连续监测,在现场快速检测领域有着不可逾越的优势,按照传感器类型又可分为免疫传感器、酶传感器、细胞传感器、组织传感器、微生物传感器等等。
免疫传感器是在抗原抗体结合免疫反应的基础上发展起来的生物传感器。利用压电免疫传感器检测食品中常见肠道细菌时,通过葡萄球菌蛋白A将肠道菌共同抗原的单克隆抗体宝贝在10MHz的石英晶体表面,以大肠菌群为例,响应值可达10-6-10-9。
免疫速测技术
免疫速测是利用抗原抗体的专一、特异性反应建立起来的方法,根据选用的标记物可分为放射免疫检测、酶免疫检测、荧光免疫检测、发光免疫检测、胶体金免疫检测等。酶联免疫吸附检测法是应用较为广泛的一种免疫速测技术。它将酶标记在抗体/抗原分子上,形成酶标抗体/抗原即酶结合物,抗原抗体反应信号放大后,作用于能呈现出颜色的底物上,可通过仪器或肉眼进行辨别。目前,黄曲霉毒素酶联免疫试剂盒已广泛应用于食品检测中。
分子生物学速测技术
聚合酶链式反应(PCR)是近年来分子生物学领域中迅速发展并运用的一种技术,在食品检测中主要用于微生物的检测。它利用是否能从待测样品所提取的DNA序列中扩增出与目标菌种同源性的核酸序列来判定是否为阳性,该方法从富集菌体、提取遗传物质、PCR扩增到电泳、测序鉴定,可控制在24h,而致病菌的传统培养检测至少需要4-5天。
随着研究的逐深入,由PCR技术派生出的实时荧光PCR法、DNA指纹图谱法、免疫捕获PCR法、基因芯片法等也逐步得到了应用。基因芯片技术可以在很小的面积内预置千万个核酸分子的微阵列,利用细菌的共有基因作为靶基因,选用通用引物进行扩增,利用特异性探针检测这些共有基因的独特性碱基,从而区分出不同的细菌微生物。该法特异性强、敏感性高,可实现微生物检测的高通量和并行性检测。
2、食品快速检验检测技术的发展方向
食品安全快检法以其简捷性和便携性两大优势得到了快速发展,但缺点也显而易见,需要完善的地方依然很多:
简单 速检验检测技术往往是由一些非专业技术人员使用,因此,检测方法采样、处理、检测、分析等各个环节简单、易行是该方法的一大发展趋势。
准确 检法前处理简单,势必导致待测样品纯度不高,基体干扰大。因此,在今后方法的研究中,应更多关注与如何避免假阳性结果,尤其是在分子生物学速测法中,增强靶基因的特异性、引物的特异性、排除死菌体造成的假阳性应得到进一步探索。
便携 着微电子技术、智能制造技术、芯片技术的发展,检测仪器应向微型化、集约化、便携化方向发展,以满足更多的现场、实时、动态的检测要求。
经济 测成本的高低直接决定着检测技术能否得到广泛的推广和应用,如何在确保又好又快的检测基础上,尽最大可能的降低成本也是今后的研究方向。
标准化前,我国尚未制定出与食品安全快速检测技术相关的标准和规范,这也阻碍了快检法的推广和应用。随着技术的提高和检测中对快检法的需要,应及时制定出相关标准规范以增强快检结果的认可性和权威性。
参考文献
[1]房彦军,周焕英,杨伟群。试纸-光电检测仪快速测定食品中亚硝酸盐的研究【J】解放军预防医学杂志,2004,22(17):18-21
[2]易良键。食品安全快速检测方法的应用和研究【J】中国信息科技,2012,3:46
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近年来,食品安全问题所引发的灾难性事件层出不穷,已经成为了关系到国计民生的社会问题,对国家的经济发展、社会稳定造成了极大的影响。加强食品安全检测工作、完善食品安全检测行业供应链、提高技术保障手段已经迫在眉睫。目前,中国食品工业与食品科学正处在快速发展的前期,食品产业已经成为国民经济第一产业,科学地加工与生产食品产品,已成为民生第一需求。食品检测行业发展现状据统计,2015 年食品行业检测行业市场规模达 387 亿元,多方因素的影响下,食品农产品检测规范化、标准化的情况下,未来几年食品农产品检测行业市场规模有望保持 20% 以上的增长速度。未来五年市场的总体需求将迅速增长,小型化、低成本的国产仪器发展之路任重道远。目前,我国正努力促进科学检测仪器设备向自主创新方向发展,逐步摆脱依赖进口跟踪模仿的不利局面,鼓励加强生产、学习、研究、应用结合,促进产品结构由中低端向高中端转变,企业由"小而弱"向"大而强"转变。围绕保障食品安全需求,大力推进检测设备专用化、小型化和便携化研发,提高国产仪器市场占有率,从而壮大我国食品检测产业。《十三五发展规划》指出:实施食品安全战略,形成严密高效、社会共治的食品安全治理体系,让人民群众吃得放心。相信随着社会经济加快发展,食品安全环境将会越来越好,全民放心消费会成为现实。可以预期,伴随着政策精神的逐步落实,各地进行食品安全检查的动作还会增加,全社会食品安全监管检测的体系、办法也将加快设立,食品安全检测行业将迎来快速发展的阶段。伴随着国务院会议精神的逐步落实,各地加大进行食品安全检查的动作还会增加。全社会食品安全监管检测的体系、办法也将加快设立,食品安全检测行业的需求或许也将如食品溯源产业那样面临快速井喷的阶段。食品检测行业发展前景食品安全一直是社会关注的焦点话题,而食品安全检测成为杜绝食品安全问题的一个重要环节,愈发收到市场重视。日前,农业农村部日前与国家卫生健康委员会、国家市场监督管理总局联合发布《食品安全国家标准 食品中兽药最大残留限量》,将于2020年4月1日起实施。该标准规定了267种(类)兽药在畜禽产品、水产品、蜂产品中的2191项残留限量及使用要求,基本覆盖了我国常用兽药品种和主要食品动物及组织,标志着我国兽药残留标准体系建设进入新阶段,相关券商表示,食品安全工作的不断加强利好食品检测市场空间释放,将带动食品检测仪器仪表及耗材需求。食品检测行业规模近年来我国食品安全形势总体稳定向好,但各类突出问题和矛盾仍然不少,食品安全治理任重道远。根据相关数据统计,2017年,我国食品安全检测仪器需求规模将近685亿元,预计2018年食品安全检测仪器需求规模将增长至774亿元。预计到2022年,国内食品安全检测行业市场规模将突破1000亿元。欲了解关于中国食品安全检测行业具体详情可以点击查看中研普华研究报告《2020-2025年食品检测仪器行业市场深度分析及发展策略研究报告》,此报告对我国食品安全检测行业的发展状况、供需状况、竞争格局、赢利水平、发展趋势等进行了分析。
分析水利工程大坝安全监测应用技术论文
1 大坝安全监测的现实应用意义及现状
(1)受到外部工程环境的影响,在大坝建设过程中,大坝容易受到过量的地震荷载及环境荷载,比如温度因素、水压力因素等,这些因素不利于提升大坝的整体安全管理效益。受到内部工程环境的影响,大坝建设容易出现一系列的施工问题,这些因素主要包括机械设备因素、人为影响因素、材料性能因素等,长期以往,会导致水利工程出现变形、裂缝、渗漏等状况,如果不能实现这些问题的及时性诊断及解决,就会不利于大坝的整体安全性运作,从而出现一系列的灾害性事故。
随着大坝工程体系的健全,大坝安全监测方案不断得到应用,这种安全监测方案属于大坝原型观测系统的范畴,需要将观测仪器进行大坝原型的置入,做好相关的现场侧脸工作,进行特征量的获取,进行大坝结构性态变化的分析。通过对大班安全监测环节的开展,有利于应对大坝变形状况、温度变化状况、应力变化状况,从而优化大坝工程理论,实现大坝整体安全管理水平的提升。随着我国社会经济的不断发展,大坝安全监测设备不断得到普及,一系列的安全监测技术不断得到应用,比如全球定位系统的应用,这些新型技术手段的使用,有利于实现大坝安全监测的整体化运行。
(2)随着时代的不断发展,我国积极引入各种先进的大坝安全检测进口仪器,实现了管理自动化模块的发展,大坝安全监测体系不断得到健全,各种新型安全监测自动化设备不断得到应用,这不断推动了我国水利水电工程安全监测自动化技术的发展。
2 大坝安全监测方案的优化
(1)为了满足现阶段大坝安全监测工作的要求,进行监测大坝整体安全状况的实时性调查是必要的,从而深入了解大坝的整体安全运转状况,进行大坝安全监测资料的收集,进行大坝工作状态的实时性评估,从而有效增强大坝的整体安全性。为了满足实际工作的要求,做好及时性监测工作是必要的,从而获得可靠性的监测数据,这需要做好监测方案的及时性分析工作,避免出现相关的安全责任事故,避免出现一系列的工程灾害事故。在施工环节中,需要做好施工质量监控管理的反馈工作,做好设计合理性的验证工作,通过对大坝整体安全性监测方案的应用,进行大坝安全状态的及时性了解。
为了实现大坝安全程度的及时性掌握,需要做好大坝工程的例行巡查工程,进行仪器监测手段的应用,实现大坝安全监测体系的健全,这需要根据工程实际状况展开分析,进行各类安全监测一起的综合性使用,进行大坝安全运作状态的分析,做好各类大坝安全动态数据信息的分析工作,进行大坝运行状态的科学性评价。及时掌握大坝安全运行信息,做好相关的调度指挥工作。在大坝项目建设过程中,做好安全监测工作是必要的,从而有效应对大坝变形状况,解决渗流压力问题,实现变形环节及渗流监测环节的协调,充分实现大坝安全形态的及时性掌握。
(2)随着时代的不断发展,一系列的水工建筑物不断得到兴建,在水工建筑物形态的观测过程中,通过对仪器设备的使用,可以满足水利大坝安全监测工作的要求,进行一整套安全监测方法的构建,从而进行观测方案的优化,有效应对混凝土的应变问题、变形问题,实现对混凝土应力的有效性计算。通过对新型差动电阻式仪器的使用,可以有效增强大坝安全检测的稳定性,有效应对大体积混凝土建筑物的变形问题、应力问题,实现对测点温度的有效性监测。在水利大坝安全检测环节中,进行新型安全检测设备的应用是必要的,从而进行振弦式仪器的使用,这种仪器设备具备良好的内部构造结构,具备良好的工程测量效益,能够满足大坝工程自动化检测的工作要求,实现水利大坝长距离测量工作的要求。在现阶段大坝变形监测过程中,各种新型仪器不断得到应用,包括一系列的遥测引张线仪、遥测垂线坐标仪器等,比较常见的遥测垂线坐标仪器包括电容感应式仪器、马达跟踪式仪器、电磁感应式仪器等,比较常见的遥测引张线仪有 CCD 模式,电容感应式等,通过对不同位移计量模式的应用,可以进行基岩深度变形状况的分析。
(3)随着我国各类水利工程技术的发展,大坝安全检测技术不断得到应用,各种新型的监测仪器不断得到发展,比如通过对差动电阻式技术的应用,可以进行面板周边施工缝的有效性检测,实现对大坝水平及垂直变形状况的有效性监测,实现信息的自动化采集,通过对不同种监测仪器的使用,实现大坝安全检测效益的提升。随着时代的发展,新型的大坝工程监测技术不断得到应用,大坝安全监测技术体系日益完善,但是整体来看,我国的大坝安全检测体系尚不健全,有些先进性的大坝安全检测技术依旧处于研发的阶段,通过对各种大坝安全监测仪器的开发及利用,可以有效提升水利大坝的整体安全监测效益。电缆运输是检测仪器的重要工作手段,在实际工作中,受到电磁场、辐射场、电气等的影响,电缆经常受到干扰,从而出现监测数据失真状况,不利于提升水工建筑物监测分析效果。
为了解决大坝安全监测工作的要求,进行检测仪器设备体系的健全是必要的,进行数据采集模块的优化,从而有效应对外部工作环境的干扰状况。在不同的.施工模块中,进行各种仪器设备的使用,做好监测仪器电缆保护管的选择工作,实现其与地网的充分性连接,切实提升工程监测数据的整体安全性、可靠性,在位移监测环节中,可以进行固定测斜仪器的使用,做好工程自动化监测工作,这种监测手段具备较高的造价成本,为了解决实际工作要求,可以进行活动式测斜仪器的使用,做好单点探头的自动化监测工作,通过对GPS 监测技术的应用,实现大坝工程安全监测成本的控制。
在大坝力学特性监测及结构损伤检测模块,需要进行大坝 CT技术的应用,实现该技术传播途径的优化,实现图像重构效益的提升,落实好温度监测环节、渗流环节、裂缝监测环节的协调,确保光纤光栅技术模块的优化,提升其自动化、多元化、智能化程度,有效提升变形监测自动化技术效益,做好水利大坝安全检测工作,实现其整体工作效益的提升。
(4)随着我国经济体系的日益健全,大坝安全监测技术不断得到应用,我国的水利大坝工程方案不断得到优化,但是目前来看,我国的水利大坝工程依旧存在很多技术上的不足,欠缺健全性的仪器设施,为了满足现阶段大坝安全监测工作的要求,进行高精度、高可靠性智能监测系统的应用是必要的,实现监控网络管理体系的健全,实现在线监测环节、离线分析环节、安全评判环节的优化,实现大坝安全风险评估方案的优化,实现大坝安全监测信息的及时性通知,确保大坝安全监测工作的稳定化发展。
3 结束语
为了满足现阶段水利大坝安全监测工作的要求,进行大坝安全监测理论体系的健全是必要的,这需要引起相关工作管理人员的重视,做好水利大坝工程的安全监测工作,实现大坝安全监测体系的健全,确保其内部工作模块的协调。
检测技术水平提升
随着我国对食品检测发展的重视度不断提升,企业界、学术界纷纷投入食品检测技术的研究工作中,经过长时间的技术创新研究,目前我国的食品检测技术体系已经得到了完善,检测技术水平有所提升。
现阶段,食品检测部门常用的食品检测技术包括食品毒素检测技术、转基因食品检测技术、生物性污染检测技术、药物残留检测技术四种。
食品毒素检测技术主要用于检测食品当中是否含有有毒物质,包含物理检测和化学检测两种形式。食品中的毒素既有天然的,如动物肝脏中的毒素、植物类食物中的生物碱糖苷等;也有因生物污染、化学污染带来的毒素,如黄曲霉毒素、重金属等;还有一些是在食品加工中形成的毒素,如亚硝基胺等。我国对食品毒素检测技术的研究起步时间相对较早,技术的发展也较为成熟,但存在一定局限,如无法检测出食品当中的河豚毒素。
转基因食品检测技术是转基因食品的专项检测技术,主要用于检测转基因食品是否会对人体造成伤害。近年来,由于转基因食品价格利润空间大,受到商家的推崇,2017年全球转基因农作物种植面积已达到亿公顷。但转基因带来的食品安全问题令社会公众不安,因此出现了转基因食品的专项检测技术。
生物性污染检测技术主要用于检测食品当中是否含有致病性微生物、致病性微生物的种类、致病性微生物的含量。相较于其他食品检测技术而言,生物性污染检测技术的操作较为简单,且检测精准度较高,发展也较为成熟,因此,该项食品检测技术具有较强的应用价值。
药物残留检测技术主要用于检测食品当中是否含有农药以及农药的含量。为提高农业生产效率、释放劳动力,农药已成为农产品生产中不可或缺的重要组成部分,2017年我国农药行业销售收入就超过3200亿元。但农药过量使用,会残留在食品中,对人体健康造成影响,因此有效应用药物残留检测技术十分关键,目前常用的方法有光谱法、酶抑制法和色谱法。
除了以上常见的食品检测技术,其他技术在研究和应用方面同样取得了迅速发展,检测技术日益趋向于高技术化、系列化、速测化、便携化,分子技术和生物传感器等现代检测技术和手段诸如快速检验纸片法、免疫学技术、分子生物学检测方法(免疫捕获PCR、荧光定量PCR、ATP生物发光法、微型自动荧光酶标法等)等,已越来越多地应用于我国食品安全检测领域中。
市场前景依旧乐观
伴随我国城镇化发展进程的不断加快,城镇人口流动率逐年提升,人们的生活习惯也发生了很大的变化,食品安全相关事件越来越多。数据显示,2008-2016年10年间主流网络舆情报道的全国食品安全事件发生数量达256287起,平均全国每天发生约起。食品安全已成为衡量人们生活质量、社会管理和国家法律体系的一个重要方面,其中食品安全检测是关键一环,发展前景仍十分广阔。
同时,随着科学技术的不断发展,食品分析检测技术不断更新、改进和快速发展,尤其是快速检测技术能够适应现代高效、快速的发展,满足社会的需求,预计未来几年食品安全快速检测需求将保持15%以上的速度增长。食品安全检测技术的进步,对食品安全检测行业的进一步拓宽发展空间起着重要作用。预计到2022年,国内食品安全检测行业市场规模将突破1000亿元。
—— 以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国食品安全检测行业发展前景与投资机会分析报告》。
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