第一篇：17 病理學(xué)常用技術(shù)的原理及應(yīng)用

第十七章病理學(xué)常用技術(shù)的原理及應(yīng)用

第一節(jié)大體與組織和細(xì)胞病理學(xué)技術(shù)(一)大體觀察

主要運(yùn)用肉眼或輔以放大鏡、量尺和磅秤等工具．對(duì)大體標(biāo)本的病變性狀(形狀、大小、重量、色澤、質(zhì)地、界限、表面及切面形態(tài)、與周圍組織和器官的關(guān)系等)進(jìn)行細(xì)致地剖檢、觀察、測(cè)量、取材和記錄，必要時(shí)可攝影留作資料。大體觀察不僅是病理醫(yī)師的基本功和正確病理診斷的第一步。也是醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)病理學(xué)的主要方法之一。(二)組織病理學(xué)觀察

將肉眼確定為病變的組織取材后，以福爾馬林(fOmlahn，甲醛)溶液固定和石蠟包埋制成切片，經(jīng)不同的方法染色后用光學(xué)顯微鏡觀察。通過(guò)分析、綜合病變特點(diǎn)，作出疾病的病理診斷。組織切片最常用的染色方法是蘇木素一伊紅(}~ematoxylin antl eosin，HE)染色。迄今，這種傳統(tǒng)的方法仍然是診斷和研究疾病最基本和最常用的方法。若仍不能做出診斷或需要進(jìn)一步研究時(shí)，則可輔以一些特殊染色、免疫組化和其他觀察技術(shù)。(三)細(xì)胞病理學(xué)觀察

通過(guò)采集病變處的細(xì)胞，涂片染色后進(jìn)行觀察、診斷。細(xì)胞的來(lái)源可以是運(yùn)用各種采集器在口腔、食管、鼻咽部、女性生殖道等病變部位直接采集的脫落細(xì)胞，也可以是自然分泌物(如痰、乳腺溢液、前列腺液)、體液(胸腹腔積液、心包積液和腦積液)及排泄物(如尿)中的細(xì)胞，以及通過(guò)內(nèi)鏡采集的細(xì)胞或用細(xì)針直接穿刺病變部位(如乳腺、甲狀腺、前列腺、淋巴結(jié)、胰腺、肝、腎等)，即細(xì)針穿刺(fine neecUe aspiI-ation，F(xiàn)NlA)所吸取的細(xì)胞。細(xì)胞學(xué)檢查除了用于病人外，還用于腫瘤的普查。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，病人痛苦少易于接受，但最后確定是否為惡性病變尚需進(jìn)一步經(jīng)活檢證實(shí)。此外，細(xì)胞學(xué)檢查還可用于對(duì)激素水平的測(cè)定(如陰道脫落細(xì)胞涂片)及為細(xì)胞培養(yǎng)和DNA提取’等提供標(biāo)本。

第二節(jié) 組織化學(xué)與免疫組織化學(xué)技術(shù)(一)組織化學(xué)(histochemistry)一般稱為特殊染色，通過(guò)應(yīng)用某些能與組織或細(xì)胞的化學(xué)成分進(jìn)行特異性結(jié)合的顯色試劑．定位地顯示病變組織、細(xì)胞的特殊化學(xué)成分(如蛋白質(zhì)、酶類、核酸、糖類、脂類等)，同時(shí)又能保存組織原有的形態(tài)改變，達(dá)到形態(tài)與代謝的結(jié)合。如用過(guò)碘酸schiff反應(yīng)(PAS)顯示細(xì)胞內(nèi)糖原的變化；用蘇丹Ⅲ染色顯示細(xì)胞內(nèi)的脂肪滴等。在腫瘤的診斷和鑒別診斷中也可用特殊染色方法。如用PAS染色可區(qū)別骨Ewing肉瘤和惡性淋巴瘤，前者含有糖原而呈陽(yáng)性，后者不含糖原呈陰性；用磷鎢酸蘇木素(PTAH)染色可顯示橫紋肌肉瘤中瘤細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的橫紋。

(二)免疫組織化學(xué)與免疫細(xì)胞化學(xué)(irrlmLJnohistochem‘lst吖and imrTlUrlOCytOCrlelTlistry)免疫組織化學(xué)(免疫組化)和免疫細(xì)胞化學(xué)是利用抗原抗體的特異性結(jié)合反應(yīng)來(lái)檢測(cè)和定位組織或細(xì)胞中的某種化學(xué)物質(zhì)的一種技術(shù)，由免疫學(xué)和傳統(tǒng)的組織化學(xué)相結(jié)合而形成。免疫組化染色技術(shù)不僅有較高的敏感性和特異性，同時(shí)具有將形態(tài)學(xué)改變與功能、代謝變化結(jié)合起來(lái)，直接在組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上原位確定某些蛋白質(zhì)或多肽類物質(zhì)的存在的特點(diǎn)，并可精確到亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)水平，結(jié)合電子計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)或激光掃描共聚焦顯微技術(shù)等，可對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

1．免疫組化染色方法和檢測(cè)系統(tǒng) 免疫組化染色方法有很多，按標(biāo)記物的性質(zhì)可分為熒光法(熒光素標(biāo)記)、酶法(辣根過(guò)氧化物酶，堿性磷酸酶等)、免疫金銀及鐵標(biāo)記技術(shù)等：按染色步驟可分為直接法(又稱一步法)和間接法(二步、三步或多步法)；按結(jié)合方式可分為抗原一抗體結(jié)合，如PAP法和標(biāo)記的葡聚糖聚合物(1abeled dextran polymer’，LDP)法．以及親和連接，如ABC法、標(biāo)記的鏈親和素一生物素(1abeled streptavidin—biotin．LSAB)法等，其中LSAB法和LDP法是最常使用的方法。兩步LDP法即Envision法．具有省時(shí)、操作簡(jiǎn)便、受內(nèi)源性生物素干擾少等優(yōu)點(diǎn)，但成本高于LSAB法。免疫組化染色常用的檢測(cè)顯示系統(tǒng)見表17—1。最常用的檢測(cè)顯示系統(tǒng)是辣根過(guò)氧化物酶(HRP)一二甲基聯(lián)苯胺(DAB)系統(tǒng)，陽(yáng)性信號(hào)呈棕色細(xì)顆粒狀。2．免疫組化染色的反應(yīng)結(jié)果和質(zhì)量控制 免疫組化中常見的抗原表達(dá)模式有以下幾種(圖17—1)：①細(xì)胞膜線性陽(yáng)性反應(yīng)，大多數(shù)淋巴細(xì)胞分化抗原定位于細(xì)胞膜，如c1920、CD3等的標(biāo)記呈細(xì)胞膜線性陽(yáng)性反應(yīng)；②細(xì)胞質(zhì)的陽(yáng)性反應(yīng)，根據(jù)抗原的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位不同，又有數(shù)種表現(xiàn)形式，如細(xì)胞角蛋白(cytoker。atin，cK)以及一些中間絲蛋白(vimentirl)。主要分布在近細(xì)胞膜處的胞質(zhì)內(nèi)；cDl5和cD30等抗體的染色呈胞質(zhì)內(nèi)局限性點(diǎn)狀陽(yáng)性反應(yīng)；bcl一2蛋白等定位于線粒體的抗原常表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)內(nèi)彌漫性陽(yáng)性反應(yīng)；③細(xì)胞核陽(yáng)性反應(yīng)，如I(i一67、雌激素受體(ER．)蛋白、孕激素受體(PR)蛋白等。有些抗體可同時(shí)出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜的陽(yáng)性表達(dá)，如EMA可呈細(xì)胞膜陽(yáng)性和胞質(zhì)內(nèi)彌漫性陽(yáng)性反應(yīng)，cDl5和(]D30抗體可同時(shí)呈細(xì)胞膜陽(yáng)性和胞質(zhì)內(nèi)點(diǎn)狀陽(yáng)性反應(yīng)等。

影響免疫組化染色質(zhì)量的因素很多，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意組織的取材和固定，選擇高質(zhì)量的商品化抗體，恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用封閉和抗原修復(fù)手段，規(guī)范技術(shù)操作，合理設(shè)立對(duì)照等。假陰性反應(yīng)見于組織內(nèi)待測(cè)抗原已被分解破壞，或抗原含量過(guò)低，或固定劑使用不當(dāng)，抗體質(zhì)量不佳或稀釋度不當(dāng)?shù)龋环粗?，由于抗體與非待檢抗原發(fā)生交叉反應(yīng)，或組織對(duì)抗體的非特異性吸附以及內(nèi)源性過(guò)氧化酶(endogenous per’oxidase)未被阻斷等則可出現(xiàn)假陽(yáng)性結(jié)果。這些都可能造成判斷的失誤。

3．免疫組化染色技術(shù)的應(yīng)用 隨著大量商品化的單克隆和多克隆抗體的出現(xiàn)。配套試劑盒的使用及方法學(xué)的不斷完善，使免疫組化染色已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床病理診斷中應(yīng)用最為廣泛的病理技術(shù)手段之一。免疫組化技術(shù)可用于各種蛋白質(zhì)或肽類物質(zhì)表達(dá)水平的檢測(cè)、細(xì)胞屬性的判定、淋巴細(xì)胞的免疫表型分析、細(xì)胞增殖和凋亡的研究、激素受體和耐藥基因蛋白表達(dá)的檢測(cè)，以及細(xì)胞周期和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究等。目前。免疫組化染色已經(jīng)成為病理診斷中必不可少的檢測(cè)手段。下述的非放射性原位雜交、原位PcR和原位末端標(biāo)記DNA片段等技術(shù)也是在免疫組化染色技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。

第三節(jié) 電子顯微鏡技術(shù)

1931年德國(guó)的Knoll和R。tska研制成功了世界上第一臺(tái)電子顯微鏡，通過(guò)由電子束和電子透鏡組合成的電子光學(xué)系統(tǒng)的多極放大后，可以將微小物體放大成像，極大地提高了分辨率。普通光學(xué)顯微鏡的分辨極限是0．2斗m，而目前最好的電鏡的分辨率可達(dá)0．14nm，有效放大倍數(shù)為100萬(wàn)倍。透射電子顯微鏡(translm‘SSl‘On electron micr，oscope，TEM)是最早、最廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種電鏡，之后又相繼誕生了掃描電鏡、超高壓電鏡等。電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的基本原理相同，不同的是光鏡的照明源是可見光，而電鏡是以電子束為光源。電鏡的透鏡不是玻璃而是軸對(duì)稱的電場(chǎng)或磁場(chǎng)。電鏡技術(shù)使病理學(xué)對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)從組織、細(xì)胞水平深入到細(xì)胞內(nèi)超微結(jié)構(gòu)水平，觀察到了細(xì)胞膜、細(xì)胞器和細(xì)胞核的細(xì)微結(jié)構(gòu)及其病理變化，大大開闊了人們的視野，并由此產(chǎn)生了亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)病理學(xué)(剛hcelhalat’stnlcture pathology)，又稱超微結(jié)構(gòu)病理學(xué)(ultrastr．uCtural pathology)。

由于電鏡的分辨率高，因此電鏡樣本的處理和超薄切片的制作技術(shù)比光鏡制片更為精細(xì)和復(fù)雜．但基本過(guò)程相似，仍包括組織取材、固定、脫水、浸透、包埋、切片和染色等。電鏡樣本的制備與常規(guī)病理制片不同之處有：①要求組織新鮮，選擇有代表性的區(qū)域進(jìn)行小塊多點(diǎn)取材；②雙重組織固定，常用的化學(xué)固定劑有鋨酸、醛類固定劑和高錳酸鉀等；③環(huán)氧樹脂包埋；④半薄切片經(jīng)染色進(jìn)行組織定位后再切制超薄切片；⑤重金屬鹽如醋酸鈾或枸櫞酸鉛等染色。

電鏡技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域可用于胚胎及組織發(fā)生學(xué)方面的觀察和研究，如通過(guò)電鏡可以了解腫瘤間質(zhì)新生血管芽的發(fā)生和形態(tài)特點(diǎn)(圖17—

2、圖17—3)；在臨床上可用于多種疾病亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)病變的觀察和診斷，特別是腎小球疾病及肌病的診斷；疑難腫瘤的組織來(lái)源和細(xì)胞屬性判定。如一些去分化、低分化或多向分化腫瘤的診斷和鑒別診斷。隨著電鏡技術(shù)的，不斷發(fā)展以及與其他方法的綜合使用，還出現(xiàn)了免疫電鏡技術(shù)、電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、電鏡圖像分析技術(shù)及全息顯微技術(shù)等。但電鏡技術(shù)也有其局限性，如設(shè)備昂貴、樣本制作較復(fù)雜；樣本取材少。觀察范圍有限，有時(shí)還可能會(huì)遺漏信息：當(dāng)用于輔助腫瘤的病理診斷時(shí)，只能判定腫瘤的組織或細(xì)胞的來(lái)源，不能確定腫瘤的良惡性。

第四節(jié) 顯微切割技術(shù)" 顯傲切割術(shù)(nLICI·odissection)是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，它能夠從組織切片或細(xì)胞涂片上的任一區(qū)域內(nèi)切割下幾百個(gè)、幾十個(gè)同類細(xì)胞，甚至單個(gè)細(xì)胞(圖17—4)。再進(jìn)行如PcR、PcR—SS(：P及比較基因組雜交等有關(guān)的分子水平的研究。

用于顯微切割的組織切片可以是冷凍切片、石蠟包埋的組織切片或細(xì)胞涂片。切片的厚度可為4～10斗m，冷凍切片需經(jīng)甲醛或乙醇固定。另外，用于顯微切割的組織切片還必須染色，以便于進(jìn)行目標(biāo)細(xì)胞群或單一細(xì)胞的定位。染色可以用普通方法，如甲基綠、核固紅、瑞氏染液或蘇木素等，也可用免疫組化染色，如要切割霍奇金淋巴瘤組織切片上的R—S細(xì)胞時(shí)，可用cDl5或cD30單克隆抗體染色進(jìn)行靶細(xì)胞示蹤。顯微切割的方法有手工操作法和激光捕獲顯微切割法。激光捕獲顯微切割(1asel‘capture microdissection，LcM)技術(shù)的基本原理是：將組織切片放在倒置顯微鏡的載物臺(tái)上，并在切片表面覆蓋一層乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate；EVA)薄膜。激光束從切片的上方垂直照射下來(lái)。使其光路與顯微鏡聚光器的光路共軸，光斑恰好落在顯微鏡視野中心，即要切割的區(qū)域。該區(qū)的．EVA膜揭起來(lái)，與之相連的細(xì)胞也隨之被完好地從切片上切割下來(lái)。將帶有細(xì)胞的。EVA膜放入試管內(nèi)經(jīng)蛋白酶消化使細(xì)胞與膜分開，同時(shí)也將細(xì)胞裂解，獲得待提取物質(zhì)．如DNA、RNA和蛋白質(zhì)等。

顯微切割術(shù)的特點(diǎn)是可從構(gòu)成復(fù)雜的組織中獲得某一特定的同類細(xì)胞群或單個(gè)細(xì)胞。尤其適用于腫瘤的分子生物學(xué)研究，如腫瘤的克隆性分析、腫瘤發(fā)生和演進(jìn)過(guò)程中各階段細(xì)胞基因改變的比較研究以及腫瘤細(xì)胞內(nèi)某些酶活性的定量檢測(cè)等。該技術(shù)的不足之處是手工操作法的技術(shù)難度大；用LCM雖然操作簡(jiǎn)便，耗時(shí)少，取材準(zhǔn)確，但需特殊的設(shè)備，激光器造價(jià)高。

第五節(jié) 激光掃描共聚焦顯微技術(shù)

激光掃描共聚焦顯微鏡(1aser scanning confocal microscope，LSCM)是近代生物醫(yī)學(xué)圖像分析儀器研究最重要的成就之一，它是將光學(xué)顯微鏡、激光掃描技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)相結(jié)合而形成的高技術(shù)設(shè)備。其主要部件有激光器、掃描頭、顯微鏡和計(jì)算機(jī)等。共聚焦成像利用照明點(diǎn)與探測(cè)點(diǎn)共軛這一特性，可有效抑制同一聚焦平面上非測(cè)量點(diǎn)的雜散熒光及來(lái)自樣品的非焦平面熒光，從而獲得普通光學(xué)顯微鏡無(wú)法達(dá)到的分辨率。同時(shí)具有深度識(shí)別能力(最大深度一般為200～4()0仙m)及縱向分辨率，因而能看到較厚生物樣本中的細(xì)節(jié)。(一)LSCM的主要功能

LscM的主要功能有：①細(xì)胞、組織光學(xué)切片：利用計(jì)算機(jī)及圖像處理系統(tǒng)對(duì)組織、細(xì)胞及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷層掃描，該功能也被形象地稱為“細(xì)胞CT”或“顯微CT”(圖17—5)；②三維立體空間結(jié)構(gòu)重建；③對(duì)活細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間觀察；④細(xì)胞內(nèi)酸堿度及細(xì)胞離子的定量測(cè)定；⑤熒光漂白恢復(fù)技術(shù)(1]uol·eSCeDCe recovery after-photcIbleachinR．FRAP)：它利用高強(qiáng)度脈沖式激光照射細(xì)胞的某一區(qū)域，造成該區(qū)域熒光分子的漂白．而該區(qū)域周圍的非漂白熒光分子將以一定速率向受照射區(qū)擴(kuò)散，Ls(2M可直接對(duì)其擴(kuò)散速率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。FRAP可用于細(xì)胞間通訊、細(xì)胞骨架的構(gòu)成、生物膜結(jié)構(gòu)和大分子組裝等的研究；⑥細(xì)胞間通訊的研究；⑦細(xì)胞膜流動(dòng)件測(cè)定和光活化技術(shù)等。

(二)LSCM對(duì)樣本的要求及其局限性

用于LscM的樣本最好是培養(yǎng)細(xì)胞樣本，如培養(yǎng)細(xì)胞涂片或細(xì)胞爬片，也可以是冷凍組織切片．石蠟包埋組織切片不適用于該技術(shù)。LscM主要使用直接或間接免疫熒光染色和熒光原位雜交技術(shù)。熒光標(biāo)記的探針或抗體的質(zhì)量將直接影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

第六節(jié)核酸原位雜交技術(shù)

原位雜交(in situ hVbridizacion，IsH)是核酸分子雜交的一部分，是將組織化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合以檢測(cè)和定位核酸的技術(shù)。它是用標(biāo)記了的已知序列的核苷酸片段作為探針(probe)，通過(guò)雜交直接在組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上檢測(cè)和定位某一特定靶DNA或RNA的存在。IsH的生物化學(xué)基礎(chǔ)是DNA變性、復(fù)性和堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合。根據(jù)所選用的探針和待檢測(cè)靶序列的不同，有I)NA—DNA雜交、DNA—RNA雜交和RNA—RNA雜交。

(一)探針的選擇和標(biāo)記

用于原位雜交的探針有雙鏈cDNA探針、單鏈cDNA探針、單鏈cRNA探針以及合成的寡核苷酸探針等。一般而言，探針的長(zhǎng)度以50～30(3bp為宜，用于染色體原位雜交的探針可為1．2～1．5kb。探針標(biāo)記物有放射性和非放射性之分，前者如放射性核素，H、。ss、印等，這類探針的敏感性高，但有半衰期及放射性污染，成本高且耗時(shí)等缺陷，故其使用受到限制；非放射性探針標(biāo)記物有熒光素、地高辛和生物素等．盡管其敏感性不如放射性標(biāo)記探針，但因其性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、成本低和耗時(shí)短等長(zhǎng)處，正越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用。雙鏈cDNA探針的標(biāo)記可用缺口平移法或隨機(jī)引物法；單鏈cRNA探針可通過(guò)轉(zhuǎn)錄進(jìn)行標(biāo)記；合成的寡核苷酸探針可用5’末端標(biāo)記法，即加尾標(biāo)記法。(二)原位雜交的主要程序

原位雜交的實(shí)驗(yàn)材料可以是常規(guī)石蠟包埋組織切片、冷凍組織切片、細(xì)胞涂片和培養(yǎng)細(xì)胞爬片等。主要程序包括雜交前準(zhǔn)備、預(yù)處理、雜交、雜交后處理一清洗和雜交體的檢測(cè)等。操作中應(yīng)注意的問(wèn)題有：①對(duì)DNA—RNA雜交和RNA—RNA雜交．需進(jìn)行滅活RNA酶處理，包括用0．5％o的二乙基焦碳酸鹽(diethylpyrocal-bonate，【)EPC)水配制有關(guān)試劑和160～180℃烘烤實(shí)驗(yàn)用器皿等；當(dāng)使用雙鏈cDNA探針和(或)待測(cè)靶序列是DNA時(shí)，需進(jìn)行變性處理使DNA解鏈；②雜交溫度應(yīng)低于雜交體的解鏈溫度(Tm)25~(2左右；③對(duì)照實(shí)驗(yàn)：原位雜交遠(yuǎn)較免疫組化染色復(fù)雜，影響因素頗多，故對(duì)照實(shí)驗(yàn)必不可少，有組織對(duì)照、探針對(duì)照、雜交反應(yīng)體系對(duì)照和檢測(cè)系統(tǒng)的對(duì)照等，可根據(jù)具體情況選用。

(三)熒光原位雜交(flLlorescence in situ hVbr_dization。FISH)可以用直接法或間接法進(jìn)行FIsH。直接法FIsH是以熒光素直接標(biāo)記已知DNA探針，所檢測(cè)的靶序列為DNA。間接法：FISt{是以非熒光標(biāo)記物標(biāo)記已知DNA探針．再橋連一個(gè)熒光標(biāo)記的抗體。用于FIsH的探針有不同的類型，如重復(fù)序列探針、位點(diǎn)特異性探針和全染色體探針等，目前已有大量商品化的熒光標(biāo)記探針，使F：[St{技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FIsH的實(shí)驗(yàn)材料可以是問(wèn)期細(xì)胞、分裂中期的染色體，也可以是冷凍或石蠟切片組織(圖17—6)。

(四)原位雜交技術(shù)的應(yīng)用

原位雜交可應(yīng)用于：①細(xì)胞特異性mR．NA轉(zhuǎn)錄的定位．如基因圖譜、基因表達(dá)和基因組進(jìn)化的研究；②受感染組織中病毒DNA／RNA的檢測(cè)和定位，如EB病毒mRNA、人類乳頭狀瘤病毒DNA(圖17—7)和巨細(xì)胞病毒DNA的檢測(cè)；③癌基因、抑癌基因及各種功能基因在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)及其變化的檢測(cè)；④基因在染色體上的定位；⑤染色體變化的檢測(cè)，如染色體數(shù)量異常和染色體易位等：⑥分裂間期細(xì)胞遺傳學(xué)的研究，如遺傳病的產(chǎn)前診斷和某些遺傳病基因攜帶者的確定，某些腫瘤的診斷等。原位雜交與免疫組化染色技術(shù)相比較．IHc使用的是抗體．其檢測(cè)對(duì)象是抗原，機(jī)制是抗原一抗體的特異性結(jié)合，是蛋白質(zhì)表達(dá)水平的檢測(cè)；IsH使用的是探針．遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，與待檢測(cè)的靶序列結(jié)合，是DNA或轉(zhuǎn)錄(mRNA)水平的檢測(cè)。兩者均有較高的敏感性和特異性，但I(xiàn)sH更容易受到外界因素的影響。

第七節(jié)原位多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)

原位多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reactl’orl，PcR)技術(shù)的一部分。PCR．是在體外經(jīng)酶促反應(yīng)將某一特定DNA序列進(jìn)行高效、快速擴(kuò)增，它可將單一拷貝或低拷貝的待測(cè)核酸以指數(shù)的形式擴(kuò)增而達(dá)到常規(guī)方法可檢測(cè)的水平，但不能進(jìn)行組織學(xué)定位。原位PcR(in situ PcR)技術(shù)是將PcR的高效擴(kuò)增與原位雜交的細(xì)胞及組織學(xué)定位相結(jié)合，在冷凍切片或石蠟包埋組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上檢測(cè)和定位核酸的技術(shù)。

(一)原位PCR技術(shù)方法

原位PcR技術(shù)有直接法原位PcR、間接法原位PcR、原位反轉(zhuǎn)錄PcR(in situ re—vel_se transcl’iption—PcR，in Sl‘ttl RT—PcR)和原位再生式序列復(fù)制反應(yīng)(self—sLtstained se—quence replication reactl‘orl，3SP．．)等方法，其中應(yīng)用相對(duì)較為廣泛的是間接法原位PcR。其主要程序有：組織固定、預(yù)處理(如蛋白酶K和RNA酶消化)、原位擴(kuò)增及擴(kuò)增產(chǎn)物的原位雜交和檢測(cè)等。由于使用原位雜交技術(shù)對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，使該方法的特異性較直接法原位PCIR．．高。

(二)原位PCR技術(shù)的應(yīng)用及存在的問(wèn)題

原位PcR技術(shù)可對(duì)低拷貝的內(nèi)源性基因進(jìn)行檢測(cè)和定位，在完整的細(xì)胞樣本上能檢測(cè)出單一拷貝的DNA序列，可用于基因突變、基因重排等的研究和觀察。還可用于外源性基因的檢測(cè)和定位，如對(duì)各種感染性疾病病原的基因檢測(cè)，如EB病毒、人乳頭狀瘤病毒、肝炎病毒、巨細(xì)胞病毒和人免疫缺陷病毒基因組及結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌基因的檢測(cè)等，在臨床上還可用于對(duì)接受了基因治療的患者體內(nèi)導(dǎo)入基因的檢測(cè)等。

從理論上說(shuō)，原位PcR是一個(gè)較完美的技術(shù)，兼具較高的敏感性和基因的細(xì)胞內(nèi)定位功能，但目前該技術(shù)方法還欠完善，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①特異性不高，尤其是假陽(yáng)性問(wèn)題?？赡墚a(chǎn)生假陽(yáng)性的原因有引物擴(kuò)增序列的彌散、引物與模板的錯(cuò)配等。為提高其檢測(cè)結(jié)果的特異性，必須設(shè)計(jì)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)對(duì)照，包括已知陽(yáng)性和陰性對(duì)照、引物對(duì)照、PcR反應(yīng)體系對(duì)照以及用DNA酶和RNA酶處理后樣本的陰性對(duì)照等；②技術(shù)操作復(fù)雜，影響因素過(guò)多；③需要特殊的設(shè)備，即原位PcR儀，價(jià)格昂貴，加之技術(shù)方法上存在的問(wèn)題等，短時(shí)間內(nèi)還難以在國(guó)內(nèi)大面積推廣使用，但有一定的潛在應(yīng)用前景。

第八節(jié)流式細(xì)胞技術(shù)

流式細(xì)胞技術(shù)(now cytomerc、r，F(xiàn)CM)是利用流式細(xì)胞儀進(jìn)行的一種單細(xì)胞定量分析和分選的技術(shù)。流式細(xì)胞技術(shù)是免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、激光和電子計(jì)算機(jī)科學(xué)等綜合利用的技術(shù)。(一)流式細(xì)胞儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ．

流式細(xì)胞儀由三部分構(gòu)成：①傳感系統(tǒng)，包括樣本遞送系統(tǒng)、樣品池、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電子傳感器和激光源等；②計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；③電路、光路和水路系統(tǒng)，有電源、光學(xué)傳導(dǎo)和濾片、鞘液循環(huán)和回收部分等。流式細(xì)胞儀的工作原理是使懸浮在液體中分散的經(jīng)熒光標(biāo)記的細(xì)胞或微粒在穩(wěn)定的液流推動(dòng)裝置作用下，依次通過(guò)樣品池，流速可達(dá)9米／秒，同時(shí)由熒光探測(cè)器捕獲熒光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成分別代表前向散射角、側(cè)向散射角和不同熒光強(qiáng)度的電脈沖信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理形成相應(yīng)的點(diǎn)圖、直方圖和假i維結(jié)構(gòu)圖像進(jìn)行分析(圖17—8)。(二)樣本制備的基本原則

用于FcM的樣本是單細(xì)胞懸液?？梢允茄骸腋〖?xì)胞培養(yǎng)液和各種體液，如胸水、腹水、腦脊液，新鮮實(shí)體瘤或石蠟包埋組織的單細(xì)胞懸液等。樣本制備基本原則是：①保持各種體液和懸浮細(xì)胞樣本新鮮，盡快完成樣本的制備和檢測(cè)；②針對(duì)不同的細(xì)胞樣本進(jìn)行適當(dāng)?shù)南礈臁⒚赶駿DTA處理，以清除雜質(zhì)，使黏附的細(xì)胞彼此分離而成單細(xì)胞狀態(tài)；③對(duì)新鮮實(shí)體瘤組織可選用或聯(lián)合使用酶消化法、機(jī)械打散法和化學(xué)分散法來(lái)獲得有足夠細(xì)胞數(shù)量的單細(xì)胞懸液。常用的酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶和膠原酶等；④對(duì)石蠟包埋組織應(yīng)先切成若干40～50斗m厚的石蠟切片，經(jīng)二甲苯脫蠟至水化，再選用前述方法制備單細(xì)胞懸液：⑤單細(xì)胞懸液的細(xì)胞數(shù)應(yīng)不少于10‘。(三)流式細(xì)胞術(shù)的應(yīng)用

流式細(xì)胞儀具有精密、準(zhǔn)確、快速和高分辨力等特性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①其測(cè)定細(xì)胞內(nèi)DNA的變異系數(shù)最小，一般在2％以下；②能準(zhǔn)確地進(jìn)行DNA倍體分析：③借助于熒光染料進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的定量研究；④快速進(jìn)行細(xì)胞分選和細(xì)胞收集。流式細(xì)胞術(shù)在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床檢測(cè)中有多方面的應(yīng)用，如外周血細(xì)胞的免疫表型測(cè)定和定量分析；某一特定細(xì)胞群的篩選和細(xì)胞收集；細(xì)胞多藥耐藥基因的檢測(cè)；癌基因和抑癌基因的檢測(cè)：細(xì)胞凋亡的定量研究；細(xì)胞毒功能檢測(cè)以及細(xì)胞內(nèi)某些蛋白質(zhì)和核酸的定量分析等。應(yīng)注意的是單細(xì)胞懸液樣本的質(zhì)量直接影響FcM檢測(cè)結(jié)果，一般而言，新鮮細(xì)胞或組織樣本優(yōu)于已固定的組織樣本。

第九節(jié) 圖像分析技術(shù)

病理圖像分析包括定性和定量?jī)蓚€(gè)方面，以往受技術(shù)所限，常規(guī)病理形態(tài)學(xué)觀察基本上是定性的。缺乏精確的更為客觀的定量標(biāo)準(zhǔn)和方法。圖像分析技術(shù)(inaage analysis，IA)的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，形態(tài)定量技術(shù)已從二維空問(wèn)向三維空間發(fā)展。在腫瘤病理學(xué)方面，圖像分析技術(shù)主要用于核形態(tài)參數(shù)的測(cè)定(如核直徑、周長(zhǎng)、面積、體積等)、腫瘤的組織病理學(xué)分級(jí)和預(yù)后判斷等，也可用于DNA倍體的測(cè)定和顯色反應(yīng)(如免疫組化)的定量等。

第十節(jié) 比較基因組雜交技術(shù)

比較基因組雜交(comparative genomic：hybridization，cGH)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種分子細(xì)胞學(xué)技術(shù)，它通過(guò)單一的一次雜交可對(duì)某一腫瘤全基因組的染色體拷貝數(shù)量的變化進(jìn)行檢查。其基本原理是：用不同的熒光染料分別標(biāo)記腫瘤組織DNA和正常細(xì)胞或組織的DNA，制成探針，并與正常人的分裂中期染色體進(jìn)行共雜交，通過(guò)檢測(cè)染色體上顯示的腫瘤組織與正常對(duì)照組織不同的熒光強(qiáng)度，來(lái)反映整個(gè)腫瘤基因組DNA表達(dá)狀況的變化，再借助于圖像分析技術(shù)可對(duì)染色體拷貝數(shù)量的變化進(jìn)行定量研究(圖17—9)。

CGf{技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：①實(shí)驗(yàn)所需樣本DNA量較少，做單一的一次雜交即可檢查腫瘤全基因組的染色體拷貝數(shù)量的變化；②該方法不僅適用于外周血、培養(yǎng)細(xì)胞和新鮮組織樣本的研究，還可用于甲醛固定石蠟包埋組織樣本的研究，也可用于因DNA量過(guò)少而經(jīng)PcR擴(kuò)增的樣本研究。盡管cGH是研究DNA拷貝數(shù)量變化的有力工具，但也有其局限性：一是用CGt{技術(shù)所能檢測(cè)到的最小的DNA擴(kuò)增或缺失是3～5Mb，故對(duì)于低水平的19NA擴(kuò)增和小片段的缺失就會(huì)漏檢；二是在染色體的拷貝數(shù)量無(wú)變化時(shí)，cGH技術(shù)不能檢測(cè)出平行染色體的易位。

第十一節(jié) 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)(1~iochip techniclue)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的生物醫(yī)學(xué)高新技術(shù)，包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片和組織芯片等。(一)基因芯片(geRe chip)基因芯片又稱I)NA芯片(DNA chip)，是指固著在固相載體上的高密度的DNA微點(diǎn)陣。即將大量靶基因或寡核苷酸片段有序、高密度地(點(diǎn)與點(diǎn)間距一般小于5 0【)¨m)排列在如硅片、玻璃片、聚丙烯或尼龍膜等載體上，形成基因芯片。一套完整的基因芯片分析系統(tǒng)包括芯片陣列儀、激光掃描儀、計(jì)算機(jī)及生物信息軟件處理系統(tǒng)等。1．基因芯片的分類和工作原理按基因芯片的功能用途可將其分為三類：表達(dá)譜基因芯片、診斷芯片和檢測(cè)芯片，表達(dá)譜基因芯片主要用于基因功能的研究；后兩者可用于遺傳病、代謝性疾病和某些腫瘤的診斷、病原微生物的檢測(cè)等?；蛐酒瑱z測(cè)的基本原理(圖17—10)是：用不同的熒光染料通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)將不同組織的mR_NA分別標(biāo)記制成探針，將探針混合后與芯片上的DNA片段進(jìn)行雜交、洗滌，然后用特有的熒光波長(zhǎng)掃描芯片，得到這些基因在不同組織或細(xì)胞中的表達(dá)譜圖片，再通過(guò)計(jì)算機(jī)分析出這些基因在不同組織的表達(dá)差異。

2．基因芯片的應(yīng)用 基因芯片技術(shù)可用于生命科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，在基礎(chǔ)研究方面有基因表達(dá)譜分析、腫瘤基因分型、基因突變的檢測(cè)、新基因的尋找、遺傳作圖和重測(cè)序等；在臨床上可用于抗生素和抗腫瘤藥物的篩選和疾病的診斷等方面。利用基因芯片技術(shù)，人們可以大規(guī)模、高通量地對(duì)成千上萬(wàn)個(gè)基因同時(shí)進(jìn)行研究，從而解決了傳統(tǒng)的核酸印跡雜交技術(shù)操作復(fù)雜、自動(dòng)化程度低、檢測(cè)效率低等問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)不同的探針陣列和使用特定的分析方法使該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用基因芯片技術(shù)要求實(shí)驗(yàn)材料是從新鮮組織或培養(yǎng)細(xì)胞中提取的mRNA，對(duì)外周血或培養(yǎng)細(xì)胞樣本的研究相對(duì)容易．對(duì)實(shí)體瘤的研究受到一定限制。

(二)蛋白質(zhì)芯片

蛋白質(zhì)芯片(protein chip)又稱蛋白質(zhì)微陣列(protein microarray)，它是繼基因芯片之后發(fā)展起來(lái)的對(duì)基因功能產(chǎn)物表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。蛋白質(zhì)芯片也是在一個(gè)載體上高密度地點(diǎn)布不同種類的蛋白質(zhì)，再用熒光標(biāo)記的已知抗體或配體與待測(cè)樣本中的抗體或配體一起與芯片上的蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，利用熒光掃描儀測(cè)定芯片上各點(diǎn)陣的熒光強(qiáng)度，再經(jīng)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算出待測(cè)樣本結(jié)果。隨著蛋白質(zhì)芯片制作技術(shù)的不斷完善。檢測(cè)容量已達(dá)一萬(wàn)三千多個(gè)點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)化檢測(cè)，具有高效率、低成本的特點(diǎn)，尤其適合于蛋白表達(dá)的大規(guī)模、多種類篩查，并能用于受體一配體、多種感染因素的篩查和腫瘤的診斷。

(三)組織芯片

組織芯片(tl。SSl】e chip)又稱組織微陣列(t1‘SSLle micrOaIT』ay)是由Kononen等在1998年首次提出這一概念。組織芯片是將數(shù)十個(gè)至數(shù)百個(gè)小的組織片整齊地排列在某一載體上(通常是載玻片)而成的微縮組織切片。組織芯片的制作流程主要包括組織篩選和定位、陣列蠟塊的制作和切片等步驟r岡17—

11、．

組織芯片的特點(diǎn)是體積小、信息含量大，并可根據(jù)不同的需求進(jìn)行組合制成各種組織芯片，能高效、快速和低消耗地進(jìn)行各種組織學(xué)的原位研究和觀察，如形態(tài)學(xué)、免疫組織化學(xué)、原位雜交和原位PcR等，并有較好的內(nèi)對(duì)照及實(shí)驗(yàn)條件的可比性。在科研工作中可單獨(dú)應(yīng)用或與基因芯片聯(lián)合應(yīng)用，用于基因及其蛋白表達(dá)產(chǎn)物的分析和基因功能的研究；用于基因探針的篩選和抗體等生物制劑的鑒定；組織芯片還可作為組織學(xué)和病理學(xué)實(shí)習(xí)教材、外科病理學(xué)微縮圖譜等。

第十二節(jié) 生物信息學(xué)技術(shù)

生物信息學(xué)(t)ioirl~oImadcs)是一門研究生物系統(tǒng)中信息現(xiàn)象的新興的交叉學(xué)科．涉及生物學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。隨著生物科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展和基因組研究的不斷深入，生物分子數(shù)據(jù)迅速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量巨大，其中既有生物分子序列的信息，又有結(jié)構(gòu)和功能的信息；既有生命本質(zhì)信息(如基因)，又有生命表象信息(如基因表達(dá)信息)，并且數(shù)據(jù)之間存在著密切的聯(lián)系。生物信息學(xué)以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)為工具，以數(shù)據(jù)庫(kù)為載體，利用數(shù)學(xué)和信息科學(xué)的理論、方法和技術(shù)研究生物大分子，建立各種計(jì)算模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)中產(chǎn)生的大量生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、集成、查詢、處理及分析，揭示蘊(yùn)含在這些數(shù)據(jù)中的豐富內(nèi)涵，發(fā)現(xiàn)生物分子信息的組織規(guī)律，從而掌握復(fù)雜的生命現(xiàn)象包括生命起源、生物進(jìn)化以及細(xì)胞、器官和個(gè)體的發(fā)生、發(fā)育、病變、衰亡的規(guī)律和時(shí)空聯(lián)系。20世紀(jì)90年代，在人類基因組計(jì)劃的推動(dòng)下。生物信息學(xué)得以迅猛發(fā)展。人類基因組計(jì)劃產(chǎn)生的生物分子數(shù)據(jù)是生物信息學(xué)的源泉．而人類基因組計(jì)劃所需要解決的問(wèn)題則是生物信息學(xué)發(fā)展的動(dòng)力。

生物信息學(xué)的研究范疇是以基因組DNA序列的信息分析作為源頭，分析基因組結(jié)陶，尋找或發(fā)現(xiàn)新基因，分析基因調(diào)控信息，并在此基礎(chǔ)上研究基因的功能，模擬和預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，分析蛋白質(zhì)的性質(zhì)以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之問(wèn)的關(guān)系，為基于靶分子結(jié)構(gòu)的藥物分子設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)分子改性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。當(dāng)前，生物信息學(xué)已在理論生物學(xué)領(lǐng)域占據(jù)了核心地位?！?/p>

生物信息學(xué)的主要任務(wù)是研究生物分子數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)和查詢，發(fā)展數(shù)據(jù)分析方法．主要包括三個(gè)方面：①生物信息的收集、存儲(chǔ)、管理與提供：建立生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)是生物信息學(xué)的重要內(nèi)容，提供數(shù)據(jù)查詢、搜索、篩選和序列比對(duì)，并為信息分析和數(shù)據(jù)挖掘打下基礎(chǔ)。目前，分子生物學(xué)的三大核心數(shù)據(jù)庫(kù)——GenBank核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)、SWISS—PROT蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)和PDB生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅已成為全世界分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究人員獲取生物分子序列、結(jié)構(gòu)和其他信息的基本來(lái)源，而且是發(fā)表自己序列或結(jié)構(gòu)測(cè)定結(jié)果的重要媒體；②生物學(xué)數(shù)據(jù)的處理和分析：如基因組序列分析、基因表達(dá)數(shù)據(jù)的分析與處理。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)的本質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上．了解基因與疾病的關(guān)系，了解疾病產(chǎn)生的機(jī)制，為疾病的診斷和治療提供依據(jù)。幫助確定新藥的作用靶點(diǎn)和作用方式，設(shè)計(jì)新的藥物分子，為進(jìn)一步的研究和應(yīng)用打下基礎(chǔ)；③生物學(xué)數(shù)據(jù)的有效利用：開發(fā)研制管理分析數(shù)據(jù)的新工具和實(shí)用軟件，為生物信息學(xué)的具體應(yīng)用服務(wù)。如與大規(guī)模基因表達(dá)譜分析相關(guān)的算法和軟件研究，基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究．與基因組信息相關(guān)的核酸、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)和模擬，以及蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)的研奔等一牛物分子信．息處理流程見．圖17—12。

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)展，特別是生物芯片技術(shù)、蛋白質(zhì)二維凝膠電泳技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)的快速發(fā)展，這類新形式的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的信息挖掘已納人生物信息學(xué)的研究范疇，從而大大擴(kuò)展了生物信息學(xué)的工作內(nèi)容。后基因組時(shí)代的生物信息學(xué)技術(shù)籽為基因組功能預(yù)測(cè)、透視基因相互作用及其機(jī)制、利用生物分子的信息參與創(chuàng)新藥物的設(shè)計(jì)、生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建等提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

第二篇：最佳答案電化學(xué)傳感器技術(shù)及原理應(yīng)用

最佳答案電化學(xué)傳感器技術(shù)及原理應(yīng)用

基本原理

化學(xué)傳感器主要由兩部分組成：識(shí)別系統(tǒng)；傳導(dǎo)或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

識(shí)別系統(tǒng)反待測(cè)物的某一化學(xué)參數(shù)（常常是濃度）與傳導(dǎo)系統(tǒng)連結(jié)起來(lái)。它主要具有兩種功能：選擇性地與待測(cè)物發(fā)生作用，反所測(cè)得的化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)化成傳導(dǎo)系統(tǒng)可以產(chǎn)生響應(yīng)的信號(hào)。分子識(shí)別系統(tǒng)是決定整個(gè)化學(xué)傳感器的關(guān)鍵因素。因此，化學(xué)傳感器研究的主要問(wèn)題就是分子識(shí)別系統(tǒng)的選擇以及如何反分子識(shí)別系統(tǒng)與合適的傳導(dǎo)系統(tǒng)相連續(xù)?；瘜W(xué)傳感器的傳導(dǎo)系統(tǒng)接受識(shí)別系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)，并通過(guò)電極、光纖或質(zhì)量敏感元件將響應(yīng)信號(hào)以電壓、電流或光強(qiáng)度等的變化形式，傳送到電子系統(tǒng)進(jìn)行放大或進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，最終使識(shí)別系統(tǒng)的響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯苡米鞣治龅男盘?hào)，檢測(cè)出樣品中待測(cè)物的量。

化學(xué)傳感器在環(huán)境與衛(wèi)生監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（一）空氣檢驗(yàn)

1、濕度傳感器 濕度是空氣環(huán)境的一個(gè)重要指標(biāo)，空氣的濕度與人體蒸發(fā)熱之間有著密切關(guān)系，高溫高濕時(shí)，由于人體水分蒸發(fā)困難而感到悶熱，低溫高濕時(shí)，人體散熱過(guò)程劇烈，容易引起感冒和凍傷。人體最適宜的氣溫是18~22℃，相對(duì)濕度為35%～65%RH。

在環(huán)境與衛(wèi)生監(jiān)測(cè)中，常用于濕球溫濕度計(jì)、手搖濕溫度計(jì)和通風(fēng)濕溫度計(jì)等儀器測(cè)定空氣濕度。近年來(lái)，大量文獻(xiàn)報(bào)道用傳感器測(cè)定空氣濕度。用于測(cè)定相對(duì)濕度的涂覆壓電石英晶體用傳感器,通過(guò)光刻和化學(xué)蝕刻技術(shù)制成小型石英奪電晶體,在AT切割的10MHZ石英晶體上涂有4種物質(zhì),對(duì)濕度具有較高的質(zhì)量敏感性.該晶體是振蕩電路中的共振器,其頻率隨質(zhì)量變化,選擇適當(dāng)涂層,該傳感器可用于測(cè)定不同氣體的相對(duì)濕度.該傳感器的靈敏度、響應(yīng)線性、響應(yīng)時(shí)間、選擇性、滯后現(xiàn)象和使用壽命等孝怪癖于涂層化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)。1986年，德國(guó)ErbenUwe[提出了一種測(cè)定濕度用的傳感器，并獲得專利。該傳感器采用以硅為基體的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（MIS）型結(jié)構(gòu)。在MIS型結(jié)構(gòu)中涂有二氧化硅和敏濕層，敏濕層的材料包含有金屬氧化物、氧化物以及低極性組分的聚合物。敏濕材料的吸水量與每濕材料的相對(duì)介電常數(shù)的變化有關(guān)，該傳感器可用準(zhǔn)表態(tài)和支態(tài)兩種方法進(jìn)行測(cè)定，不過(guò)前者比后者更為方便省力，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、建筑工地和日常生活環(huán)境中都能監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)節(jié)濕度。

我國(guó)科技工作者采用最新研制的氧化鉭薄膜濕敏電容，推出一種穩(wěn)定性好，調(diào)節(jié)十分方便的通用濕度控制器。這種傳感器可用于恒濕箱、計(jì)算機(jī)房、防濕機(jī)等許多場(chǎng)合的空氣濕度監(jiān)測(cè)，是一種性能價(jià)格比很高的通用型濕度傳感器，有人利用磷酸鹽涂膜的感濕性研制出性能十分可靠的濕度傳感器。它的主要電極為不銹鋼線材，直徑0.4~1.0mm，表層涂有磷酸薄膜，在膜上再旋繞一層鍍金絲作為主電極的對(duì)置電極，兩電極間僅僅相隔一層20~50um厚的涂膜，距離大大小于一般的濕度傳感器，響應(yīng)速度得到提高，改變磷酸鹽涂膜，又能制成特性不同的多種感濕元件。傳感器工作期間，由于磷酸鹽涂膜表面吸附水分而產(chǎn)生的離子在電極間來(lái)回運(yùn)動(dòng)，致使傳導(dǎo)發(fā)生變化，從而顯示感濕性。若對(duì)傳感器元件加以交流負(fù)荷，則可借檢測(cè)阻抗的變化測(cè)定出空氣濕度。該傳感器何種小，可封閉在注射器針關(guān)內(nèi)，利用針尖可插入狹窄的被測(cè)處，使用方便，檢測(cè)迅速，還可用于露點(diǎn)測(cè)定。

現(xiàn)在日本制造銷售濕度傳感器及濕度測(cè)量控制儀器的公司已超過(guò)30家。溫度傳感器數(shù)量大，品種多，使用的感濕材料有電解質(zhì)陶瓷和有機(jī)高分子膜等，范圍甚廣，大部分檢測(cè)精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有超小型化和集成化的特點(diǎn)。

2、氧化氮傳感器 氧化氮是氮的各種氧化物所組成的氣體混合物的總稱，常以NOX表示。在氧化氮中，不同形式的氧化氮化學(xué)穩(wěn)定性不同，空氣中常風(fēng)的是化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定的一氧化氮和二氧化氮，它們?cè)谛l(wèi)生學(xué)上的意義顯得較其它形式氧化氮更為重要。在環(huán)境分析中，氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。

我國(guó)監(jiān)測(cè)氧化氮的標(biāo)準(zhǔn)方法是鹽酸萘乙二胺比色法，方法靈敏度為0.25ug/5ml,方法轉(zhuǎn)換系數(shù)受吸收液組成、二氧化氮濃度、采氣速度、吸收管結(jié)構(gòu)、共存離子及溫度等多種因素的影響，目前沿末完全統(tǒng)一。傳感器測(cè)定是近年發(fā)慌起來(lái)的新方法。

文獻(xiàn)報(bào)道，用交指型柵極電極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的微電子集成電路與化學(xué)活性電子束蒸鍍酞花青銅薄膜相結(jié)合，獲得了新型氣體敏感微傳感器，可選擇性檢測(cè)mg/m3級(jí)二氧化氮和二惜內(nèi)基甲基膦酸鹽（DIMP）。它利用電壓脈沖激發(fā)傳感器，測(cè)量時(shí)域和頻域響應(yīng)，測(cè)定的峰形與歸一化差分傅立葉變換頻譜有關(guān)，能清晰地區(qū)分二氧化氮和DIMP的響應(yīng)，每個(gè)峰面積可以相應(yīng)地反應(yīng)出傳感器對(duì)特定氣體濃度的靈敏度，科技人員研究了工作頻率600MHZ的高頻表面聲波（SAW）氣敏裝置。該裝置包括三個(gè)分離的SAW延遲線，它們是振蕩電路的頻率測(cè)定元件，在其表面涂了一層有機(jī)膜，作為氣體吸附劑，該膜為1~15nm厚酞花青鉛膜或由可溶酞花青鐵衍生物組成的LB(Langmuir-Blodgett)膜。在吸附過(guò)程中，薄膜質(zhì)量增加，引起表面波速的降低，隨即引起振蕩頻率的降低，達(dá)到測(cè)定二氧化氮濃度的目的。

錫在高于熔點(diǎn)的溫度下沉積，而鎘在室溫下沉積，利用加熱蒸鍍新方法可制得摻有1%~6%鎘的二氧化錫薄膜。在520℃下緩慢氧化該膜，便形成了二氧化錫和氧化鎘的多晶體，薄膜表面對(duì)低濃度氧化氮和二氧化氮有吸附。在300℃條件下，該膜對(duì)10g/m3的一氧化氮和二氧化氮具有最高靈敏度，按電導(dǎo)率相對(duì)變化百分比計(jì)，其值分別為10000%和400%，相同條件下，對(duì)空氣中0.01%的一氧化碳、甲烷、丁烷和氫氣的靈敏度都在300%以下，這種基于摻鎘二氧化錫薄膜組成的傳感器，對(duì)氧化氮和二氧化氮的測(cè)定不僅靈敏度高，而且具有很好的選擇性。半導(dǎo)體本花青膜的電導(dǎo)率對(duì)電子受體氣體具有極佳的靈敏度，這一特點(diǎn)給人們提供了制造廉價(jià)、低能耗、體積小的二氧化氮傳感器系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。但是，這種膜用于傳感器也有一缺點(diǎn)，如響應(yīng)慢，在潮濕條件下，響應(yīng)呈可逆地降低等。為此，WilsonA等人研制了一種微處理控制傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)控制取樣和傳感器操作條件，獲得可再現(xiàn)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，從而把上述缺點(diǎn)帶來(lái)的影響降低到了最低點(diǎn)。

3、硫化氫氣體傳感器 硫化氫是一種無(wú)色、具有特殊腐蛋臭味的可燃?xì)怏w，具有刺激性和窒息性，對(duì)人體有較大危害。目前大多用比色法和氣相色譜法測(cè)定空氣中硫化氫。

對(duì)含量常常低至mg/m3級(jí)的空氣污染物進(jìn)行測(cè)定是氣體傳感器的一項(xiàng)主要應(yīng)用，但在短時(shí)期內(nèi)半導(dǎo)體氣體傳感器還不能滿足監(jiān)測(cè)某些污染氣體靈敏度和選擇性要求。他提出利用摻銀薄膜傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室和城市空氣中的硫化氫。該傳感器陣列由四個(gè)傳感器構(gòu)成，通過(guò)基于庫(kù)化滴定的通用分析裝置和半導(dǎo)體氣體傳感器陣列的信號(hào)，同時(shí)記錄二氧化硫和硫化氫濃度，實(shí)踐表明，在150℃下以恒溫方式盍的摻銀薄膜傳感器用于監(jiān)測(cè)城市空氣中的硫化氫含量，效果良好。Yomogoe N對(duì)半導(dǎo)體氣體傳感器進(jìn)行了改進(jìn)和研究，克服了它檢測(cè)硫化氫等氣體的不足之處。他通過(guò)控制能影響接收和轉(zhuǎn)換功能的基本因素，改進(jìn)了二氧化錫半導(dǎo)體氣體傳感器的傳感性能。他發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換功能與元件的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如與二氧化錫的粒度大?。―）和表面空間電荷層的厚度（L）相關(guān)。當(dāng)D≤2L時(shí)，傳感器的靈敏度大幅度提高。在二氧化錫表面引入其它受體，極大地改善了傳感器的受體功能，特別是用銀和鈀作助催化劑，在空氣中形成的氧化物與二所化錫表面相互作用，產(chǎn)生缺電子實(shí)質(zhì)問(wèn)題電荷，大大提高了檢測(cè)氣體的靈敏度。用CaO-SnO2元件能十分靈敏地檢測(cè)空氣中的硫化氫。

4、二氧化硫傳感器 二氧化硫是污染空氣的主要物質(zhì)之一，檢測(cè)空氣中二氧化硫嘗試是空氣檢驗(yàn)的一項(xiàng)經(jīng)常性工作。應(yīng)用傳感器監(jiān)測(cè)二氧化硫。從縮短檢測(cè)時(shí)間到降低檢出限，都顯示出極大的優(yōu)越性。

利用固體聚合物作離子交換膜，膜的一邊含對(duì)電極和參比電極的內(nèi)部電解液，另一邊插入鉑電極，組成一種二氧化硫傳感器。該傳感器安裝在流通池中，在0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。該傳感裝置電流靈敏度高。響應(yīng)時(shí)間短，穩(wěn)定性好，本底噪音低，線性范圍達(dá)0.2mmol/L，檢出限為8*10-6mmol/L，信噪比為3。該傳感器不僅可以測(cè)定空氣中的二氧化硫，還可用于測(cè)定低電導(dǎo)率液體中的二氧化硫。有機(jī)改性硅酸鹽薄膜二氧化硫氣體傳感器的氣敏涂層是利用溶膠工藝和自旋技術(shù)制作的，對(duì)二氧化硫的測(cè)定具有良好的重現(xiàn)性和可逆性，響應(yīng)時(shí)間不到20S，對(duì)其它氣體的交感小，受溫度和濕度影響小。中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所薛祚霖等人研制成功一種檢測(cè)范圍寬廣的小型二氧化硫濃度傳感器，利用它可以裝配成何種小、重量輕、價(jià)格便宜的拾式二氧化硫氣體濃度檢測(cè)儀器。它可用于現(xiàn)場(chǎng)直接檢測(cè)二氧化硫氣體的濃度，不需要單獨(dú)采樣。該傳感器采用控制電們電解原理，待測(cè)氣體在傳感器的工作電極上一定控制電位下發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)電位控制足夠正且電極的催化活性足夠高時(shí)，氧化反應(yīng)進(jìn)行得很快，過(guò)程的總速度由二氧化硫擴(kuò)散步驟所決定，產(chǎn)生的信號(hào)電流與二氧化硫濃度成正比。這一傳感器響應(yīng)快速，響應(yīng)時(shí)間小于30S。在寬廣的二氧化硫濃度范圍內(nèi)，具有良好線性關(guān)系，線性誤差<±2%，響應(yīng)關(guān)系的直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。因此可以采用一點(diǎn)法標(biāo)定傳感器。正確選擇催劑和控制電位，可避免大多數(shù)氣體物質(zhì)的干擾，而且不需要干擾氣過(guò)濾器，既改善了傳感器的性能，又簡(jiǎn)化了儀器的結(jié)構(gòu)。該傳感器用188g/m3二氧化硫氣體，測(cè)定偏差<2%。低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定的傳感器用來(lái)測(cè)定高濃度氣體，能獲得如此準(zhǔn)確的結(jié)果，可見其檢測(cè)準(zhǔn)確度是令人滿意的.

第三篇：酶技術(shù)原理與應(yīng)用

酶法提取原理

摘要：簡(jiǎn)要介紹了酶法提取的基本原理、特點(diǎn)及提取速率的影響因素，結(jié)合酶法在提取有效成分中的應(yīng)用實(shí)例和與其他技術(shù)的聯(lián)用，對(duì)酶法在中藥提取領(lǐng)域的前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：酶法；中藥提??；綜述

中藥是中華民族燦爛文明中一朵盛開的奇葩，有著幾千年的悠久歷史。中藥成分復(fù)雜且很多貴重有效成分含量很低，因此中藥開發(fā)中的關(guān)鍵工序即為如何有效地提取中藥中的有效成分。傳統(tǒng)提取方法如煎煮、回流、浸漬、滲漉法，存在著周期長(zhǎng)、工序多、提取率不高等缺點(diǎn)。酶作為一種生物催化劑，在中藥提取中，對(duì)中草藥細(xì)胞壁的有效成分進(jìn)行分解破壞，從而降低傳質(zhì)阻力，提高提取率；可改變中藥目標(biāo)產(chǎn)物的生理生化性能，優(yōu)化產(chǎn)物效用，并且酶法提取操作簡(jiǎn)單，條件溫和，環(huán)保無(wú)毒，現(xiàn)已將其用于中藥提取過(guò)程。本文就酶法的提取技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展方面進(jìn)行綜述。

1酶法提取的基本原理

大多數(shù)中藥為植物性草藥，中藥材中的有效成分多存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。在中藥提取過(guò)程中，溶劑需要克服來(lái)自細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)的傳質(zhì)阻力。細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)，選用合適的酶(如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶)對(duì)中藥材進(jìn)行預(yù)處理，能分解構(gòu)成細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素及果膠，從而破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生局部的坍塌、溶解、疏松，減少溶劑提取時(shí)來(lái)自細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)的阻力，加快有效成分溶出細(xì)胞的速率，提高提取效率，縮短提取時(shí)間[1]。

而且，在中藥提取中酶法可作用于目標(biāo)產(chǎn)物，改善目標(biāo)產(chǎn)物的理化性質(zhì)，提高其在提取溶劑中的溶解度，減少溶劑的用量，降低成本；也可改善目標(biāo)產(chǎn)物的生理生化功能，從而提高其效用。

2酶法提取的特點(diǎn)

2.1反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物不易變性

酶法提取主要采用酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高的特點(diǎn)，而酶的專一性可避免對(duì)底物外物質(zhì)的破壞。在提取熱穩(wěn)定性差或含量較少的化學(xué)成分時(shí)，優(yōu)勢(shì)更為明顯。楊云龍等[2]用酶法提取洋蔥中黃酮類化合物，采用酶解法來(lái)處理洋蔥皮，避免了因高溫對(duì)黃酮類化合物結(jié)構(gòu)的破壞，提高了黃酮類化合物的提取率。

2.2提高提取率，縮短提取時(shí)間

酶法預(yù)處理減少了中藥材中有效成分的溶出及溶劑提取時(shí)的傳質(zhì)阻力，縮短了提取時(shí)間，提高了提取率，具有很大的應(yīng)用價(jià)值。張文森[3]使用復(fù)合酶法提取茉莉花中有效成分，相比較傳統(tǒng)的水提取，提取溫度由85～90℃降至50℃，提取時(shí)間由3h降至1h，提取率由55%～60%升至65%～70%。

2.3降低成本，環(huán)保節(jié)能

酶法是綠色高效的植物提取技術(shù)，可利用相關(guān)的酶制劑來(lái)提高提取物的極性，從而減少有機(jī)溶劑的使用，降低成本。

2.4優(yōu)化有效組分

酶法不僅可以應(yīng)用在中藥材的提取過(guò)程，也可對(duì)中藥提取物進(jìn)行酶法處理，優(yōu)化有效組分，提高目標(biāo)產(chǎn)物的藥用價(jià)值。肖連冬使用堿性蛋白酶對(duì)啤酒糟麥芽蛋白進(jìn)行水解，在最佳酶解條件下，麥芽蛋白的起泡性、溶解性和乳化性分別達(dá)到167%、22.68%和13.8%，比未改性前的麥芽蛋白分別提高了735%、247%和27.8%。

[4]

2.5工藝簡(jiǎn)單可行

酶法提取在原工藝條件上僅增加了1個(gè)操作單元，反應(yīng)條件溫和易獲得，不需要對(duì)原有工藝設(shè)備進(jìn)行過(guò)多的改變，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求較低，操作簡(jiǎn)單。姚曉琳等

[5]在研究酶法提取柑橘黃酮時(shí)，與原有醇提工藝相比，僅在乙醇浸取提取步驟前增加了一個(gè)步驟——適量酶液酶解提取?？傸S酮提取率可達(dá)2.67±0.06%，提取率大幅提高。

3酶法提取的影響因素

3.1藥材顆粒度

為利于酶解，需對(duì)藥材進(jìn)行預(yù)處理。如用粉碎機(jī)作預(yù)處理，粉碎顆粒越細(xì)，越易懸浮在酶解液中，增加有效面積而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎過(guò)細(xì)，吸附作用過(guò)強(qiáng)，反而會(huì)影響擴(kuò)散作用。因此通常在提取前適當(dāng)粉碎，可提高酶解效率。

3.2提取溶劑

酶法提取的關(guān)鍵，是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑選擇適當(dāng)，就可以比較順利地將需要的成分提取出來(lái)，并且可溶解較多的有效成分。選擇溶劑主要注意以下3點(diǎn)：(1)溶劑對(duì)有效成分溶解度大，對(duì)雜質(zhì)溶解度小；(2)溶劑不能與中藥的成分起化學(xué)變化；(3)溶劑要經(jīng)濟(jì)、易得、使用安全等。現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室主要采用水、乙醇等作為提取的溶劑。

3.3溫度及pH

溫度增高，分子運(yùn)動(dòng)加快，溶解、擴(kuò)散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以熱提常比冷提效率高。但溫度過(guò)高，有些有效成分被破壞，酶的活性降低，甚至失活，同時(shí)雜質(zhì)的溶出也增多。故一般加熱不超過(guò)60℃，最高不超過(guò)100℃。過(guò)高或過(guò)低的pH都會(huì)導(dǎo)致酶失活，pH不僅影響酶立體構(gòu)象，也影響底物解離狀態(tài)。在最適宜的pH下進(jìn)行提取，效率最高。

3.4酶解時(shí)間

有效成分的提取率通常隨提取時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，直到藥材細(xì)胞內(nèi)外有效成分的濃度達(dá)到平衡為止。所以不必?zé)o限制地延長(zhǎng)提取時(shí)間，一般用水加熱提取以每次0.5～1h為宜，用乙醇加熱提取每次以1h為宜。

3.5酶的用量

隨著酶的濃度的升高，與底物的接觸面積增大，酶解反應(yīng)速率增大。但當(dāng)酶的濃度達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，底物濃度相對(duì)較低，酶與底物競(jìng)爭(zhēng)，會(huì)對(duì)酶產(chǎn)生抑制作用，酶得不到充分利用，造成浪費(fèi)。

4酶法提取在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例

4.1酶法作用于植物細(xì)胞壁

植物細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素、果膠等具有大分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)是中藥提取中傳質(zhì)的主要阻力來(lái)源。所以采用酶法提取，分解破壞植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，多采用纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶。

(1)纖維素酶。纖維素是由β-D-葡萄糖以1,4-β葡萄糖苷鍵連接，用纖維素酶酶解可以破壞β-D-葡萄糖苷鍵，使細(xì)胞壁破壞，有利于對(duì)有效成分的提取。項(xiàng)雷文等[6]通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法研究了纖維素酶法提取杭白菊中總黃酮的主要工藝參數(shù)(酶添加量、酶解時(shí)間、酶解溫度和pH)對(duì)總黃酮提取率的影響。得到纖維素酶法提取的最佳條件為：酶添加量0.5%、酶解時(shí)間2.5h、酶解溫度55℃、pH5.0，此條件下總黃酮提取率比對(duì)照組提高了19.2%。

(2)果膠酶。果膠酶是作用于果膠復(fù)合物的酶的總稱。果膠酶有兩種：果膠甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶。周向榮等[7]利用鹽漬藠頭提取其風(fēng)味物質(zhì)，考查了pH值、溫度、加熱時(shí)間、商品果膠酶添加量對(duì)鹽漬藠頭中蒜素提取效果的影響。在果膠酶同原料比為0.6%～1.2%，pH3.4、溫度50℃、提取時(shí)間2～4h的條件下，蒜素的提取率可達(dá)到較高水平(0.21～0.27g/100ML)，且出汁效果較好(90%～92%)，固形物含量較高(19.2～19.8Brix)，能較好地保持藠頭特有的香氣。

(3)半纖維素酶。戴瑜等[8]研究了半纖維素酶法提取杜仲葉中主要有效成分，即苯丙素類的綠原酸(CHA)，通過(guò)單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和方差分析確定了半纖維素酶法提取杜仲葉中綠原酸的最佳操作條件。結(jié)果表明：加入996U／g半纖維素酶0.45%、pH4.0、溫度40℃，得率最高可達(dá)38.01mg／g。

(4)復(fù)合酶。采用兩種或兩種以上的酶按一定比例進(jìn)行組合，進(jìn)行中藥提取，可以較大地加快提取速率，提高提取率。吳國(guó)卿等[9]研究了復(fù)合酶法提取野木瓜汁的工藝。以野木瓜為原料，采用復(fù)合酶法提取野木瓜汁。確定了果膠酶與纖維素酶的最佳添加比例為1︰6。復(fù)合酶提取野木瓜汁的最佳酶解工藝條件為：復(fù)合酶添加量1.0%，酶解溫度45℃，pH4.0，酶解時(shí)間2.5h，在此最佳條件下，野木瓜出汁率可達(dá)56.7%，比空白樣的出汁率13.7%高出43.0%。

4.2酶法作用于目標(biāo)產(chǎn)物

對(duì)于有效成分中立體結(jié)構(gòu)大的物質(zhì)，可使用葡萄糖苷酶、轉(zhuǎn)苷酶、淀粉酶等進(jìn)行分解糖苷鍵等，改變理化性質(zhì)，增大極性，減少有機(jī)溶劑的用量，降低成本，且改變生理生化性質(zhì)，提高效用。

(1)轉(zhuǎn)苷酶。許明淑等[10]在提取銀杏葉黃酮時(shí)，使用Suhong475轉(zhuǎn)苷酶和糖基配體對(duì)銀杏葉進(jìn)行處理，提高黃酮苷元、黃酮苷的極性，進(jìn)而在30%乙醇溶劑中提取。此時(shí)的提取率相當(dāng)于60%乙醇提取條件下的提取率。郁軍等[11]使用淀粉酶和環(huán)糊精轉(zhuǎn)糖苷酶(cGTase)處理甜菊糖作用于甜菊糖苷，破壞了甜菊苷的結(jié)構(gòu)，與未用酶法處理過(guò)的甜菊糖相比較，有效地改善了甜菊糖的后苦味。

(2)葡萄糖苷酶。殷涌光等[12]從松針中提取松針黃酮，即8-葡萄糖苷酶松針總黃酮(PNF)，使用葡萄糖苷酶酶解PNF，酶解溫度40℃，酶添加量1／1000，底物質(zhì)量濃度0.6g／L，酶解時(shí)間5h，經(jīng)過(guò)修飾后的PNF對(duì)自由基清除率、羥基自由基清除率、超氧陰離子清除率及對(duì)鐵離子的還原能力都有明顯地提高。

(3)復(fù)合酶。兩種以上的酶的應(yīng)用，既可以對(duì)植物細(xì)胞壁進(jìn)行作用，也可以對(duì)有效成分進(jìn)行優(yōu)化。董捷等[13]在研究油菜花粉萌發(fā)孔通透性時(shí)采用了復(fù)合酶法中溫淀粉酶和復(fù)合纖維素酶的組合。結(jié)果表明：用中溫淀粉酶和復(fù)合纖維素酶處理花粉后，每克花粉上清液中可溶性糖含量最高可達(dá)到(0.365±0.017g)，與空白相比提高了53%。

5酶法提取技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)用

某些中藥采用酶法提取時(shí)收率明顯提高，具有較大的應(yīng)用潛力，但該技術(shù)同時(shí)也存在著一定的局限性。酶法的最佳反應(yīng)條件需要嚴(yán)格控制，條件微小的波動(dòng)，也有可能引起酶活性的大大下降。實(shí)驗(yàn)中的酶有可能會(huì)與實(shí)驗(yàn)中其他的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，會(huì)影響反應(yīng)速率和產(chǎn)物的純度。故實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)中，多采用酶法與其他技術(shù)的聯(lián)合進(jìn)行中藥提取，可揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮協(xié)同作用，提高有效成分的提取效率。

5.1酶法協(xié)同超聲波

趙玉等[14]采用復(fù)合酶法協(xié)同超聲波提取南瓜水溶性多糖，試驗(yàn)將兩種獨(dú)立的提取方法進(jìn)行協(xié)同作用，考察協(xié)同作用對(duì)提取效果的影響，并與單一超聲波法、復(fù)合酶解法相比較。原料經(jīng)復(fù)合酶酶解處理，超聲10min后，多糖提取率為25.94%，提取率明顯高于單一使用超聲波、復(fù)合酶法的提取。

5.2酶法協(xié)同超高壓提取

超聲波在使用時(shí)，在破碎細(xì)胞的同時(shí)，會(huì)引起溫度急劇上升，費(fèi)用較高。而超高壓提取可在低溫條件下應(yīng)用，不會(huì)引起溫度的劇烈變化，不會(huì)引起酶的活性降低，在熱敏物質(zhì)的提取中應(yīng)用將會(huì)更為廣泛。奚海燕等[15]在超高壓輔助酶法提取大米蛋白的研究中，首先在400MPa下對(duì)大米進(jìn)行預(yù)處理，后加堿性蛋白酶量1.4%，溫度58℃，pH8.3，時(shí)間4h及液固比9︰1進(jìn)行處理，大米蛋白質(zhì)的提取率為78.72%，而只用堿性蛋白酶進(jìn)行處理的提取率為70%，提取率提高顯著。

5.3酶法協(xié)同微波提取

與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比，微波法批處理量較大，萃取效率高、省時(shí)，而且選擇性較好，可提高萃取效率和產(chǎn)品純度。王文平等[16]首次采用微波輔助酶法提取薏苡仁粗多糖，并對(duì)提取工藝進(jìn)行了探討。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化其工藝，得到的最佳提取工藝為：微波功率560W，料液比1︰30，提取時(shí)間4min，提取得率達(dá)22.61%。

6酶法提取技術(shù)的應(yīng)用前景

酶法強(qiáng)化中藥提取由于反應(yīng)特異性強(qiáng)、條件溫和易獲得、提取時(shí)間短、提取率高、綠色節(jié)能等已引起廣泛的關(guān)注，必將成為中藥開發(fā)的重要手段，具有較大的應(yīng)用潛力，且隨著對(duì)酶法技術(shù)的不斷研究，酶法與其他技術(shù)如超聲波、超高壓、微波等技術(shù)的聯(lián)用也將成為中藥提取的另一個(gè)熱點(diǎn)研究方向

第四篇：組織病理學(xué)技術(shù)

組織病理學(xué)技術(shù)

一．實(shí)驗(yàn)綜述

組織病理學(xué)切片技術(shù)是融解剖學(xué)、組織胚胎學(xué)及技術(shù)、病理學(xué)及技術(shù)和臨床于一體的綜合性課程。是一門新興的學(xué)科。在當(dāng)今不斷發(fā)展、變革的社會(huì)中，在學(xué)科相互融合，知識(shí)相互滲透，技術(shù)不斷發(fā)展、概念不斷更新的時(shí)代，在時(shí)代要求綜合素質(zhì)人才輩出的今天，組織病理學(xué)切片技術(shù)的興起尤為必要和重要。主要任務(wù)是：使學(xué)生獲得和掌握學(xué)會(huì)觀察人體重要器官的解剖學(xué)特征、組織學(xué)結(jié)構(gòu)、病理學(xué)變化并聯(lián)系相關(guān)功能，從而在形態(tài)上觀察、機(jī)能上分析、綜合上判斷和科學(xué)上研究疾病。同時(shí)聯(lián)系病變器官的代謝和機(jī)能的改變，探討疾病的病因、發(fā)病機(jī)制以及病理變化與臨床表現(xiàn)的內(nèi)在聯(lián)系和相互的關(guān)系。為由基礎(chǔ)走向臨床打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握病理組織切片的基本制作過(guò)程步驟 2.掌握病變器官的代謝和機(jī)能的改變

3.明白病理組織切片制作過(guò)程中的注意事項(xiàng)

4.了解病理切片的制作程序及儀器的操作和注意事項(xiàng) 二．實(shí)驗(yàn)材料

1.實(shí)驗(yàn)材料：手術(shù)盤、鑷子、手術(shù)刀、石蠟、小鼠病理組織、紗布、燒杯、脫水機(jī)、塑料包埋盒、水浴鍋、切片機(jī)、染色機(jī)、載玻片、蓋玻片、鉛筆、標(biāo)簽 2.實(shí)驗(yàn)試劑：福爾馬林、酒精（50%、55%、70%、75%、80%、85%、95%、無(wú)水濃度）、二甲苯、蘇木素、鹽酸酒精、伊紅染液、樹膠 四．實(shí)驗(yàn)步驟

（一）取材

從尸體解剖材料或臨床手術(shù)切除的待檢材料上選取供作切片標(biāo)本的病理組織切塊，稱為取材。

1.取材要全面具有代表性，能顯示病變的發(fā)展過(guò)程。為此要選取病變顯著的區(qū)域和可疑灶，在統(tǒng)一組織塊中最好包括病灶及其周圍的健康組織，并應(yīng)包含該器官的主要結(jié)構(gòu)部分。較大而重要的病變可從病灶中心到外周的不同部位取材，以反映病變各階段的形態(tài)學(xué)變化。

2.取材時(shí)要盡量保持組織的自然狀態(tài)與完整性，避免認(rèn)為變化。為此，切取組織塊的剪刀要鋒利，切取時(shí)勿使組織受擠壓、拉扯胡揉搓。

3.組織塊的大小要適當(dāng)，通常其長(zhǎng)、寬、厚以1.5×1×0.4cm為宜，必要時(shí)可增大到2×1.5×0.5cm，以便于固定液迅速浸透。尸體剖檢時(shí)采取病理組織塊可切得稍大些，待固定幾小時(shí)后在家以修整，切到適當(dāng)?shù)拇笮　?.對(duì)于特殊病灶要做適當(dāng)標(biāo)記。5.注意避免類似的組織塊混淆。6.制片的組織塊，越新鮮越好。

7.接受送檢標(biāo)本時(shí)，須依據(jù)送檢單詳細(xì)檢查送檢物。

（二）固定和固定液

將組織浸在固定液內(nèi)，使細(xì)胞組織內(nèi)的物質(zhì)成為不溶性，讓固有形態(tài)和結(jié)構(gòu)得以保存叫作固定。固定是為了保持組織、細(xì)胞與生活時(shí)的形態(tài)相似。1.本次試驗(yàn)的固定液為：10%福爾馬林液（實(shí)驗(yàn)室常用固定液）

福爾馬林 100ml 自來(lái)水 900ml 2.固定時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）.固定組織時(shí)固定液用量要充分，液量勿少于組織塊總體積的4倍。（2）.勿使組織塊之間粘連。

（3）.將被檢病例的畜別、編號(hào)、剖檢號(hào)等信息寫于標(biāo)簽上貼好。（4）.組織固定要盡可能恰當(dāng)?shù)卣莆諘r(shí)間。時(shí)間過(guò)短過(guò)長(zhǎng)都不好，根據(jù)組織大小而定，一般數(shù)小時(shí)到數(shù)天。

（三）沖洗

組織固定后，通常用流水沖洗12~24小時(shí)，以洗凈固定液，停止固定作用，避免組織固定，而影響制片效果，是時(shí)組織經(jīng)過(guò)沖洗也可改變硬度。

（四）脫水

將組織內(nèi)的水分徹底去除，稱為脫水。常用脫水劑為酒精。70%酒精 2小時(shí)

85%酒精 1.5~2小時(shí) 95%酒精(1)1.5~2小時(shí) 95%酒精(2)1.5~2小時(shí)

無(wú)水酒精(1)1.5~2小時(shí)

無(wú)水酒精(2)1.5~2小時(shí)

（五）透明

透明是指組織脫水后，通過(guò)透明劑的作用而脫去酒精使組織透明，并使石蠟抑郁滲入組織的過(guò)程。二甲苯能溶于酒精，又可溶解石蠟，是最常用的透明劑。但不宜時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使組織收縮、硬化變脆。

1:1酒精二甲苯 此液為過(guò)渡液，時(shí)間要求不嚴(yán)格 二甲苯(1)0.25-0.5小時(shí) 二甲苯(2)0.25-0.5小時(shí)

（六）浸蠟

組織經(jīng)過(guò)透明作用后移入熔化的石蠟中浸漬，使石蠟充分滲透到組織內(nèi)，起填充作用，稱為浸蠟。浸蠟后的組織硬度均勻適中，可是切片完整。

浸蠟過(guò)程與時(shí)間：

1:1二甲苯石蠟 1小時(shí) 1:2二甲苯石蠟 1小時(shí)

石蠟(1)1.5小時(shí)

石蠟(2)1.5小時(shí)

（七）包埋

石蠟包埋，是將飽浸石蠟的組織塊的過(guò)程。

方法：將包埋用蠟傾注于包埋容器內(nèi)，用鑷子夾取浸透石蠟的組織塊，將其平整切面向下平置于包埋容器底部，并用鑷子輕輕壓平，待石蠟?zāi)毯髾z查蠟塊內(nèi)是否有氣泡，如有氣泡需重新包埋。注意事項(xiàng)：

1.包埋時(shí)注意組織塊切面，必須將平整切面向下平置于包埋容器底部 2.包埋用蠟的熔點(diǎn)須與浸蠟時(shí)石蠟(2)的熔點(diǎn)一致 3.包埋盒大小須與組織塊大小適宜 4.包埋完畢，及時(shí)寫清標(biāo)本編號(hào)

（八）切片及附貼 1.切片 制作石蠟切片多用輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)。蠟塊、切片刀準(zhǔn)備好后，即可開始切片。(1).將蠟塊放于持物臺(tái)上，調(diào)節(jié)切片機(jī)，式切片刀接近蠟塊。(2).炫動(dòng)調(diào)節(jié)器，使厚度為10-20微米。

(3)啟動(dòng)切片機(jī)并觀察蠟塊被切削情況，至組織全面完整切平后，再將調(diào)節(jié)器調(diào)至所需厚度指標(biāo)。一般石蠟切片的厚度為5-7微米為宜。轉(zhuǎn)動(dòng)切片機(jī)時(shí)用力要均勻，使切片完整、厚薄均勻，能連續(xù)成帶。

(4)切片切出后，隨即用潔凈毛筆輕輕挑起，使之牽引成帶，放入水浴鍋內(nèi)展片。2.貼片

貼片是指將菲薄的切片貼敷于載玻片的過(guò)程。用潔凈的載玻片將漂浮于水浴鍋表面的切片輕輕挑起，使切片附于載玻片上。

（九）染色

染色是用一種以上的染料浸染組織切片，使組織細(xì)胞中的不同物質(zhì)，因著色性能不同而染成不同色彩，從而便于在顯微鏡下觀察。染色的步驟：

1.脫蠟：將干燥的切片一次通過(guò)下列溶液。(1).二甲苯(1)5-20min(2).二甲苯(2)5-20min，進(jìn)行徹底脫蠟(3).1:1二甲苯酒精 1-2min，為國(guó)度溶液(4).無(wú)水酒精 2min(5).95%酒精 2min(6).85%酒精 2min(7).75%酒精 2min(8).55%酒精 2min 2.染色：將經(jīng)過(guò)脫蠟的切片，移入染色液中進(jìn)行染色。(1).蘇木素液 5min(2).蒸餾水洗 片刻

(3).鹽酸酒精分化 1-5S（切片進(jìn)入些液作2-3次提取即可）(4).自來(lái)水洗 10-20min，此時(shí)切片逐漸呈現(xiàn)鮮藍(lán)色，這一步起反藍(lán)作用，使細(xì)胞核更清晰。

(5).50%酒精 2min(6).70%酒精 2min(7).85%酒精 2min(8).95%酒精 2min(9).0.5%伊紅酒精浸液 1-2min 3.脫水、透明：伊紅染色之后，切片一次通過(guò)下列溶液，洗去伊紅浮色，并進(jìn)行脫水透明。

(1).95%酒精(1)洗去多余伊紅染液

(2).95%酒精(2)脫去伊紅浮色，切片進(jìn)行此液后反復(fù)提取，直到無(wú)浮色脫下為止

(3).無(wú)水酒精(1)4-5min(4).無(wú)水酒精(2)4-5min,徹底脫水(5).二甲苯(1)10-20min(6).二甲苯(2)10-20min充分透明

（十）封固 封固是指切片上滴加封固和蓋玻片，以利于觀察和保存。

將完全透明的切片從二甲苯液中取出，擦去切片以外載玻片上的二甲苯，用粗細(xì)適度的玻璃棒滴加樹膠一滴于切片一端，隨即將蓋玻片一端與樹膠接觸稍稍前推，并與載玻片成30度角，徐徐下落，將切片封蓋，蓋玻片加蓋之前，需在酒精燈火焰上稍加烘烤，以去潮氣，然后將烘烤面向上加蓋。操作要迅速準(zhǔn)確，勿使切片在空氣中暴露太久，以防二甲苯揮發(fā)切片干燥。

（十一）鏡檢

先用低倍鏡（x10）觀察，找到合適的病變觀察部位;再用高倍鏡(x40)觀察,觀察具體的病變特征和病理變化。五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)顯微鏡的觀察得到小鼠肝組織病變與腎組織病變圖如下： 1.肝組織病變圖

2.腎組織病變圖

六．實(shí)驗(yàn)討論及分析

通過(guò)實(shí)習(xí)不僅加深對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)證，而且掌握基本病理過(guò)程的形態(tài)表現(xiàn)及主要疾病時(shí)的形態(tài)改變；在正確理解和掌握病理學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)病理學(xué)的觀察方法，理論聯(lián)系實(shí)際，使病理與臨床有機(jī)結(jié)合，形態(tài)和功能密切聯(lián)系，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為其以后的臨床學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

下面是切片時(shí)碰到的問(wèn)題的原因及可能處理的方法：(1)組織發(fā)脆：一般 是脫水、透明、浸蠟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度過(guò)高，并與組織本身質(zhì)地也有關(guān)，在切片時(shí)，邊切邊用嘴向蠟片吹氣，可能會(huì)好些。(2)切片卷起，可能是刀不鋒利，或刀鋒在另一面，或刀角 度過(guò)大，切片太厚等等。(3)蠟片彎曲：可能是刀鋒不均，切片刀未磨直，切片刀與蠟塊不平行。(4)透明、浸蠟時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度過(guò)高，并與組織本身質(zhì)地也有關(guān)(5)厚薄不均：可 能是刀、刀座及蠟塊未夾緊，組織太硬，或切片機(jī)主軸太向前，或切片機(jī)已磨損。(6)切片出現(xiàn)裂痕：可能是刀有缺口，石蠟內(nèi)有雜質(zhì)，組織內(nèi)有鈣化、骨片或有線結(jié), 也可能會(huì)有 棉紙纖維等。

第五篇：激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

1.激光切割技術(shù)簡(jiǎn)介.......................................................................2 1.1激光切割技術(shù)概述................................................................2 1.2激光切割技術(shù)的原理............................................................4 1.3激光切割技術(shù)的發(fā)展歷史....................................................5 2.激光切割的特點(diǎn).............................................................................6 2.1激光切割的總體特點(diǎn)............................................................6 2.2 CO2激光切割技術(shù)的特點(diǎn).....................................................7 2.3半導(dǎo)體激光切割機(jī)................................................................8 2.4光纖激光切割機(jī)....................................................................8 3.激光切割技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景.............................................10 3.1激光切割技術(shù)的市場(chǎng)現(xiàn)狀..................................................10 3.2激光切割技術(shù)的應(yīng)用..........................................................12 結(jié)論..................................................................................................13

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

材料12A文修曜

摘要

激光加工技術(shù)是一種先進(jìn)制造技術(shù)，而激光切割是激光加工應(yīng)用領(lǐng)域的一部分，激光切割是當(dāng)前世界上先進(jìn)的切割工藝。由于它具備精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中解決了許多常規(guī)方法無(wú)法解決的難題。激光能切割大多數(shù)金屬材料和非金屬材料。

Abstract

The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials.關(guān)鍵詞：激光切割的原理；激光切割的分類及特點(diǎn)；激光切割技術(shù)的應(yīng)用

1.激光切割技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1激光切割技術(shù)概述

激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)。它占整個(gè)激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度及高適應(yīng)性的特點(diǎn)。同時(shí)還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時(shí)無(wú)噪聲、切割過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。激光切割板材時(shí)，不需要模具，可以替代 2 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。

激光切割主要是CO2激光切割,激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,并使CO2激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定狀的切縫。激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。

激光束聚焦成很小的光點(diǎn)其最小直徑可小于0.1mm，使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度可超過(guò)106W／cm2)。這時(shí)光束輸入（由光能轉(zhuǎn)換）的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散部分，材料很快加熱至汽化濕度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng)，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫。切邊熱影響很小，基本沒有工件變形。

切割過(guò)程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時(shí)得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料，同時(shí)幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進(jìn)入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過(guò)熱。

大多數(shù)有機(jī)與無(wú)機(jī)都可以用激光切割。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進(jìn)形無(wú)變形切割。當(dāng)然，對(duì)高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導(dǎo)體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。

激光切割無(wú)毛刺，皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對(duì)許多機(jī)電制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，由于微機(jī)程序的現(xiàn)代化激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；盡管它加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無(wú)需修理模具，還節(jié)約更換模具時(shí)間，從而節(jié)省加工費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本，所以從總體上講在經(jīng)濟(jì)上更為合算。

另一方面，從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計(jì)尺寸和形狀變化角度看，激光切割也 3 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢(shì)。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段，由于不需要高級(jí)模具制作工，激光切割運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也并不昂貴，因此還能顯著地降低模具制造費(fèi)用。激光切割模具還帶來(lái)的附加好處是模具切邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)淺硬化層，提高模具運(yùn)行中的耐磨性。激光切割的無(wú)接觸特點(diǎn)給圓鋸片切割成形帶來(lái)無(wú)應(yīng)力優(yōu)勢(shì)，由此提高了使用壽命。

1.2激光切割技術(shù)的原理

在激光束能量作用下（氧助切割機(jī)制下，還要加上噴氧氣與到達(dá)燃點(diǎn)的金屬發(fā)生放熱反應(yīng)放出的熱量），材料表面被迅速（ms范圍）加熱到幾千乃至上萬(wàn)度（℃）而熔化或汽化，隨著汽化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體（氧氣或氮?dú)獾榷栊詺怏w）吹走，切縫便產(chǎn)生了。脈沖激光適用于金屬材料,連續(xù)激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過(guò)材料表面，在極短時(shí)間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬(wàn)攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，達(dá)到切割材料的目的。

該技術(shù)采用激光束照射到鋼板表面時(shí)釋放的能量來(lái)使不銹鋼熔化并蒸發(fā)。激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率為500～2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，但是，通過(guò)透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區(qū)域。能量的高度集中能夠進(jìn)行迅速局部加熱，使不銹鋼蒸發(fā)。此外，由于能量非常集中，所以，僅有少量熱傳到鋼材的其它部分，所造成的變形很小或沒有變形。利用激光可以非常準(zhǔn)確地切割復(fù)雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進(jìn)一步的處理。

激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀(jì)七十年代以來(lái)隨著CO2激光器及數(shù)控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進(jìn)的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中：對(duì)于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對(duì)于薄板采用剪床下料，成形復(fù)雜零件大批量的采用沖壓，單件的采用振動(dòng)剪。七十年代后，為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量，又推廣了氧乙烷精 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期，又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。各種切割下料方法都有其有缺點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。

1.3激光切割技術(shù)的發(fā)展歷史

激光切割是激光加工行業(yè)中最量要的一項(xiàng)應(yīng)用技術(shù),由于具有諸多特點(diǎn),已廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門。近年來(lái)，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國(guó)際上每年都以20％～30％的速度增長(zhǎng)。我國(guó)自1985年以來(lái)，更以每年25％以上的速度增長(zhǎng)。由于我國(guó)激光工業(yè)基礎(chǔ)較差，激光加工技術(shù)的應(yīng)用尚不普遍，激光加工整體水平與先進(jìn)國(guó)家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些障礙和不足會(huì)得到解決。激光切割技術(shù)必將成為21世紀(jì)不可缺少的重要的鈑金加工手段。激光切割加工廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，加上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)外科技工作者對(duì)激光切割加工技術(shù)進(jìn)行不斷探入的研究，推動(dòng)著激光切割技術(shù)不斷創(chuàng)新，激光切割技術(shù)的發(fā)展方向如下：

(1)伴隨著激光器向大功率發(fā)展以及采用高性能的CNC及伺服系統(tǒng),使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度,同時(shí)減小熱影響區(qū)和熱畸變;所能夠切割的材料板厚也格進(jìn)一步地提高，高功率激光可以通過(guò)使用Q 開關(guān)或加載脈沖波，從而使低功率激光器產(chǎn)生出高功率激光。

(2)根據(jù)激光切割工藝參數(shù)的影響情況，改進(jìn)加工工藝，如：增加輔助氣體對(duì)切割熔渣的吹力；加入造渣劑提高熔體的流動(dòng)性；增加輔助能源，并改善能量之間的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。

(3)激光切割將向高度自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。將CAD/CAPP/CAM[4]以及人工智能運(yùn)用于激光切割，研制出高度自動(dòng)化的多功能激光加工系統(tǒng)。

(4)根據(jù)加工速度自適應(yīng)地控制激光功率和激光模式或建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和專家自適應(yīng)控制系統(tǒng)使得激光切割整機(jī)性能普遍提高。以數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)核心，面向通用化CAPP開發(fā)工具，對(duì)激光切割工藝設(shè)計(jì)所涉及的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立相適應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。

(5)向多功能的激光加工中心發(fā)展，將激光切割、激光焊接以及熱處理等各 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

道工序后的質(zhì)量反饋集成在一起，充分發(fā)揮激光加工的整體優(yōu)勢(shì)。

(6)隨著Internet和WEB技術(shù)的發(fā)展，建立基于WEB的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用模糊推理機(jī)制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)自動(dòng)確定激光切割工藝參數(shù)，并且能夠遠(yuǎn)程異地訪問(wèn)和控別激光切割過(guò)程成了不可避免的趨勢(shì)。

(7)三維高精度大型數(shù)控激光切割機(jī)及其切割工藝技術(shù)，為了滿足汽車和航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，三維激光切割機(jī)正向高效率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向民展，激光切割機(jī)器人的應(yīng)用范圍將會(huì)愈來(lái)愈大。激光切割正向著激光切割單元FMC、無(wú)人化和自動(dòng)化方向發(fā)展。

2.激光切割的特點(diǎn)

2.1激光切割的總體特點(diǎn)

激光加工作為一種全新的加工方法，以其加工精確、快捷、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在皮革、紡織服裝行業(yè)內(nèi)逐漸得到廣泛的應(yīng)用。鐳射激光切割機(jī)與傳統(tǒng)的切割方式相比不僅價(jià)格低,消耗低.并且因?yàn)榧す饧庸?duì)工件沒有機(jī)械壓力,所以切割出來(lái)產(chǎn)品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn).可連續(xù)24小時(shí)工作。用鐳射激光機(jī)切割出來(lái)的無(wú)塵布無(wú)紡布邊不發(fā)黃,自動(dòng)收邊不散邊,不變形，不會(huì)發(fā)硬,尺寸一致且精確；可切割任意復(fù)雜形狀；效率高、成本低，電腦設(shè)計(jì)圖形,可切割任意形狀任各種大小的花邊。開發(fā)速度快：由于激光和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，用戶只要在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)激光雕刻輸出并且可隨時(shí)變換雕刻,可邊設(shè)計(jì)邊出產(chǎn)品。

激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面，使材料熔化,同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而形成一定外形的切縫。

1．精度高：定位精度0.05mm，重復(fù)定位精度0.02 mm 2．切縫窄：激光束聚焦成很小的光點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng)，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10～0.20mm。

3．切割面光滑：切割面無(wú)毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以內(nèi)。遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

4．速度快：切割速度可達(dá)50m/min，最大定位速度可達(dá)70m/min，比線切割的速度快很多。

5．切割質(zhì)量好：無(wú)接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時(shí)形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。

6．不損傷工件：激光切割頭不會(huì)與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。7．不受被切材料的硬度影響：激光可以對(duì)布料，橡皮等柔軟材質(zhì)進(jìn)行加工，不管什么樣的硬度，都可以進(jìn)行無(wú)變形切割。

8．不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其它異型材。

9．可以對(duì)非金屬進(jìn)行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品、有機(jī)玻璃等。

10．節(jié)約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無(wú)須修理模具，節(jié)約更換模具時(shí)間，從而節(jié)省了加工費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本，尤其適合大件產(chǎn)品的加工。

2.2 CO2激光切割技術(shù)的特點(diǎn)

1.切割質(zhì)量好

切口寬度窄（一般為0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1--0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為12.5--25μm），切縫一般不需要再加工即可焊接。2.切割速度快

例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響區(qū)小，變形極小。3.清潔、安全、無(wú)污染

大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當(dāng)然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超過(guò)電加工；就切割厚度而言難以達(dá)到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(yōu)點(diǎn)足以證明：CO2激光切割已經(jīng)和正在取代一部分傳統(tǒng)的切割工藝方法，特別是各種非金屬材料的切割。它是發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛的一種先進(jìn)加工方法。

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2.3半導(dǎo)體激光切割機(jī)

1簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體激光切割機(jī)采用半導(dǎo)體泵浦激光器，半導(dǎo)體泵浦激光器是近年來(lái)國(guó)際上發(fā)展最快，應(yīng)用較廣的新型激光器。該類型的激光器利用輸出固定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器代替了傳統(tǒng)的氪燈或氙燈來(lái)對(duì)激光晶體進(jìn)行泵浦，從而取得了嶄新的發(fā)展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長(zhǎng)壽命、光束質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊小型化的第二代新型固體激光器，目前在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理，激光打印機(jī)等高科技領(lǐng)域有著獨(dú)具特色的應(yīng)用前景。

2特點(diǎn)

1、采用半導(dǎo)體泵浦源和德國(guó)高速標(biāo)記振鏡頭，光電轉(zhuǎn)化效率高、光束質(zhì)量好。

2、采用全數(shù)字化激光標(biāo)記和獨(dú)特的激光選模及深雕技術(shù)，確保了設(shè)備具有極高的穩(wěn)定性、精確性和友好的操作性。并可選配自動(dòng)測(cè)焦和調(diào)焦系統(tǒng)，滿足精確切割和多樣化打標(biāo)需求。

3、周到的防護(hù)設(shè)計(jì)：缺水保護(hù)，激光諧振腔光路和激光腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長(zhǎng)出光裝置。

4、多樣的外圍裝置設(shè)計(jì)：自動(dòng)上、下料系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)標(biāo)記轉(zhuǎn)臺(tái)，排風(fēng)除塵系統(tǒng)，激光防護(hù)罩及燈光警示裝置。

5、光路預(yù)覽功能，焦點(diǎn)指示功能：在激光的光軸上疊加了可見紅光，用于指示激光束的位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)打標(biāo)范圍的預(yù)覽。增加了指示對(duì)焦紅光，直觀方便的實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦功能。

半導(dǎo)體激光切割機(jī)GDBEC-130250，選用進(jìn)口半導(dǎo)體泵浦源和德國(guó)高速標(biāo)記振鏡頭，光電轉(zhuǎn)化效率高，光束質(zhì)量好，可在金屬、非金屬等各類固性材料上進(jìn)行精確、快速的打標(biāo)和劃線，并可根據(jù)加工材料厚度，調(diào)整激光焦距，確保加工的最佳效果。適用于各類普通金屬及合金（鐵、銅、鋁、鎂、鋅等所有金屬）、稀有金屬及合金（金、銀、鈦）、金屬氧化物、ABS料（電器用品外殼、日用品）、油墨（透光按鍵、印刷制品），環(huán)氧樹脂（電子元件的封裝、絕緣層）等材料。

2.4光纖激光切割機(jī)

1簡(jiǎn)介 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

光纖激光切割機(jī)是利用光纖激光發(fā)生器作為光源的激光切割機(jī)。光纖激光器是國(guó)際上新發(fā)展的一種新型光纖激光器輸出高能量密度的激光束，并聚集在工件表面上，使工件上被超細(xì)焦點(diǎn)光斑照射的區(qū)域瞬間熔化和氣化，通過(guò)數(shù)控機(jī)械系統(tǒng)移動(dòng)光斑照射位置而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切割。同體積龐大的氣體激光器和固體激光器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已逐漸發(fā)展成為高精度激光加工、激光雷達(dá)系統(tǒng)、空間技術(shù)、激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的重要候選者。

光纖激光切割機(jī)它既可做平面切割,也可做斜角切割加工,且邊緣整齊、平滑,適用于金屬板等高精度的切割加工，同時(shí)加上機(jī)械臂可以進(jìn)行三維切割代替原本進(jìn)口的五軸激光。比起普通二氧化碳激光切割機(jī)更節(jié)省空間和氣體消耗量，光電轉(zhuǎn)化率高，是節(jié)能環(huán)保的新產(chǎn)品，也是世界上領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品之一。2光纖激光切割機(jī)較CO2激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)：

1）卓越的光束質(zhì)量：聚焦光斑更小，切割線條更精細(xì)，工作效率更高，加工質(zhì)量更好；

2）極高的切割速度：是同等功率CO2激光切割機(jī)的2倍；

3）極高的穩(wěn)定性：采用世界頂級(jí)的進(jìn)口光纖激光器，性能穩(wěn)定，關(guān)鍵部件使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)；

4）極高的電光轉(zhuǎn)換效率：光纖激光切割機(jī)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)30%左右，是CO2激光切割機(jī)高3倍，節(jié)能環(huán)保；

5）極低的使用成本：整機(jī)耗電量?jī)H為同類CO2激光切割機(jī)的20-30%； 6）極低的維護(hù)成本：無(wú)激光器工作氣體；光纖傳輸，無(wú)需反射鏡片；可節(jié)約大量維護(hù)成本；

7）產(chǎn)品操作維護(hù)方便：光纖傳輸，無(wú)需調(diào)整光路；

8）超強(qiáng)的柔性導(dǎo)光效果：體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，易于柔性加工要求。

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

當(dāng)然了，與二氧化碳激光切割機(jī)相比，光纖的切割范圍相對(duì)狹窄。因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的原因，其只能切金屬材料，對(duì)非金屬不容易被其吸收，從而影響其切割范圍。3與YAG激光切割機(jī)相比的優(yōu)勢(shì)：

1）切割速度：光纖激光切割機(jī)的速度是YAG的4-5倍，適用于大量加工與生產(chǎn)

2）使用成本：光纖激光切割機(jī)的使用成本比YAG固體激光切割更少 3）光電轉(zhuǎn)換效率：光纖激光切割機(jī)的光電轉(zhuǎn)換效率是YAG的10倍左右 相應(yīng)的光纖激光器的價(jià)格較高，所以光纖激光切割機(jī)價(jià)高比之YAG激光切割機(jī)要高出不少，但比二氧化碳激光切割機(jī)要低很多。但其性比價(jià)確實(shí)三者中最高的。

3.激光切割技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景

激光切割的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛, 比如汽車行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的欽合金等等。近年來(lái), 激光切割的新應(yīng)用層出不窮, 令人耳目一新。

3.1激光切割技術(shù)的市場(chǎng)現(xiàn)狀

我國(guó)激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，雖然是一個(gè)初步發(fā)展，但在國(guó)際科技帶領(lǐng)下已經(jīng)完成了飛躍的發(fā)展，并且比同等質(zhì)量有一個(gè)高階段的突出。以激光切割機(jī)來(lái)講，市場(chǎng)的需求高達(dá)千萬(wàn)，為廣闊的市場(chǎng)添加了新的生機(jī)。自從60年代第一臺(tái)激光設(shè)備的誕生和應(yīng)用開始，我國(guó)就有多位專家在激光行業(yè)付出了努力，并達(dá)到了國(guó)際一個(gè)微小的差值。在激光行業(yè)的發(fā)展同時(shí)，激光成套工業(yè)設(shè)備也進(jìn)入了生產(chǎn)的市場(chǎng)，擺脫了長(zhǎng)期依靠國(guó)外的局面，解決了國(guó)內(nèi)激光行業(yè)的尷尬局面。

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國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，成為激光市場(chǎng)的高產(chǎn)業(yè)支柱，并且可以達(dá)到每年20%以上的增長(zhǎng)速，成為全球激光市場(chǎng)的一個(gè)新起點(diǎn)，根據(jù)專家預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)的激光市場(chǎng)仍處于高速的增長(zhǎng)階段，在未來(lái)可以在進(jìn)行翻倍的增加，來(lái)最大的擴(kuò)充激光切割設(shè)備的市場(chǎng)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，將國(guó)內(nèi)高端激光設(shè)備擺脫受困的狀態(tài)，成為國(guó)際上的頂梁柱。目前國(guó)內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)主要在深圳、武漢兩地聚集，其中深圳是國(guó)內(nèi)的重要銷售市場(chǎng)，并且以多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，領(lǐng)先了其他區(qū)域。

激光切割指采用激光發(fā)射性光束在產(chǎn)品上面打孔，根據(jù)水平移動(dòng)來(lái)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的縫隙稱為激光切割，激光可以在多產(chǎn)品材料上面切割，如亞克力、刀模板、布料、皮革等行業(yè)都能運(yùn)用激光進(jìn)行切割，因此激光切割是一種在多行業(yè)切割的新型方案。對(duì)于這樣一種新型的切割方法，相對(duì)于傳統(tǒng)切割有著什么樣的優(yōu)勢(shì)呢，下面光博士帶您分析下。

激光是利用物質(zhì)激發(fā)產(chǎn)生光，這種光帶有強(qiáng)烈的溫度，在接觸材料時(shí)候，能夠迅速的在材料表面融化，形成打孔，根據(jù)對(duì)位對(duì)點(diǎn)的移動(dòng)形成了切割，因此這樣的一種切割方法相對(duì)于傳統(tǒng)的切割方法，縫隙更小，更能夠省去大部分材料，然而根據(jù)切割效果來(lái)定義分析，根據(jù)激光進(jìn)行切割的材料，其切割效果能夠滿意，精準(zhǔn)度又高，這是繼承了激光的優(yōu)勢(shì)，也是普通切割方式不能夠媲美的。

相對(duì)于傳統(tǒng)切割方式中，激光切割更易懂、易學(xué)、在商家需求的加工效果，速度方面都有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，因此相信在未來(lái)的切割方式選擇中，激光切割機(jī)將是大眾的需求。

激光切割加工是指采用激光設(shè)備來(lái)給產(chǎn)品進(jìn)行加工，這種模式是針對(duì)那種初入激光行業(yè)，并且小型的加工戶，然而這種模式在現(xiàn)今的社會(huì)都不提倡了，因?yàn)榧す庠O(shè)備的價(jià)格不再是那種高高在上的設(shè)備了，完美的技術(shù)發(fā)展，優(yōu)良的加工精細(xì)，使得現(xiàn)今的激光設(shè)備不再是那樣的昂貴，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)備有針對(duì)行業(yè)性的，這樣能夠省去了以往那種高貴的大功率設(shè)備加工，現(xiàn)今的小功率設(shè)備也能進(jìn)行加工了，這讓這些想購(gòu)買激光切割機(jī)的加工不在需要借用他人的設(shè)備進(jìn)行加工了，激光切割加工模式逐漸被取代了，這是必然性。

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

下面分析下激光切割市場(chǎng)以及加工效果，在激光切割市場(chǎng)，凡事了解一點(diǎn)的都清楚，激光切割能夠加工多行業(yè)，然而需要購(gòu)買加工多行業(yè)的設(shè)備，價(jià)格是不菲的，然而如果購(gòu)買的是單行業(yè)，如刀模激光切割機(jī)、皮革激光切割機(jī)等，這些針對(duì)行業(yè)的設(shè)備，價(jià)格就不是那樣昂貴了，這就是未來(lái)的市場(chǎng)，在其加工效果方面，單行業(yè)的加工效果，肯定針對(duì)單行業(yè)其功能是最好的，能夠滿足此行業(yè)的要求，這些在這些行業(yè)設(shè)備介紹中，光博士有提到，因此在如果想采用激光切割加工的商戶們，不妨去嘗試著使用激光切割設(shè)備直接自己購(gòu)買進(jìn)行加工，這樣能夠幫助你實(shí)現(xiàn)以及解決很多的問(wèn)題！

3.2激光切割技術(shù)的應(yīng)用

大多數(shù)激光切割機(jī)都由數(shù)控程序進(jìn)行控制操作或做成切割機(jī)器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領(lǐng)域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術(shù)都已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。德國(guó)大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復(fù)雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領(lǐng)域，激光切割技術(shù)主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復(fù)合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒、鈦合金薄壁機(jī)匣、飛機(jī)框架、鈦合金蒙皮、機(jī)翼長(zhǎng)桁、尾翼壁板、直升機(jī)主旋翼、航天飛機(jī)陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術(shù)在非金屬材料領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進(jìn)行服裝剪裁，可節(jié)約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復(fù)雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節(jié)省制造模具的成本與周期。已采用的典型產(chǎn)品有：自動(dòng)電梯結(jié)構(gòu)件、升降電梯面板、機(jī)床及糧食機(jī)械外罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機(jī)械零件、工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件、大電機(jī)硅鋼片等。遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

裝飾、廣告、服務(wù)行業(yè)用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標(biāo)記、字體等。如藝術(shù)照相冊(cè)的圖案，公司、單位、賓館、商場(chǎng)的標(biāo)記，車站、碼頭、公共場(chǎng)所的中英文字體。

要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應(yīng)用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時(shí)裝在模切機(jī)上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進(jìn)入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術(shù)難度大，已有不少單位投入生產(chǎn)。

國(guó)外除上述應(yīng)用外，還在不斷擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。

⑴采用三維激光切割系統(tǒng)或配置工業(yè)機(jī)器人，切割空間曲線，開發(fā)各種三維切割軟件，以加快從畫圖到切割零件的過(guò)程。

⑵為了提高生產(chǎn)效率，研究開發(fā)各種專用切割系統(tǒng)，材料輸送系統(tǒng)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等，如今切割系統(tǒng)的切割速度已超過(guò)100m/min。

⑶為擴(kuò)展工程機(jī)械、造船工業(yè)等的應(yīng)用，切割低碳鋼厚度已超過(guò)30mm，并特別注意研究用氮?dú)馇懈畹吞间摰墓に嚰夹g(shù)，以提高切割厚板的切口質(zhì)量。因此在中國(guó)擴(kuò)大CO2激光切割的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，解決新的應(yīng)用中一些技術(shù)難題仍然是工程技術(shù)人員的重要課題。

結(jié)論

激光從提出到變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的發(fā)展史用了幾十年，從初生到今天無(wú)處不再又是幾十年，激光及應(yīng)用實(shí)際上是隨著社會(huì)需求的進(jìn)步而得以發(fā)展。激光的出現(xiàn)和發(fā)展又帶動(dòng)了光學(xué)，實(shí)驗(yàn)等學(xué)科的發(fā)展。從社會(huì)角度看，激光的產(chǎn)生改變了人們的生活，使之更加方便快捷。隨著科技的發(fā)展，激光技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用于我們世界的各個(gè)方面，使人類的科技不斷進(jìn)步。我也堅(jiān)信，我國(guó)的激光技術(shù)也將會(huì)達(dá)到世界領(lǐng)先的水平，為我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展提供有利的條件！

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