【关键词】信息化 质量监控 管理服务平台 监管效率
近年来，随着我国经济的发展、社会的进步，人民生活居住条件的改善，施工过程中工程质量的检测和监管越来越重要[1]。目前在工程质量检测过程中，随着信息化技术在其中的渗透及应用推广，工程化效率不断提高。物联网技术是一种信息化技术，发展迅猛，其在工程质量检测及监控管理工作中将发挥巨大的作用[2]。
1.工程质量检测的信息化趋势
21世纪是一个以网络计算机为核心的信息时代。数字化、网络化与信息化、经济全球化是21世纪的时代特征。随着信息技术的飞速发展，经济全球化不断加快。通过计算机技术、数据通讯和互联网技术实现工程质量检测已是大势所趋[3]。特别是微型计算机技术的突飞猛进，从2005年以来，工程质量检测技术在自动化方面也有了较大的发展[4-5]。工程质量检测（试验）测试的数据是工程结构安全得到保证和工程质量达到合格标准的主要判断依据，保证其真实性、准确性和公正性非常重要[6-8]。
2.物联网应用于工程质量检测管理中
物联网在工程质量检测应用具体地说，就是把感应器嵌入和装备到检测的对象中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，从而实现工程质量检测现象整合[9-10]。
2.1 加强施工过程中的质量监管
工程现场质量规范化管理工作涵盖工程建设的全过程，是质量管理的基础工作，做好这项工作，有利于提高参建单位管理水平、人员素质和劳动效率，有利于提高工程质量管理水平。利用物联网的全面感知和即时传输能力，质量监督管理部门建立各工程项目施工、参建单位的档案，以便随时查阅发现问题，使监管过程更加透明化，公众化，避免人为因素影响工程质量[11-12]。
2.2 加强质量检测程序监督
利用物联网技术加强工程质量检测过程的监督检测和监督抽测，利用质量检测结果与标准结果对比，最后得出结论，根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，达到要求后重新检测[13]。
2.3构建建设工程质量安全管理的长效机制
建立健全工程质量检测信息和诚信体系建设工作，形成建设工程质量检测信息共享机制。利用物流网技术进一步规范和加强质量检测监督过程中的停工、限期整改、不良行为记录、行政处罚等监管手段，建立各参建单位质量诚信平台，在信息系统中予以公示，做到对实体质量、从业人员质量行为与企业质量诚信的监管有机结合起来，实现现场监管与市场监管的联动[14-15]。
3.工程质量检测综合化管理服务系统的建立
3.1系统的组成
工程质量检测综合管理服务系统是以物联网技术为手段，以常规检测方法为基础，集四个方面管理于一体的信息系统，见图1。
该系统成功应用于工程质量检测管理方面，按照图1的框架图可知，主要有四个方面的应用，下面逐一介绍：
3.1.1检测流程管理
该部分前面做了介绍，利用物联网技术加强工程质量检测过程的监督检测和监督抽测，利用质量检测结果与标准对比，最后得出结论，根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，达到要求后重新检测[16]。检测流程分三个步骤：
（1）检测结果的归档、整理及备份；
（2）标准结果的查找与对比；
（3）结论的得出及评估。
管理人员通过物联网技术检测到的现场结果由步骤1归档、整理及备份后，寻找相关检测数据库找出标准结果与检测结果对比。按照结论对比的结果并结合国家相关法律法规作出评价和判断。根据实际情况对某些不达标的检测过程提出整改要求，在规定时间内完成[17]。
3.1.2 项目档案管理
项目管理主要有工程备案、工程质量跟踪和工程质量评价三个部分组成。工程备案是对工程施工过程中的文件及过程进行备案，作为存根以便后期查找[18]。质量跟踪是企业向用户交付产品后，跟踪用户的使用情况，及时整理收集产品使用信息，就产品使用过程中存在的问题及时反馈到企业，建立产品问题数据库，在后续工程（产品）施工过程中加以改进。质量评价是根据建设任务、施工管理和质量检验评定的需要将工程划分为单位工程、分部工程和分项工程，依据质量检验评定标准对分项工程利用物流网技术进行智能评分，根据评分结果得出改进措施等[19]。
3.1.3单位及人员资料档案管理
单位及人员资料档案管理工作是一项重要的基础性工作，通过物联网技术可以对建设、施工及检测人员的资质、素质等方面进行管理，防止三无人员上岗工作，引起工程质量及人员安全问题。对于一直未出现问题的单位可以降低监督的力度，减少检查的次数；而对于问题常出的单位要加大监督的力量，检查要常态化[20]。
3.1.4 公共服务管理
公共服务管理主要是针对工程服务对象的，为他们提供工程质量信息的查询及投诉，使信息透明化。对事实清楚、责任明确、能够确定处理意见的一般质量缺陷，由投诉处理监督机构责成责任单位提出处理方案，向责任单位提出整改，并督促其限期整改[21]。
3.2综合化管理服务系统的运作模式
综合化管理服务系统可以独立运用于单一检测机构，也可以与其他系统综合化应用。物联网技术是以互联网为基础，如果没有互联网体系的支持，物联网技术就不能发挥作用。综合化管理服务系统主要是利用质量标准对各种工程进行检验[22]。
3.2.1 质量检测人员现场设备操作
检测人员通过现场检测设备等对工程进行检测，检测所得数据迅速传到外网，随之传到管理系统[23]。质量监督人员可通过网络及时查询检测过程及结果。在检测结果与标准对比无不同时，系统会自动形成权威质量检测数据报告，供质量检测及监督人员参考。
3.2.2 互联网及移动通信网络支持
互联网及移动通信网络正加速向各行业、各领域渗透融合，在我国经济和社会发展中的影响和地位日益突出[24]。互联网及移动通信网络目的主要是为了工程质量检测数据的传输和为监督人员提供相关服务的网络支持[25]。在物联网在工程质量检测过程中，网络及移动运营商利用现有的网络资源对检测信息进行处理，实现物联网技术与互联网及移动通信网的对接。
4.结论
本文通过对物联网的趋势，应用及与互联网等技术对接的介绍后，研究了物联网技术在工程质量检测综合化的应用，证实了物联网技术强大的应用能力及较广的应用范围。分别从检测流程、档案管理等方面详细介绍了物联网技术的应用。综合服务系统主要由四个方面组成，通过该系统的建立，可优化工程质量监管过程，极大的提高监管效率。
5.致谢
本论文得到十二五科技支撑计划项目《绿色磷矿山建设关键技术集成及综合示范》（2013BAB07B06）经费的大力支持，在此表示感谢。
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【关键词】 转基因 食品安全 食品检测
转基因技术作为继工业革命、计算机与电力革命、信息技术革命之后的第四次科技革命，自20世纪70年代诞生以来，随着现代生物技术的飞速发展，在短短几十年的时间内带给了我们巨大的震撼，其研究成果也逐渐步入与人们生活息息相关的食品领域，食品的概念也由原先的农业食品、工业食品发展到现在的转基因食品，随之也引发了各国际组织、各级政法、民众对转基因食品的安全性及其对生态环境影响的广泛关注与争论，各国也出台了一些相应法律法规对转基因食品实行强制标识，为此本文将在简述转基因食品概念的基础上，详细探讨转基因食品的安全和常用的转基因食品检测技术和手段。
1 转基因食品的概述
转基因食品是指利用由转基因技术获得的含有外源基因的动植物和微生物及其衍生物生产的产品，早在20世纪80年代初，美国就已经开始了转基因食品的研究，并于1983年诞生了全球第一个转基因农作物—马铃薯，目前全世界的转基因植物田间实验涉及6000多种，已经商品化大面积种植的转基因作物种类有棉花、油菜、玉米、大豆等，小面积种植的有木瓜、西葫芦、甜椒、马铃薯、西红柿等，总种植面积也已达到7560km2[1]。
2 关于转基因食品安全性的争论
目前，人们对转基因食品的担忧可以归纳为以下三个方面：（1）由于新基因的加入，转基因食品是否无意中对消费者造成安全威胁； （2）由于新基因的加入，转基因作物的生存竞争性是否会对自然界生物多样性造成影响；（3）由于新基因的加入，转基因作物中的新基因能否给食物链其它环节造成无意的不良后果。其中人们最关心的是转基因食品是否食用安全，是否会影响人们的健康。
支持转基因食品的观点：美国经济合作与发展组织于1993年提出了实质等同原则，并依据此原则对转基因食品中存在的毒素性物质、营养要素、过敏源等问题进行了相应讨论，得出由现代生物技术产生的食品其本身的安全性并不比传统食品低。另外，我国学者邱仁宗也在其著作中写道：“转基因食品从产生到今天，还没有发现能够精确证明其有害的任何证据，实践是最好的论证”[2]。
反对转基因食品的观点：纽约城市大学生物学家Commoner认为，转基因食品就像一次巨大而不受控制的实验，其结果存在不可预见性；康奈尔大学昆虫学家Losey发表文章称转基因农作物可能对非目标生物产生危害；英格兰学者Pusztail在其文章中称道转基因食品对环境和健康存在潜在危害；我国那中元教授和侯美婉教授也认为转基因技术本身并不完善，转基因食品还是存在一定风险[3]。
3 目前常用的转基因食品检测技术和手段
随着转基因食品的商品化以及关于转基因食品安全性的争论的加剧，很多国家都制定了相应的转基因食品安全性评价体系，转基因食品检测技术作为该安全评价体系的第一步，对转基因食品的准确检测显得尤为重要。目前对转基因食品的检测按照原理可以分为针对外源蛋白质和针对外源DNA的两种鉴定方法。
3.1 外源蛋白质的测定
外源蛋白质的测定主要是采用免疫学检测法从蛋白质水平对转基因食品进行检测，免疫学检测法是通过抗原抗体特异反应来检测具有抗原性蛋白质类表达产物的存在，常用的检测方法有试纸条法、Western杂交法以及酶联免疫吸附法。
试纸条法：将特异的抗体交联到有颜色的物质上及试纸条上，待特异抗原与纸上抗体相结合后，再和带有颜色的抗体进行反应，形成带有颜色的三明治机构，若不存在抗原的话就没有颜色。该方法是在最近15年才发展起来的，操作简单[4]。
Western杂交法：将印迹、蛋白质电泳、免疫测定融为一体的检测方法，关键技术在于抗体的制备，该方法具有很高的灵敏度，可以从植物细胞总蛋白中检测出50ng的特异蛋白。
酶联免疫吸附法：检测原理及过程与Western杂交法类似，采用酶标记，建立固-液抗原抗体反应体系，采用酶反应来检测抗原抗体的结合。
3.2 外源DNA的测定
外源DNA的测定主要通过对转入的外源基因进行PCR（聚合酶链反应技术）扩增，然后进行荧光或者紫外检测。PCR技术作为一种能在体外由引物介导的DNA聚合酶催化的聚合反应，能在较短的时间内实现目标序列的大量复制，常用的检测方法有定性PCR和定量PCR。
定性PCR：转基因食品重组DNA的基本结构包括标记基因、启动子、终止子、目的基因，可先用转基因食品最常用的转录启动子CaMV35S、抗生素抗性基因、转录终止子NOS设计引物进行PCR反应，最后针对检测成果为阳性者再检测。
定量PCR：PCR反应具有高度敏感性和特异性，对实验技术的要求较高，定量PCR的原理是用人工设计的竞争模板以不同的稀释度与标本共同扩增，依据竞争模板的稀释度做出标准曲线，进而判断标本中待测核酸的量。
4 转基因产品检测技术发展趋势
上述转基因食品的检测方法，通常一个检测反应只能检测到一个外源蛋白或外源基因，未来的发展趋势寻求高通量、高灵敏度、低消耗、适用面广的技术，蛋白质芯片技术和基因芯片技术就可以很好的满足上述条件。
参考文献：
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关键词：食品安全；病原微生物；快速检测
食品安全不仅是国际社会的重大议题，也已经成为我国社会关注的焦点之一。食品安全是全球性问题，而由微生物引起的食源性疾病是食品安全的主要问题。在食品生产、加工、储存、运输及销售的各个环节中，微生物的大量繁殖均会引起食品腐败变质，进而导致食源性感染或食物中毒。食源性病原微生物的检测技术直接关系到预防与控制食源性疾病的成败，因此实现食品中病原微生物的快速检测对于控制食品质量以及保证食品安全至关重要。
一、食品中病原微生物概述
病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，又称病原体。病原体中，以细菌和病毒的危害最大。病原微生物指朊毒体、寄生虫（原虫、蠕虫、医学昆虫）、真菌、细菌、螺旋体、支原体、立克次体、衣原体、病毒。病原微生物依附在食物上的过程中，短时间内无法通过肉眼观察出来。在传统的病原微生物检测过程中，一般通过使用增菌培养基增加目的菌的数量，或使用选择性培养基达到获得单个纯化微生物的目的。整个检测过程繁琐，需要耗费大量的人力物力，而且检测周期长、灵敏度低，难以满足国内外对食品安全检测的要求。目前，国内外许多相关机构和学者都致力研究快速检测技术和方法，已改进开发了一些快速的检测工艺与技术，微生物检测技术已逐渐由传统的培养水平向更高水准的水平迈进。
二、病原微生物快速检测工艺开发与研究
1.DNA探针技术
DNA探针技术（或分子杂交技术），就其本质来讲，指的就是利用高精确性的碱基互补配对及DNA分子的复性、变性对指定DNA序列展开探查的一种新技术。具体来讲，DNA探针就是对指定DN段进行生物素或同位素标记，这种特定的DN段在大小上存在明显差异，如有的片段大概只相当于20个碱基的大小，而有的DN段则可能大如寄生虫基因组。当等待检测的未标记单链DNA与DNA探针按照碱基顺序互补融合时，通过H-将这两条单链连接并形成双链杂交分子，通常将这种双链杂交分子标记为“DNA-RNA”；对于未能实现配对结合的核苷酸则进行溶解，并用酶检测或放射自显影等检测系统对杂交反应结果进行检测。鉴于DNA分子在碱基互补配对中的高精确性，单链DNA探针往往只与样品中变性处理的DNA单链完成配对杂交。前面我们提到用生物素或同位素对DNA探针进行标记处理，也是为了提高实验的敏感性。据资料显示，目前DNA探针技术在乙肝病毒、沙门氏菌、产肠毒素大肠杆菌等微生物检测中的应用已较为成熟。
2.基因芯片技术
上世纪末诞生的一项新型生物技术：基因芯片技术。基因芯片技术是将各种基因寡核苷酸点样于芯片表面，微生物样品DNA经PCR扩增后制备荧光标记探针，再与芯片上寡核苷酸点杂交，最后通过扫描仪定量和分析荧光分布模式来确定检测样品是否存在某些特异微生物翻。基因芯片技术理论上可以在一次实验中检测出所有潜在的致病原，也可以用同一张芯片检测某一致病原的各种遗传学指标。由于基因芯片技术检测的灵敏度、特异性和快速便捷性都很高，在致病原分析检测中有广阔的发展前景。
3.电阻抗法
电阻抗法是刚兴起不久的一项生物学技术，已经开始应用于食品微生物的检验。电阻抗法原理简言之，就是细菌在培养基内生长繁殖的过程中，将会使培养基中的大分子电惰性物质（如碳水化合物、蛋白质和脂类等），代谢为具有电活性的小分子物质（如乳酸盐、醋酸盐等），这些离子态物质能增加培养基的导电性，使培养基的阻抗发生变化。只要合理检测培养基的电阻抗变化情况，便可以判定细菌在培养基中的生长繁殖特性，即可检测出相应的细菌。因为具有检测速度快、灵敏度高、准确性好等优点，这一技术在食品工业阻抗微生物学中得到了广泛应用，尤其是运用在食品微生物质量控制的许多领域，诸如原料质量估测、加工工艺评估、成品质量检测、产品货架期预测等。该法目前已经用于细菌总数、霉菌、酵母菌大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等的检测。分别用传统培养技术与3种快速检测方法（阻抗法、基因探针法和沙门氏菌示踪法） 对禽类饲料和环境样品中的沙门氏菌进行检测，40.2%的样品为阳性。阻抗法检测为39.6%，传统培养法检测为26.7%，基因探针法检测为29.8%，沙门氏菌示踪法检测为28.9%。阻抗法是几种方法中最少受到主观因素干扰的。用阻抗法和传统检测方法进行对照试验，对250种食品样品进行了检测。在122种沙门氏菌阳性样品中，用阻抗方法检出的有119种，传统的亚硒酸盐一胱氨酸培养基检出106种，用RV培养基仅检出92种。这也从另一角度说明电阻抗法的实用性。
4.物传感器
物传感器是利用生物活性物质（即生物元件）做敏感器件，配以适当的换能器（即信号传导器）所构成的分析检测工具。生物活性物质包括酶、多酶体系、抗体、细胞、微生物、动植物组织等，这些物质具有专一识别各种被测定物质的功能，并与这些特定物质发生化学反应。换能系统把生物化学讯号转变为光、电信号（如电位或电流测定电极、光纤换能器、热敏电阻、场效应晶体管、压电晶体和表面等离子体共振等），待测物质经扩散作用进入生物活性材料，经分子识别发生生物学反应，产生的信息继而被相应的物理或化学换能器转变成可定量和可处理的电信号、光信号等，再经二次仪表放大并输出，便可知道待测物浓度。生物传感器具有体积小、成本低 、灵敏度高、选择性及抗干扰能力强 、响应快等优点，因而在食品安全检测中也得到了广泛应用。
三、结束语
食品微生物检测技术正朝着简便、高效、快速、标准化、高精度和自动化的方向快速发展。每种快速检测工艺技术都有其独特的优点，相关从业人员可根据不同检测目标及检测条件选择适当的检测方法，还可以将几种方法复合起来使用，以提高检测的准确性。我们应该不断发展和完善微生物快速检测技术，利用好这一技术，使它为人类公共卫生、食品安全 、营养健康与疾病预防发挥出更大的作用。
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关键词：生物医学传感器；生物医学信号检测技术；生物医学工程；教学改革
作者简介：谢勤岚（1968-），男，湖北武汉人，中南民族大学生物医学工程学院，教授；李正义（1982-），男，湖北荆门人，中南民族大学生物医学工程学院，讲师。（湖北 武汉 430074）
基金项目：本文系湖北省教学研究项目“生物医学工程专业创新人才培养的课程体系改革研究与实践”（项目编号：JYS11003）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0096-02
生物医学工程学是一门理工医相结合的交叉学科，它是应用工程技术的理论和方法，研究解决医学防病治病，保障人民健康的一门新兴的边缘科学。[1]“生物医学传感器与检测技术”课程是该专业人才培养体系中的核心课程。它既是一门知识面较宽的综合性理论课，也是一门实践性较强的技术课程。该课程主要讲授生物医学传感器的特性、原理，信号处理与接口电路，传感器在人体生理信号检测中的应用等内容。[2-4]要求学生理解和掌握生物医学传感器的换能原理、感测技术、主要技术指标，生物医学检测技术的原理、基本电路，生物医学传感器与检测技术的基本应用等。
近年来，随着电子技术、微机电技术、新材料和制造技术、信息处理技术的快速发展，各种新型生物医学传感器和生物医学信号检测技术不断涌现，传统的教学内容和教学方法已经不能满足人才培养的要求。为此依据“加强医工结合，注重工程实践教学，培养医疗仪器工程设计能力”的指导思想，对本课程教学内容和教学方法进行了若干改革探索。
一、改革课程体系和教学内容
长期以来，由于缺少相关的专业课程教材，“生物医学传感器与检测技术”课程的教材基本上是使用电子信息类、检测技术与仪表类、自动化类专业的传感器与检测技术教材，[5-7]教学内容也是对这些教材的教学内容进行相应的增删后形成的。这些内容主要讲授各种传统物理类传感器原理和测量电路，缺少与生物医学工程专业相关的有针对性的教学内容。根据生物医学专业的特点，结合近年来出版的几本相关教材，[2-4]对该课程的教学要求、教学内容进行了调整，将该课程内容划分成4个模块组织教学。
1.概述和传感器特性模块
概述和传感器特性模块对医用传感器的作用、分类、要求、发展等内容进行了概述性的介绍。针对生物医学信号的特点，介绍了传感器的基本特性，包括静态特性、动态特性、动态特性分析、传感器的误差、数据处理方法等重要内容。
2.传感器原理模块
传感器原理模块除了讲授应变式、压电式、磁电式、热电式和光电式等经典的物理类传感器的基本原理外，还增加了三类重要的传感器内容：化学传感器、医用电极和生物传感器。化学传感器和生物传感器融合了化学、生物学、医学、物理学和信息学等相关学科，已经发展成为生物医学传感器中两个活跃的研究领域。医用电极在医疗仪器和生物医学科学研究中得到了广泛的应用。生物传感器除了讲授生物传感器的基本概念和类型、生物敏感材料的固定化等基本内容外，主要讲授了若干应用广泛的生物传感器，另外还介绍了一部分新型的生物传感器，以及生物传感器近年来最新的研究成果。[2]
3.检测技术基础模块
检测技术基础模块讲授基本的测量与处理电路，包括传感器接口电路、信号放大电路、信号选择电路、信号运算电路、信号调理电路、信号变换电路、驱动电路等。另外，增加了测量方法、测量系统结构等内容。
4.传感器和检测技术应用模块
应用模块增加了生物医学信号的特点、生物医学测量系统的基本构成、生物医学测量中干扰和噪声的产生与抑制、人体生理信号检测的基本要求等教学内容。重点放在生物医学传感器在人体生理信号检测中的应用等内容上，如心音传感器和脉搏传感器、多普勒频移血流计、生物电放大基础，以及心电图测量、脑电图与肌电图测量、血压的测量、血氧饱和度和心输出量的无创伤测量方法等重要内容。而超声波成像系统和X-CT断层扫描系统原理、电刺激和心脏起搏等内容则可以考虑在后续课程中学习。
以上四个模块的教学内容和教学时间大致如表1所示。根据专业人才培养方案和教学实际，可以由一门课在一个学期完成，也可以分成2～3门课程在2个学期完成。目前按前一种方案组织教学。
新的教学内容具有如下特点：第一，注重基本理论与临床应用相结合。对每类传感器都介绍若干临床应用或医疗仪器部件作为实例，使学生对传感器的应用有全面的了解和认识。第二，注重培养学生分析实际问题的能力。针对不同的被测对象，不仅介绍选择什么类型的传感器，还介绍如何选择信号处理与接口电路，提高了学生对传感器和检测电路的正确选择能力。第三，注重培养学生的临床应用和工程设计能力。
二、改革教学模式和教学方法
相对于教学内容的改革，“生物医学传感器与检测技术”课程教学模式的改革有更重要的意义。因为除了数据处理等理论内容之外，该课程的大部分内容都是工程应用型的内容，学生理解这些内容相对容易，也容易自学没有讲授的内容。但由于内容繁杂，学生如何在短时间内掌握这些内容，并能熟练使用所学内容进行医疗仪器设计，则是仍然没有解决的问题。
1.采用“从系统到单元，以检测对象为中心”的教学模式
传统的课程教学模式对于“生物医学传感器与检测技术”这样的课程来说，确有不合适之处。学生学习完整个课程之后，不能建立传感器、检测电路、检测方法与医疗仪器之间的内在联系，更不用说用这些知识来设计医疗仪器的单元或模块。因为教学是以分散的元件或电路作为授课内容的，学生没有从系统的观点来学习和掌握这些基本内容，因而学习的知识是零散杂乱的。为此笔者在教学中提出了“从系统到单元，以检测对象为中心”的教学模式。
以血压测量为例。以某种无创血压模块为授课对象，在课堂上教师主要讲授血压测量模块的原理、电路框图、压力传感方式等系统级内容，要求学生将系统进行分解，直至每个单元和元器件。学生通过分解、分析，不仅了解了测量原理，还掌握了压力传感器、放大电路、接口电路、显示电路等主要内容。另外，学生通过思考、分析、比较，还可以进一步提出了若干改进措施。相对于传统的教学模式，这种教学模式有明显的效果。
2.结合使用多媒体教学与板书形式等多种授课形式
多媒体教学是一种现代教学方式，具有形象直观、信息量大等优势，但传统的板书教学方式有其固有的优点。两种教学方法的有机结合，可以很好地调动学生的学习积极性，集中学生的学习注意力，提高教学效果。采用多媒体教学和传统板书教学手段相结合的方式，例如对于传感器的外形、结构及生物医学应用等，通常采用多媒体的图片和动画展示，增加学生的感性认识；而对于传感器的测量原理、基本测量电路、设计公式的推导，往往采用传统板书的方式，有助于学生更好地理解和掌握。
3.加强实践教学
“生物医学传感器与检测技术”课程教学对实验和实践环节的要求较高。学生需要通过验证性实验教学来掌握传感器的原理和性能、测量电路的原理等基本知识；通过综合性和设计性实验教学来掌握传感器的使用方法、测量电路的设计和调试等基本工程技能。在教学过程中，根据课程教学内容和教学进度，穿插安排实验教学，保证每一个理论知识点都可以通过相应的实践教学来达到从理论知识到应用能力的转化。
在基础实验的基础上，增加了综合性、设计性实验等自主性实验内容。通过实践，学生锻炼了分析和解决问题的能力，提高了综合和总结的能力，加深了对所学理论知识的掌握程度。
此外，在课程设计教学中，还结合传感检测技术应用与医疗仪器设计的相关知识和能力要求，提出课程设计题目。学生通过自主设计，选择不同的传感器和测量电路来实现要求的任务，可以进一步提高学生提出问题、解决问题的能力，并进一步锻炼其工程设计能力。
三、结束语
对“生物医学传感器与检测技术”课程的教学内容和教学方法进行了若干改革，取得了一些有益的教学成果。补充教学内容拓宽了课程教学内容，分块调整教学内容完善了课程体系，使其更适合于生物医学工程专业的人才培养目标。“从系统到单元，以检测对象为中心”的教学模式、实验和课程设计相结合的教学方法提高了学生的专业感知度，锻炼了学生的医疗仪器工程设计能力。近3年的教学实践证明，这些改革提高了教学效果，有较好的推广价值。
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2002.
[关键词] 计量检测特色；工科院校；药学专业；人才培养方案
[中图分类号]G40 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210（2008）09（c）-090-03
药学是结合化学、化学工程、生物学、医学、经济学、法学、毒理学、数学、信息学、管理学等基础学科而形成的一门多学科交叉融合的综合性学科。在药品和药妆品（含药物成分的化妆品）的生产、销售、检测、质量控制、管理过程中，药学与社会公共安全、大众生命安全、能源匮乏、环境污染、国家标准等都是密切相关的。2003年我国化妆品产值达520亿元，处于亚洲第二（仅次于日本），居世界第八。2005年中国医药工业总产值达4 422.7亿元人民币，医药市场规模居全球第7位。据统计，我国化妆品产量年平均增长率为15%，据预测2008年我国化妆品市场销售总额将达800亿元人民币。2006年国家质检总局产品质量监督司纪正昆司长和食品生产监管司王红副司长来我校指导时说，“近年来，随着社会的发展，我国药品和药妆品市场兴旺，进出口额较大，药品和药妆品的质量与安全问题也不断增加，特别是目前我国药妆品的质量控制标准对功效性及适应性评价方面还是空白，检测机构的能力也不尽完善。因此，有关药妆品的系统的毒性、功效、成分检测实验数据的技术支持力度相对欠缺，使得中国也受到来自药品和药妆品质量与安全方面的压力和挑战。世界各国都将生物与医药作为优先发展战略，进行着激烈的科技与市场竞争。”众所周知，21世纪是质量的世纪，企业与企业之间、国家与国家之间的竞争，核心都在于质量水平的高低。要在这场质量竞争中取胜，关键在于从事质量工作人才的素质，其核心是培养学生扎实的基础知识、强动手能力、创新意识，因此培养方案的确定起着极为关键的作用。由于药学专业涉及的领域很广，任何一个高校都不可能培养面面俱到，行行精通的药学专业人才。因此，如何在药学专业人才培养上突出自身学科优势，办出品牌、办出特色，是高等学校需要面对的重要课题之一[1]。目前一些综合性大学及部分教育部直属医药院校，如北京大学药学院、复旦大学药学院、四川大学药学院、中国药科大学、沈阳药科大学等，逐步确立以研究型和药师型模式来培养药学人才。为更好地发挥我校优势，我们开展了具体研究。
我校药学专业是依托中国计量学院，其是我国质量监督检验检疫行业唯一的本科院校，具有计量、检测、质量、标准等方面的鲜明办学特色，如1个“仪器科学与技术”省重中之重学科，1个省重点“生物化学与分子生物学学科”为依托，而且以生命学院的5个中央与地方共建“出入境动植物检验检疫研究室”、“生物产制品安全检测实验室”、“基因工程检测实验室”、“食品快速检测实验室”、“药品和药妆品安全评估实验室”和2个省属高校 “药品质量综合检测实验室”和“植物化学综合实验室”等为平台建立的。我们按照为社会培养基础扎实、能力强、适应宽的应用型药学专业人才的指导思想，凭借我校检测、质量、计量、标准等优势，构建具有检验检疫特色的药品和药妆品检验和安全评估的药学专业技术人才培养方案和模式，并展开调研、学习、探讨和实践等。
1 构建有检测特色的药学专业人才培养方案的指导思想
1.1 全面贯彻党和国家的教育方针，实现学校的培养目标
以党和国家的教育方针为指导，遵循高等教育及教学工作的基本规律和学生身心发展规律，体现“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的时代精神和“以学生发展为本”的教育理念，紧密结合当今经济社会发展对人才知识、能力和素质结构的要求，培养能适应国家尤其是浙江省经济社会发展和质量监督检验检疫事业需要的基础扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、具有较强创新意识的高级专门人才[1]。结合我校在计量、检测、质量、标准等方面具有鲜明的办学特色，以及浙江省是我国医药生产和经济大省的特点，制定的培养目标是培养德、智、体全面发展,具有良好科学素质，掌握药学基本理论、基础知识和基本技能，受到科学研究和生产技术的初步训练，能在药品生产、检验、流通、使用、标准制定和研究开发过程中，从事药品和药妆品的分析、检验、质量控制、管理、医药营销、原料药与药物制剂研制等方面工作的高素质复合型药学专业人才。
1.2 适应社会医药事业和市场需求，遵循学科发展规律，凸显学校办学特色
医药是浙江省重要的支柱产业之一，也是浙江省重点扶持的产业，形成了以康恩贝制药集团、青春宝药业集团、民生药业集团、海正药业集团、新昌制药集团等为核心的制药企业群体，对药学人才的需求将持续增长，由于浙江省培养的药学人才严重不足，导致众多药厂每年到外省招聘药学专业人才。截止到2004年9月中旬，按发达国家从业人员要求，我国执业药师的缺口至少有100万人。国家食品药品监督管理局也明确提出了必须配备执业药师的七个方面，它们是：新开办的药品生产、经营企业；具有销售处方药和甲类非处方药资格的零售药店；跨地域连锁经营的药品零售连锁企业质量管理工作的负责人；通过GSP认证的大中型药品零售企业和药品批发企业；通过GMP认证的药品生产企业的质量管理机构负责人；县级以上医疗机构药房和制剂室必须配备执业药师，这一切为药学专业人才的培养提供了广阔的市场需求。
浙江省不仅有知名、上市的医药制造企业，而且100多家化妆品制造小企业，由于看到药妆品的无限商机，现在国内药企涉足日化企业加快了步伐，再加上人民生活水平普遍比其他省份高，对进口的药品和药妆品需求大，但对药品不良反应监测能力不强，药品和药妆品的安全不容乐观，非常需要懂专业、懂法规、懂检测的技术人才。
我校药学系的教师们2005年到中国药科大学、浙江大学药学院、浙江工业大学药学院等调研，了解这几所大学的专业发展定位、课程体系的设置等情况；2006年到国家质量检验检疫总局、国家标准化研究院、中国计量科学研究院学习和走访，聆听了国家质量检验检疫总局计量司、产品监督司和质量司的司长们、国家标准化研究院和中国计量科学研究院的院士和领导们作的报告，深入了解国家在检验、计量、标准的发展趋势和迫切需求大批检验检测、标准、计量方面人才。我们以培养强动手能力、熟悉药品检测、标准和安全评估的高素质复合型人才为办学特色，从而达到更能适应社会和国家发展的需求。
1.3 仪器科学、检测技术、生物化学与分子生物学等重点学科对有检测特色的药学专业的支撑
中国计量学院的药学专业是以1个“仪器科学与技术”省重中之重学科，1个省重点学科“生物化学与分子生物学”为依托，以生命科学学院的1个中央与地方共建“药品和药妆品安全评估实验室”和2个省财政专项“药品质量综合检测实验室”和“植物化学综合实验室”为平台，以教学、科研和社会服务为目标的。在专业定位和发展方向上，经过教师们的调研、学习、汇总、讨论和专家多次论证，将我校药学专业与生命学科、计量检测技术学科有机结合，将药学专业的定位由2005年重点培养生物制药人才转变为现今定位于培养检验检疫和标准化的宽口径、重基础、强能力、求创新的药学专业人才，作为构建高素质人才培养模式的培养目标[2]。
2 建立具有检测特色的人才培养方案和课程体系
本专业学生主要学习基础化学、药学、生物学与分子生物学、检验检疫技术的基本理论和知识，注重化学合成技术、检测技术（生物检测、化学检测、微生物检测、仪器检测等）和计算机在药学中应用和基本训练，要求学生在药物和药妆品的检测和标准化方面具有较全面的专业知识和实践能力，以充实和壮大我国在药品检验检疫领域高级人才队伍，符合药学专业办学基本要求教育，同时又强调加强现代复合型的检验学知识和技能的训练，使学生毕业后即能以其专长为药品检验和药妆品检验做贡献。
根据教育部有关药学专业教学计划和人才培养方案的要求[2]，结合我校是我国质量检验检疫行业唯一的本科院校的实际情况，在制订药学人才培养方案时，采取如下做法：
2.1 结合药学专业特色和化学、生物学、工程学科优势，建立科学合理的课程体系
我校药学人才培养方案将课程分为四大模块，即公共基础课、学科基础课、专业教育课、集中性实践环节。课程共175个学分，其中，公共基础课共60个学分，共1 155学时；学科基础课中的必修课共34个学分，共678学时，学科基础课的选修课必须修12个学分；专业教育课中的必修课9个学分，180个学时，专业教育选修课必须修12学分；全校选修课中含人文社科类模块、经济管理类模块、学校特色类模块、综合能力类模块等共计10个学分；集中性实践环节必修课共计30个学分， 和课外科技课8个学分。以公共基础课、学科基础课和专业教育课、集中性实践环节四个主要层次构建药学专业课程体系。
2.2 在化学课程的主干课程基础上，体现药品、药妆品的计量检验特色
化学一直是药学类各专业的主干学科，也应是药学专业的主干学科之一。包括基础化学(无机及分析化学、有机化学、物理化学)和专业化学（生物化学、天然药物化学、药物化学）[3]。要求学生必须掌握基础化学理论知识和基本技能，教学过程中体现灵活性。同时注意删除陈旧的教学内容，注重新知识、新理论的引入。在专业教育的选修课设置方面，我们采纳了国家质量检验检疫总局为国家培养含药物成分的工业品检测人才的建议和希望，增加了化妆品化学、中药化妆品学等课程，并开设“药品检验技术发展”、“药妆品检测技术进展”、“新药研究与开发”等学术讲座。
2.3 将生物学的主干作用应用到医药检测领域
生物学也是药学的主干学科之一，特别是生物学的检测技术在医药方面得到了较好的应用，也是当今检测的一个发展方向[4]。因此，设立细胞生物学、微生物学与免疫学、分子生物学、生物制药技术等学科基础必修课。
2.4 在多学科交叉的大药学教育基础上，抓住特色，适应时代需求
目前药学模式已从传统的纯化学模式发展到理、工、医、药的多学科交叉结合，使专业知识结构趋向合理，具有“口径宽、基础厚、能力强”特点[2]。因此，在课程设置方面，我们不仅设立一般药学专业都有的药物化学、天然药物化学、药理学、生物药剂学与药代动力学、药物分析等专业课程，还设置生物药物分析、药物毒理学、医学概论、人体解剖学、化妆品化学、中药化妆品学等课程， 使学生学到的内容能相互渗透、融合，以适应新时代的要求。
3 立足计量检测特色，构建结合实际的实践教学体系
药学还是一门实验性较强的学科，需要特别注重学生实验技能的基本训练，打好实验基本功，培养学生的能力和创新精神。
3.1 开展药学专业的实验教学改革，进行学生结合药学和生物学、仪器科学等多学科交叉的实验动手能力和基本技能的训练
由于我校是全国质量检验检疫行业唯一的本科院校， 药学学生就业的方向主要是在国家、省市和企业的药品检验部门。因此，在实验类型上，我们设置了药学专业相关课程的实验，课外科技活动、毕业设计和开放性实验等多种形式，来开展学生动手和创新能力的培养。在化学实验方面，我们以校化学实验中心和1个省财政专项“植物化学综合实验室”为平台，开展无机及分析化学、有机化学、物理化学、药物化学、天然药物化学等化学课程的实验教学；在检测方面，我们以1个省级“生物测试教学示范中心”为平台，开展仪器分析、药物分析、生物药剂学与药代动力学、生物药物分析、微生物学与免疫学、生物安全与毒物分析、生物制药技术等课程的实验教学；在药品的检测和安全评估方面， 我们以1个中央与地方共建“药品和药妆品安全评估实验室”和1个省财政专项“药品质量综合检测实验室”为实践平台，开设药品检验综合实验、药学专业实习、药理学、临床药理学、药物毒理学、药物毒理学课程设计等的实验教学。
3.2 提供校内科研平台， 培养学生的创新意识和能力
我们实施 “小研究生培养制度”，让二、三、四年级的本科生参与到教师的科研项目中来，从培养低年级学生入手一直到大学毕业，不仅锻炼学生的能力， 也为教师的研究生生源奠定了基础。从2005年至今，培养的药学专业学生，入选了浙江省“新苗计划”和参加了“浙江省大学生创造杯大赛”等，以学生为第一、二作者分别发表了2篇SCI收录论文和多篇其他学术期刊论文。在开放性实验教学方面，开展了菠菜中色素的提取和分离技术、高效液相色谱法检测化妆品中的性激素、莱克多巴胺试剂盒的研制、食品中的药物残留检测等，拓展了学生的视野、锻炼了学生的动手能力和知识查新能力，使学生了解了基础实验和前沿科学的关联性和必要性，引发了自主学习积极性和关心社会的意识。
3.3 建立校外实习基地，保证培养目标实现
2007年暑假期间，药学班学生分成不同小组，开展一系列暑期活动，分别进入科研实验室开展科研、进行大学生就业趋势-社会调查和到浙江省血液中心调研等，并提交了报告，使能力得到了很大提高，也得到了实习单位的好评。目前药学系已签订的实践教学基地有9个，将逐年增加并完善实践教学基地的建设，满足学生专业认识、生产实践、毕业论文等需要。由于中国计量学院药学专业的第一届学生要2009年才能毕业，暂时还未开展毕业设计，培养的人才对社会需求适应性的好坏还未知，课程体系整合的好坏还有待于在实践中进一步检验，因此在以后的教学过程中还需不断进行探讨，使课程体系进一步完善，突出针对性，更好体现专业特色。
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混凝土无损检测（NDT：Nondestruetive Testing）是指在不破坏混凝土内部结构和使用性能的情况下，利用声、光、热、电、磁和射线等方法，直接在构件或结构上测定混凝土某些适当的物理量，并通过这些物理量推定混凝土强度、均匀性、连续性、耐久性和存在的缺陷等的检测方法。
实践证明，由于具有不破坏混凝土结构构件，操作简单、费用低，不受结构物尺寸和形状限制，可对重要结构部位长期监测等诸多优点，混凝土无损检测技术已经得到越来越广泛的应用，也必将有更大的发展。
1 进一步扩大混凝土质量无损检测内容及使用范围
混凝土检测技术是多学科多领域紧密结合的产物，从20世纪30年代人们就开始研究混凝土无损检测方法。材料学和应用物理学的发展，为无损检测技术提供了理论基础；电子技术与计算机科学的迅速发展，又为无损检测技术提供了现代化的测试手段。
随着人们对建设工程质量的关注，国家颁布了《建设工程质量管理条例》，明确了建设单位，勘察、设计单位，施工单位和监理单位的责任和义务，并提出了主体结构工程、地基基础工程在设计文件规定的合理使用年限内长期保修和对事故责任人终生追究法律责任。住建部也全面贯彻有关标准的强制性条文，进一步完善了建设工程的标准体系和明确了质量管理的技术依据。这些措施的落实，使无损检测技术在建设工程质量管理中的作用和责任日益明显。这是因为工程质量是由一系列工程技术指标来体现的，这些指标的量化值又是通过检测来获取的，如果检测结果不准确则必将对工程质量造成误判。目前施工质量控制和验收还仅仅建立在前期材料试件检测和外观检测的基础上，但结构物的原位质量才是实际的工程质量，而原位质量只能通过无损检测的手段来获取，
另外，随着无损检测技术的迅速发展和日臻成熟，它不但已成为工程事故的检测和分析手段之一，而且正在成为工程质量控制和构筑物使用过程中可靠性监控的一种工具。可以说，在整个施工、验收及使用过程中都有其用武之地。在以往的研究中主要集中在强度检测和缺陷探测两方面，为了满足新的需要还应进一步开拓新的检测内容，例如，混凝土耐久性的预测、已建结构物损伤程度的检测、早期强度检测，高性能混凝土强度及脆性的检测等等。只有不断拓展无损检测的检测内容和使用范围，才能有效保证建筑产品混凝土质量及强度，确保建设工程质量安全。
2 积极拓展混凝土无损检测新途径
无损检测技术经过几十年的发展，已经在混凝土检测方面得到较为一定程度的应用。但是，随着检测内容和使用范围的不断扩大，必将产生出无损检测的新技术、新途径。目前，已有技术主要集中在测强和测缺两方面。
在混凝土强度检测方面：如何提高强度检测的精度仍然是主要的研究方向。
应该看到，在过去的20年中，测强技术进展不大。究其原因，除了混凝土强度的影响因素太多、太复杂之外，还因为过去的研究工作主要集中在超声和回弹等方法上，思路不够开阔。从理论上来说，超声、回弹测强主要是建立在混凝土应力应变与强度的相关关系上的，而与混凝土强度相关的因素很多，在实践中应该扩大探索的范围，以便综合更多参数，确保检测精度。半破损方法的检测结果比较直观可靠，许多工程都采用无损方法作为普遍测量的手段，而用半破损方法作为校核手段，两者的结合无疑可提高检测精度和检测效率，但如何合理结合是需进一步研究的关键问题。
此外，无损测强方法所推定的混凝土强度，与按混凝土立方体强度标准值所计算的强度等级之间的统计关系需要进一步明确，以便使无损检测的评定结果与试件评定结果具有等效性。
在缺陷检测方面：超声测缺技术近年来进展较快。
在测试结果处理技术方面，可以说正在进入一个新的飞跃，即由数理统计方法进入信息处理技术的新阶段。数据处理与信息处理的含义有所不同，前者主要是对大量测试数据分析处理，归纳有关规律，它主要运用数理统计的基本理论；而信息处理则是指信号的变换、分离、滤波、频谱分析、成像、存储、记录等方面的技术。例如CT成像技术、频谱分析技术、神经网络技术等近年都已越来越多地被无损检测研究者运用，在所发表的研究论文中占有相当大的比例，并已运用于工程检测，使检测结果的直观性和可靠性大为提高。此外，一些新的物理方法将会更多用于缺陷探测，例如，雷达技术、红外遥测技术、冲击回波技术等。
在检测仪器方面：我国的非金属超声检测仪已达到国外同类产品的先进水平，有些仪器甚至已处于领先地位，但其他方法的仪器则相对落后，随着其他检测方法的研究和应用，仪器也必将随之发展。
技术规程的编制也是大力推进无损检测技术的重要保障因素。因为它一方面是对该项技术研究成果的总结和提高，另一方面又是对该项技术的促进。目前我国虽然制订了无损检测的部分技术规程，但尚未形成体系，今后应将无损检测规程纳入混凝土及钢筋混凝土检测体系中统一规划逐项落实。
3 大力加强无损检测技术队伍建设
1.课程设置作为物联网工程专业高年级开设的一门限选课，入侵检测技术既不能像信息安全专业开设的专业基础课那么深入详尽，也不能像普及式的任选深度，课程设置采用40课时，其中教学课时30课时，实验课时为10课时。
2.教学内容和实验内容的设计和实施物联网安全较之传统互联网安全涵盖的范围更广，但是其“源科学”是计算机科学，因此本课程的授课内容仍以IP网络中的入侵检测技术和计算机安全为主，增加了无线传感器网络WSN和射频识别技术RFID技术的安全问题，再加上异种网络互联互通产生的新安全问题及技术作为物联网安全的主体内容。秉承实验是这门课程获得良好教学效果的关键思想，本节将不同阶段的重要知识点和对应的实验内容设计详述如下。
2.1传统IP网络的入侵检测技术“入侵检测技术”这门课程主要涉及到的重要知识点包括：入侵检测的基本概念、入侵方法与手段、入侵检测系统数据源、基于主机的入侵检测系统、基于网络的入侵检测系统、检测引擎、告警与响应、入侵检测系统的评估、入侵检测系统的应用等。其中原理性、理论性的内容主要体现在入侵检测的原理、检测算法、评估的指标体系等。图1是标准化组织提出的IDS的总体框架，该图分三个检测阶段（检测前、检测中、检测后），囊括了上述所有重要的知识点。（1）入侵前涉及入侵检测的基本概念、入侵方法与手段、入侵检测系统数据源等知识点。重点讲授基于网络的入侵检测的数据采集技术，引入实验1——网络数据包的捕获及协议的简单分析。（2）入侵中知识点涉及IDS的各种检测原理与方法。检测方法分为误用检测、异常检测和其它检测方法。重点讲授滥用检测普遍采用的利用特征串匹配的方法、各种异常检测模型也是很重要的辅助检测方法，比如数学模型（方差模型、均方差模型、）马尔科夫链和模糊逻辑。检测又分为基于主机的检测、基于网络的检测和分布式检测。为了呈现不同原理、不同检测方法的效果，设计了实验2——审计日志的获取和简单分析，对比实验1有利于学生体会基于主机的检测方法和基于网络的检测方法的不同。（3）入侵后涉及IDS的警报响应、警报冗余消除、警报后处理技术和意图识别技术等知识点。重点讲授对于几种典型攻击，IDS的攻击报警信息和警报后处理技术，让学生认识警报含义、不同的报警格式和方式。至此，学生应该对IDS的整个工作流程有了全面的认识。为了让学生融会贯通所有知识点，设计了实验3——Snort开源IDS的构建和使用。让学生在指定的实验室环境下安装，使用IDS，老师在实验室局域网与公网断开时，运行若干典型的攻击脚本，确保Snort能抓取到攻击实例，让学生利用所学的安全知识，模拟安全管理员分析攻击态势。对于传统IP网络上的入侵检测技术的教授，可以让学生牢记图1，有助于理清各阶段的重要知识点，在相关实验中体会攻击理论性知识的应用，是这门课程获得良好教学效果的关键。
2.2物联网安全技术物联网涵盖内容非常宽泛。实际上目前物联网的构成除了传统IP网络外，各式各样的无线传感器网络WirelessSensorNetwork（WSN）构成了物联网的主体。与传统IP网络不同，WSN因其特点导致其相同的安全需求有着完全不通的安全技术。重点知识点按WSN的分层协议体系结构讲授每一层上存在的安全问题以及典型攻击。比如，物理层：各种物理破坏以及导致的信息泄露和各种拥塞攻击；数据链路层：各种耗尽攻击和碰撞攻击；网络层：各种路由攻击、泛洪攻击、女巫攻击；应用层：污水池攻击、蠕虫洞攻击等。为了使学生了解和掌握不同的攻击的原理、攻击过程和方式，设计了实验4——WSN上的各种攻击实验演示。
2.3物联网互通产生的安全问题和安全技术由于此部分内容还属于当前研究热点，在课程中将作为物联网的全新内容介绍。重点抓住一些典型攻击案例讲述互联互通中产生的安全问题及解决方法。为此设计了实验5作为典型案例。实验5——跨网络的DDoS攻击，展示了在IP网络中已经克服的DDoS攻击，互通后的残余DDos攻击流量仍然超出WSN能够承受的范围，会导致WSN网络服务质量下降，甚至耗尽WSN宝贵的能量和带宽资源。
3.实验内容设计(1)设计型实验实验1——网络数据包的捕获及协议的简单分析。网络数据包是基于网络的入侵检测系统的重要数据源，网络数据包的捕获是基于网络的入侵检测系统实现的第一步。通过该实验，使学生了解和掌握基于Socket和libpcap的网络数据包的捕获方法，理解和掌握基于网络入侵检测系统的源数据的捕获、协议分析的基本原理和实现方法。同时使学生熟悉在Linux下的C语言开发技能。实验2——主机审计日志的获取和简单分析。主机审计日志数据是基于主机入侵检测系统的重要数据源，审计数据获取的质量和数量，决定了入侵检测的有效程度。通过该实验使学生了解Linux系统的日志系统和基于主机的入侵检测系统的原理。(2)综合型实验实验3——Snort开源IDS的构建和使用。让学生根据校园网实验室环境下的需求搭建，利用Snort及第三方软件搭建一个真实的入侵检测系统。根据需求选择已有的预处理插件、检测规则，最后有针对性地完成几个相应规则的编写，并进行正确性测试。断网后在运行几个典型攻击脚本，让学生分析Snort抓获的攻击警报，做出安全态势汇报。(3)验证型实验实验4——WSN上的各种攻击实验。学生利用一些攻击类软件工具和硬件设施完成一些可能的攻击。攻击的罗列使学生了解和掌握不同的攻击的原理、攻击过程和方式，加深对入侵检测的必要性的理解；实验5——跨网络的DDoS攻击。将传统IP网络通过特定网关与实验室特定的无线传感器网络相连，在IP网络中发起DDoS攻击，将目标锁定在传感器网络内。在IP网络上安装流量观测器，让学生直观地看到攻击流量的路径。然后在网关上启动DDoS攻击检测，过滤掉98%的攻击流量，让学生观察此时无线传感器网络的性能情况，比较两种情况，得出实验结论。
4.考核体系该课程的考核采用平时成绩和期末考核成绩加权平均的方式。考虑到课程的宗旨在于加强学生动手能力，同时为了减轻学生的学习负担，平时成绩强调考核动手能力，平时作业紧扣五个实用性实验，均为实验为铺垫和准备，实际上5个综合实验成绩占50%，期末的理论考核以开放式论文形式让学生根据自己对IDS的了解和兴趣选择和IDS相关的题目撰写论文，占50%。
二、结语
关键词：食品，快速检验技术，应用，发展
中图分类号：F416文献标识码： A
前言：随着人们生活水平的提高，各种食品安全问题层出不穷，加强对食品安全的检测成为有关部门的重中之重。与此同时，食品快速检验技术得到了进一步的应用和发展。
1.食品快速检验技术的应用的重要性
快速检验法的应用有效地提高了食品安全工作者对食品质量的评判能力。这种方法主要针对食品的部分理化指标进行检测，在对食品质量进行定性的时候相较于以往的感官判断更准确、合理。借助快速检验法，食品安全监督工作者可以准确理性的对食品的安全性进行判断。如此，避免了感官判断准确率低的问题，是食品安全监督朝着优质、高效目标发展的重要表现。随着快速检验方法的广泛使用，食品安全监管体系逐步完善，市场上的不合格的食品可以快速准确的被食品药品监督管理局的工作者准确识别，为消费者创造了一个安全的食品环境。该方法的实施也对那些非法食品经营者形成了强大的威慑力。检测箱只是一个小小的箱子，但是它给社会带来的影响却是巨大的，它有效地降低了市场上食品的危险性，维护了社会的稳定。
2 食品快速检验方法的形式及应用
2.1 试管法
试管法可用速测管显色半定量或定性对样品进行快速检测,可用于亚硝酸盐、二氧化硫、鼠药、甲醇等的测定。目前试剂盒也被广泛应用于现场快速检测中。如酶联免疫(ELISA)快速检测试剂盒应用于食品农药残留免疫检测, 将会成为食品农药残留和食品安全质量控制的有效快速检测手段。目前大多物质的检测方法都可以试剂盒形式存在,如慢抗试剂盒(如β内酰胺酶检测试剂盒和总抗生素检测试剂盒)以及环丙沙星等药物试剂盒的产品已被广泛应用于市场中。
2.2 便携式仪器法
便携式检测仪在食品检验工作中被广泛应用,适用于农产品监测站、田间地头果蔬的检验以及商贸批发市场、酒店等处果蔬的检测。以李培武研究员为首的研究组在国内外首创了黄曲霉毒素B1亲和微球快速检测技术,研制开发出黄曲霉毒素B1专用定量荧光避测仪,该测试仪测试灵敏度和准确度高,最低检测限达到0.3μg/kg。便携式仪器具有体积小、重量轻、精度高、快速检测等优点,也是当前被广泛应用的快速检测方法之一,可结合不同技术制备得到检测仪,应用于各种食品检测中。
3 生物检测技术在食品快速检验方法中的应用
3.1 免疫学技术
免疫学技术是指抗原与抗体之间的特异性免疫反应,即在体内发生,也可以在体外发生。不同的微生物具有特异的抗原,辅以免疫放大技术制备相应的多克隆抗体或单克隆抗体,就可以鉴别目的微生物存在与否,并较准确地检测出其含量。目前用于食品安全检测中的免疫技术主要有酶联免疫法(ELISA)、免疫磁珠分离技术、免疫力检测试剂条、免疫乳胶试剂、免疫深沉法或免疫色谱法等。1989年美国食品安全检验局就已将免疫技术应用于肉类及家禽的检验中,并制定了相关检验标准。免疫学技术具有灵敏度高、特异性高、可定量分析、简便安全等优点,广泛应用于细菌、霉菌、及细菌和真菌毒素等的检测中。
3.2 分子生物学技术
3.2.1 DNA探针技术DNA探针技术又称核酸探针技术和分子杂交技术,是指能与特定核苷酸序列发生特异互补杂交,杂交后又能被特殊方法检测的已知被标记(同位素或非同位素标记)的核苷酸链。广泛用于食品中致病菌和病原体检验等方面。基因探针法具有准确性和灵敏度高,针对性强,检测快速等特点。
3.2.2 PCR技术
聚 合 酶 链 式 反 应 技 术 简 称 P C R(Polymerase Chain Reaetion)技术,是一种能够在生物体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法,早期应用于基因克隆和转基因检测,后来被广泛应用于食品快速检验中,并且被认为是食源性致病菌快速和准确的检测方法。PCR技术可用于大肠杆菌、单核细胞增生李斯特菌及其他食品中致病菌的检测。PCR技术结合其他技术形成一种稳定、灵敏、易操作且成本低廉的技术。
3.2.3 基因芯片技术
基因芯片又称生物芯片技术,是指将大量DN段(即探针分子)固定于支持物上后与标记的样品分子进行杂交,通过探针分子上杂交信号的强度检测出样品分子数量及序列信息。主要用于基因检测工作,可用于食品中常见致病菌的检测。
3.3 生物传感器技术
生物传感器技术是由生物识别系统和信号转换器组成,通过酶、抗原、抗体、微生物、核酸等生物活性物质作为识别元件,电化学、信号放大装置或场效应管、压电晶体等传感器把待测物浓度转为电信号,再根据电信号测出待测物浓度。该检测方法经济、简便,不需要预处理;具有专一性强、灵敏度高、选择性及抗干扰能力强;体积小,方便携带,可实现现场检测和连续在线监测;操作系统简单、容易实现自动分析,准确度高;样品用量小,响应快,敏感材料可反复使用;此外生物传感器可得到的信息量大。生物传感器可用于食品中蛋白质、糖、氨基酸以及食品添加剂等多方面领域。
3.4 代谢学技术
代谢学技术是指利用微生物代谢的理论,通过对其生长过程中相关底物和代谢产物和电阻抗的变化特性进行检测,从而达到微生物检测目的的方法。
3.4.1 电阻抗技术
生物电阻抗测量,简称阻抗技术,是通过测量微生物代谢引起的培养基电特性变化来测定样品微生物含量的一种快速检测方法。微生物在培养过程中,生理代谢作用使培养基中的电惰性物质,如碳水化合物、类脂、蛋白质等转化为电活性物质,如乳酸盐、醋酸盐等,使培养基的电阻发生变化,电阻性增强,电阻抗降低,由此可判定微生物在培养基中的生长繁殖情况。陈广全等人采用该法检测食品中沙门氏菌。
3.4.2 微热量计
技术微热量计技术是通过测定微生物生长时产生热量的变化检出和鉴别微生物。微热量计具有恒温精度高、检测灵敏、操作简单等特点,特别适用于热效应小和缓慢的生物过程的研究和检测。
3.4.3 放射测量技术
放射测量技术是用14C标记微生物生食品快速检验技术的应用及研究进展长繁殖过程中所利用的碳水化合物等代谢底物,并测量微生物代谢产生的14CO2含量,从而判断微生物的量。该方法用于检测细菌,具有快速、准确等特点。
4 总结
综上所述,食品快速检验方法种类繁多,具有较好的特异性、高效性和准确性,且检测快速等优点,但是不管是哪一种检测方法都具有一定的局限性,非生物检测方法,不具有特异性操作相对生物检测法复杂等缺点;生物检测法虽然生物特异性高,操作方便简单,但其成本相对较高,且当待测物中含有与目标菌竞争性物质时可能会出现假阳性等缺陷。因此,若要达到食品快速检验技术的完善,就必须在发展新技术的同时,也要加强对现有的技术综合利用的研究,以使食品检测技术达到理想的效果。
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关键词 植物RNA病毒；检测技术；研究进展
中图分类号 S432.41 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0150-03
Abstract Commonly detection methods of plant virus including biological assay，electronic microscopy，serological methods and molecular biology method. In this paper，the research progress of using and characteristics of these methods were summarized，in order to make better use of these methods，to detect and study plant RNA virus.
Key words plant RNA virus；detection technology；research progress
几乎所有植物，包括粮食作物、蔬菜、果树、经济作物、花卉和一些经济林木都在不同程度上受到病毒的侵染，而其中90%的植物病毒为RNA病毒。以前人们太重视病毒所带来的影响，除非造成大面积的流行或毁灭性的损失。病毒所造成的损失不仅是产量上，同时也伴随着质量的降低，无论是果实、叶片，还是工业所用材料的有效成分、花卉的商品价值等都受到严重的影响，降低其使用价值。因此，快速、灵敏、高效的检测病毒的方法成为认识和研究植物病毒病的重要手段。目前，植物RNA病毒的检测方法生物学检测方法、血清学检测法、分子生物学检测法等，这些方法各有优点，为现代常用的植物病毒病检测方法。现将这些方法的特点介绍如下。
1 生物学检测法
又叫指示植物检测法。1925年，James Johnson开始使用特殊的植物鉴定植物病毒[1]，植物RNA病毒一般都会有特别的鉴别寄主或者特定的指示植物。指示植物就是指能对某一种或某几种病毒及类病毒产生特异反应，被感染后能很快的表现出特异症状的植物[2]。因为指示植物的不同，可以细分为草本植物检测与木本植物检测。草本植物检测的植物如藜科、豆科、茄科以及葫芦科等植物都具有明显的指示作用，通常采用摩擦接种的方法进行检测，在严格的防虫隔离情况下进行摩擦接种，从而获得可靠的检测结果[3]。李春敏等利用黄瓜、南瓜等指示植物，对PDV、PNRSV在指示植物上的表现症状进行了检测与研究，检测出PDV。生物学检测法操作简单，准确程度较高，应用颇为普遍[4]。然而其特异性不太明显，存在一种病毒侵染后出现多种症状或多种不同病毒侵染后只出现一种表现症状的的现象。植物检测法检测速度缓慢，灵敏度较差，侵染指示植物后大多需要1～2周才有表现症状，个别甚至需要1～3年，而且受到植物生长与季节的限制，寄主的选择要求严格，维护植物的费用很高，特别的指示植物较难以得到。
2 电子显微镜检测法
从20世纪40年代建立了电子显微镜技术，Kausche和Melcher首次在电镜下看到TMV以来，电子显微镜技术已成为一种重要的植物RNA病毒鉴定和常规检测手段。将感染病毒的植物组织制成电子显微镜检查样本通过电磁波源，利用电磁波的电子流，在电子显微镜下显示病毒的形态、大小、内含体以及染病组织超微结构等，从而诊断出病毒的种类。1959年电镜负染技术首次应用于病毒结构的研究，Brenner和Horne通过一些重金属离子能在蛋白体四周沉淀，在电镜下形成一个黑暗的背景，而蛋白体内部没有金属离子的沉积而形成一个清晰的亮区，使成型的图像呈底片样貌，因此称为负染色技术[5]。通过不断的发展和完善，电子显微镜检测技术被广泛应用并与其他技术相结合产生了新的方法，免疫电镜技术就是其中的一种，目前免疫电镜技术已应用于病害诊断、病原鉴定、机理研究等多项领域[6]。
电子显微镜检测技术是一种能够快速、灵敏而简便地检测出植物RNA病毒的方法，能够通过观察到病毒的结构、大小、形态、有无包膜等确定其种类。然而使用电子显微镜检测，专业要求较高，对典型病毒的特点和不同病毒组的形态必须有所了解，而且检测过程中易受到寄主内含物的影响而干扰结果。观测样本制作要求较高，操作技术复杂，对仪器设备有较高要求。
3 血清学检测法
血清学检测方法是利用抗原与抗体结合而产生的免疫学反应来进行植物RNA病毒的检测，是一种常用的植物RNA病毒检测方法。目前，国际上已制备有200余种植物病毒的免疫试剂[7]。我国已制备出30余种植物病毒的检测试剂，用于植物病毒监测与检疫的研究。
3.1 酶联免疫吸附法
酶联免疫吸附法（ELISA），是一种将抗体抗原的免疫反应与酶的催化反应相结合，快速的检测植物RNA病毒的方法。原理是将酶与抗原或抗体结合形成酶标物，通过化学反应使酶标物与相应的抗体或抗原产生反应，形成复体呈出颜色反应，检测出目的病毒。抗原或抗体吸附于酶联板，用酶标抗体或抗原与相应的抗原或抗体结合形成酶标复合体，复合体上的酶遇对应的反应底物时，使底物水解生成不溶的或可溶的有色物质。如果生成的是可溶的有色产物可用肉眼或比色计进行观测，如果生成的是不溶的有色物质，可通过电子显微镜进行识别和定量分析。自Clark等[8]研究并报道出酶联免疫吸附检测病毒的理论方法以来，ELISA广泛应用在植物病毒的检测中。在酶联免疫吸附原理的基础上通过不断地改进，形成许多与ELISA有关的检测方法。根据酶标物是抗体或抗抗体及检测时添加抗体、抗原的顺序等，将ELISA分为直接ELISA（Direct ELISA）、间接ELISA（Indirect ELISA）、单克隆捕获ELISA（Mac-ELISA）、三抗夹心ELISA（TAS-ELISA）、双抗体夹心ELISA（DAS-ELISA）、A蛋白双抗夹心ELISA法（PAS-ELISA）等。在植物RNA病毒的检测中应用最多的是双抗体夹心ELISA（DAS-ELISA）。
3.2 点免疫结合测定法
即点免疫结合测定技术（Dot Immunobinding Assay，DIBA）是在酶联免疫吸附法的基础上通过研究发展来的一种植物RNA病毒检测技术，由Hawkes等[9]于1982年研究成功并建立。基本原理是通过酶标记抗体与吸附于硝酸纤维膜（简称NC膜）上的抗原发生特异性结合产生免疫复合体，加入相应的酶反应物后产生不溶的物质，在硝酸纤维膜上形成有色的斑点。而根据膜上有无斑点和斑点的颜色可以判断免疫反应是否产生以及抗原多少。该技术的优点是通过硝酸纤维素膜取代酶联板，从而保持了ELISA对病毒检测的高灵敏度和强特异性，并且简化了操作程序，使病毒的酶联免疫吸附检测更加简单、快速、方便[10]。
3.3 胶体金标记检测
胶体金标记检测是通过用柠檬酸钠将氯金酸离子还原为胶体状金，胶体金颗粒在一定的条件下吸附抗体IgG（或A蛋白）分子，形成稳定的IgG（或A蛋白）-胶体金复合物。用胶体金颗粒检测植物组织榨取物只需10 min，而灵敏度与ELISA相当。Pares和Whitecross于1982年首次研究胶体金标记的抗体检测植物病毒技术，目前该技术已被不断研究和改进。傅仓生等[11]研究制备出适于植物病毒的胶体金颗粒，并以此胶体金与A蛋白结合形成复合探针，检测烟草花叶病毒。利用胶体金免疫电镜技术胡东维等对郁金香杂色综合症病原进行了鉴定和检测[12]。陈建平等[13]将胶体金免疫电镜技术应用于感病植物汁液病毒的检测，从而提高了抗体对病毒的捕获能力。
4 分子生物学方法
相较于血清学方法，从分子水平来检测病毒，具有更高的灵敏度，可以检测到皮克（pg）甚至飞克（fg）级以下的植物病毒[14]，并且检测的植物RNA病毒更加广泛，特异性更强，对类病毒也可进行检测，同时能够进行批量样本的检测。近年来，分子生物学方法被广泛地应用于各种植物病毒的检测，成为检测植物病毒的重要方法。
4.1 核酸杂交检测法
根据核苷酸单链互补可以相互结合的原理，通过将病毒核酸单链制成探针以某种方式加上标记，检测待测样品中互补的核酸，通过带有探针的杂交核酸来指示病原的技术，即为核酸杂交检测技术。Kirkpatrick B C等[15]1987年首次通过叶蝉作为原始材料分离和克隆了西方X病病原体DNA，并创立了点杂交（Dot Blot）分析法用于病原体的检测。而后国内的研究者将该项技术用于多种植物病毒的检测，如刘凌凤等[16]、孟 清等[17]、吕典秋等[18]。
4.2 PCR技术
聚合酶链式反应（PCR）是Kary Mullis等人于1983年在美国首先创建的一项体外扩增DNA的技术，利用模板DNA、脱氧核苷酸和引物在一定的条件下，通过DNA聚合酶的催化，体外合成扩增出特异的DN段。
4.2.1 反转录PCR（RT-PCR）。大多数植物RNA病毒需要以RNA为模板，在反转录酶的作用下逆转录合成cDNA再以cDNA链为模板进行PCR反应，这就是两步法RT-PCR技术。魏梅生等[19]根据烟草线条病毒的外壳蛋白基因，设计了一对特异性引物，提取大豆病叶中的总RNA，反转录成cDNA后扩增PCR产物，通过载体克隆转化到大肠杆菌中，获得430 bp大小的目标片段，经序列测定，确认为烟草线条病毒的外壳蛋白基因的RN段。张俊祺等[20]根据烟草黄瓜花叶病毒各株系全基因组序列设计一对引物通过优化反应的条件，建立了一步法RT-PCR检测烟草感染CMV病毒的方法，设计建立了特异性强、重复性好、灵敏度高的检测试剂盒。沈建国等[21]采用一步RT-PCR建立了快速检测水仙黄条病毒的方法。
4.2.2 多重RT-PCR（Multiplex RT-PCR）。多种植物RNA病毒的复合侵染，可以通过多重RT-PCR方法同时检测多种病毒，在短时间内检测大量样本，提高检测效率，降低检测成本，而且检测成本低，是其他检测方法所不能比拟的。周国辉等[22]建立了CyMV和ORSV的多重RT-PCR检测技术。PCR检测技术灵敏、快速、特异性强，对比免疫学方法专一性和灵敏性都有所超越，是常用的常规植物RNA病毒检测方法。仅用少量植物感病叶片提取总RNA，运用PCR技术就可灵敏地检测到是否存在感染。现在操作快速、简单、重复性好的PCR技术整个检测完成的时间相较于ELISA法检测所用时间大大缩短，而且减少了必须制备抗血清的限制。
4.3 基因芯片技术
基因芯片技术是一项高新技术最近迎来了迅猛的发展，是植物RNA病毒快速检测技术的一个重要发展方向。该技术可同时并实时地检测感染植物中的多种不同病毒，甚至通过探针可以区分不同的病毒亚株系，对于确定植株中由何种病毒感染非常适合，与其他的分子检测技术相比，更加高效、准确、快捷[23]。贾 慧等[24]利用CMV、TMV和PVY的外壳蛋白基因保守序列，设计出2条探针，建立了从病毒侵染样本中检测到特异性识别信号并同时检测多种病毒的基因芯片检测方法，而这一方法的检测灵敏度相较于多重PT-PCR方法更高，能更加快速而准确地检测出植物RNA病毒。
4.4 双链RNA技术
双链RNA的提取在研究大多数为RNA病毒的植物病毒中是一个重要的手段[25]。Morris和Dodds首次将双链RNA（dsRNA）技术应用于植物和真菌病毒的检测研究中[26]。植物体中存在的核酸包括DNA和RNA，而DNA转录产生RNA存在时间短、片段长，dsRNA在理论上不存在于正常的植物体内，Morris和Dodds的研究结果表明，某些正常植物体内会存在一些低分子量的dsRNA（1.0×108）的出现与含植物RNA病毒的基因组有关，因而可以利用dsRNA检测病毒病原物。大多数植物病毒基因组为单链ssRNA，病毒侵染寄主后通过寄主体内物质进行复制时，首先会产生一条与基因组RNA互补的链，配对形成双链模板，即dsRNA前体。再通过互补链转录出子代基因组RNA，互补链与基因组RNA长度相同，可在寄主体内大量积累。某些植物病毒本身基因组为dsRNA，因而复制后会产生大量子代dsRNA基因组，而通过dsRNA的检测就能准确地反应出寄主的感染。
dsRNA对DNase和RNase具有耐受性，因而在提取过程中可以使用DNase和RNase除去多余混杂的DNA和RNA。李 贺等[27]研究了草莓植株中病毒dsRNA对RNase和DNase酶的耐受能力。dsRNA对双酶具有较高的耐受性，因而可以使用此方法得到较纯的dsRNA，用于后续的检测和研究。目前，dsRNA主要用于病毒病及病源鉴定、病毒分化株系的鉴定，以dsRNA为中介对病毒核酸序列进行研究、探针的制备和cDNA克隆的获得和用于检测病毒卫星RNA和亚基因组RNA，有待开发和利用。
5 结语
以上所叙述的植物病毒检测方法，为现代检测植物病毒的一些常规方法，目前我国对植物病毒病的研究和检测仍然停留在实验和研究之中，还没有形成易于推广、灵敏度更高、特异性更强、准确率更高的检测技术和方法。相信随着经济的发展、科技的进步，分子生物学的发展，病毒检测技术终将出现便于操作，具有高重复性，灵敏的植物病毒学检测方法，并研制出用于植物病毒检测多功能试剂盒。
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