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生物技术的定义范文1
摘要:采用合理的混炼、硫化、清洗等工艺路线,控制必要的温度、压力、生产时间等工艺参数,生产的卤化丁基橡胶塞符合国家食品药品监督管理局颁布的《注射用无菌粉末用卤化丁基橡胶塞》(ybb00052005)标准的要求。
关键词:卤化丁基橡胶塞 生产工艺 工艺参数 标准要求
0 引言
卤化丁基橡胶的研究开发始于20世纪50年代以后,目的是提高卤化丁基橡胶的硫化性能,并改进它与其他橡胶并用的相容性能。医用胶塞要求胶料无毒、无臭、无味、无抽出物,耐医药化学品,且能承受多次加热消毒,自封性好,耐针刺,具有低透气,透水性能等。
我国对卤化丁基橡胶的研制工作起步较晚,国家食品药品监督管理局了在2004年12月31日所有抗生素粉针一律停止使用天然胶塞的规定,并于2005年国家食品药品监督管理局颁布了《注射液用卤化丁基橡胶塞》(ybb00042005)、《注射用无菌粉末用卤化丁基橡胶塞》(ybb00052005)行业标准。
生物技术的定义范文2
关键词:生物技术 发展 人类
一、引言
1917年匈牙利工程师K.Ereky首次使用“生物技术”这一名词时,其原意是指用甜菜作为饲料进行大规模养猪,即把生物原料转变成产品。
1982年国际经济合作及发展组织提出的生物技术定义为:“生物技术是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作用剂的作用将物料加工以提供提品为社会服务的技术”。这里所谓的“生物作用剂”是指酶,整体细胞或生物体,一般也称生物催化剂。1997年加拿大提出的定义:“生物技术是指自然或人工状态下,直接或间接地将科学和工程学方法应用鱼有机体的活体或部分组织,以实现对生产和服务过程进行创新或改进现状的目的”。2001年美国认为:生物技术是应用分子和生物细胞的工艺来解决问题、进行研究、生产产品并提供服务。
总之,生物技术是一门多学科、综合性的技术科学,最终目的是建立生产过程或为社会服务。其中涉及到的学科包括生物学、化学、工程学、医学、药学和农学等。
二、生物技术在食品工业的应用
应用于食品工业的主要生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程4个方面内容。
基因工程又称为DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。它是现代生物技术的核心内容,可以将此技术应用于食品包装、食品保藏、贮运等中,以改变包装材料,降低生产成本;延长食物的贮藏期,改变传统的贮运方式。如通过转基因技术生产的延熟番茄,主要通过乙烯合成途径调控,抑制乙烯合成,从而达到延迟成熟、耐贮藏的目的。
细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法,按照人们的需要和设计,在细胞水平上的遗传操作,重组细胞的结构和内含物,以改变生物的结构和功能,即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法,快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术。在食品等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。罗自生等报道,在摇床转速160r/min、pH为4.5、温度为25℃时,固定化醋酸杆菌细胞能有效地脱除柑桔汁中由柠碱所引起的苦味,并且固定化细胞的热稳定性比游离细胞好。
酶工程是生物技术的一个重要组成部分,指在一定的生物反应器内,利用酶的催化作用,进行物质转化的技术,可应用于食品生产过程中物质的转化,如纤维素酶在果汁生产、蔬菜汁生产、速溶茶生产、酱油酿造、制酒等食品工业中应用。
发酵工程是生物工程技术的重要组成部分,是生物技术产业的重要环节,是通过现代工程技术手段,利用微生物的某种特定功能,产生有用的物质或使微生物直接参与控制某些生产过程的技术。人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精;利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶等都是这方面的例子。随着科学技术的进步,发酵技术也有了很大的发展,并且已经进入能够人为控制和改造微生物,使这些微生物为人类生产产品的现酵工程阶段。现酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分,具有广阔的应用前景。
三、当今中国的前沿生物技术
在纳米药物载体、纳米生物材料、纳米生物传感器等的研究和应用方面取得了重要的进展。多项高靶向、缓解纳米以药制剂进入临床研究。3项纳米药物制剂完成临床前研究,已经申报临床批件的纳米药物制剂。自主研发了多项纳米生物材料产品,主要包括胆道支架、骨修复用纳米生物材料、心血管修复用纳米生物材料等。在纳米生物器件研发方面也取得了重大突破。
DNA受损细胞自我清除的内在机理研究取得种重要进展;在抗病毒天然免疫信号转导分子机制领域取得重要原创新突破;在神经营养因子和受体复合物结构研究方面取得重要进展;高发及突发传染病重要病原微生物蛋白质三维结构研究取得重大突破。
癌症基因组研究发现多个潜在的药物靶点;全基因组功能区DNA甲基化监测方法大幅度降低成本;开发出新一代磷酸化多肽高选择性富集技术;蛋白质相互作用技术研究取得重大进展;建立了先进的时间分辨免疫学检测技术平台及抗体制备平台技术。
开发蛋白质鉴定软件性能达到世界先进水平。中国科学院计算机技术研究所对一系列质谱数据分析和蛋白质及其修饰鉴定核心算法研究,实现了多种蛋白质库检索关键技术,在此基础上开发了稳定可靠的蛋白质鉴定软件PFind单机版和并行版。
完成工业生物过程生物信息数据库设计,提出阿维链霉菌胞内蛋白酶谱研究方法,解决了阿维菌素生产的瓶颈;运用计算机导向药物分子设计,发现离子通道阻断剂;开展多囊肾病治疗药物先导化合物的设计,确定5种优选化合物,并完成了化合物的放大合成,为后续研究奠定了基础;研发一批用于重大疾病临床诊断、治疗及预后判断的试剂盒、生物芯片和预测模型;肺癌的分子分型基础上的个体化治疗研究取得显著进展。
生物技术的定义范文3
关键词:森林;病虫害防治;生物技术
一、森林病虫害防治中生物防治技术分析
经过多年的发展,我国森林保护工作取得了显著的成效,伴随着城市化进程不断加快,人们对森林环境的要求和重视也不断受到重视。但是在森林资源的开发和保护过程中,病虫害的发生容易对森林资源的保护产生极具破坏性的影响,并且当前我国的森林病虫害防治工作所采取的方法主要是化学方法防治。化学药物不仅会对森林的整体环境带来不可忽视的破坏作用,而且还可能会对森林资源造成不必要的污染,所以针对当前森林防治工作的具体现状,在森林资源的病虫害防治工作中,加强生物技术的使用可以有效提高对森林资源的保护力度。
要研究生物防治技术的应用首先需要掌握生物防治技术的具体定义,具体而言,生物防治技术的原理是以生物链为依据,遵循多种生物的克制关系原则,向森林中投放病虫害的天敌,从而降低病虫害发生的几率。与传统的化学防治方法相比,这类方法可以降低化学药物的使用,更加环保高效。通过具体的分析,可以发现在当前森林病虫害防治过程中所使用的生物防治技术具有明显的优点,一方面生物技术防治残留毒性的可能性几乎没有,其安全性很高,而且对于周围环境不会带来不必要的污染。由于生物防治是使用害虫的天敌所以不会出现化学防治方法的副作用,比如如果使用时间过长就会让病虫害产生对药物的抗性;另一方面生物技术的防治效果有保障,在森林生态系统中形成病虫害的天敌群体或者微生物群,对于防治病虫害具有长期效果。针对生物技术的应用特点,在应用生物技术的过程中其原材料相对较多而且常见,甚至有的生物资源能够实现就地找寻,从而有效减少生物技术应用过程中所消耗的成本。
二、生物技术在森林病虫害防治中的应用
在森林病虫害防治工作过程中使用生物技术具有明显的优势,不仅能有效提高病虫害防治效果,而且可以对于森林生态环境的保护也有积极的促进作用,正是在这种大的背景下,生物技术越来越受到推崇,所以加大对森林病虫害防治过程中生物技术的应用力度显得极为迫切,结合病虫害防治的具体实践,本文将详细分析生物技术的应用状况和注意条件,以更好的发挥生物技术在森林病虫害防治工作中的积极作用。
(一)保护和利用森林害虫天敌
为了推动生物技术在森林病虫害防治过程中的有效应用,首先要充分做好森林区域生态自然界内天敌昆虫的保护和引入,按照天敌昆虫的具体生活环境可以适当为其营造有利其生长的环境。为了更好的保护天敌昆虫的生活条件和环境,可以通过种植多种树木,混合种植各类植被以充分保护天敌昆虫的食物充足和生长繁殖条件。同时为了让天敌昆虫更好的发挥生物防治的作用,建议在害虫繁殖时期,在森林区域内投放其天敌昆虫,有效增加森林生态环境区域内的天敌昆虫总体数量和森林生态系统中天敌昆虫的种类。在具体运行过程中,由于森林生态系统中害虫种类和数量较多,仅靠投放一种害虫天敌无法取得防治效果,并且也会因为天敌昆虫的数量少或缺乏生存条件和食物而不能有效发挥作用,针对这一现实情况可以对害虫天敌通过人工养殖的途径来人为增加森林生态系统中害虫天敌的数量和种类,进而可以更好的确保灭虫的效果。比如为了防治松毛虫对森林的破坏,可以对松毛虫的天敌赤眼蜂采取人工养殖的方法,然后再将赤眼蜂投放入森林之中。另外,在对森林的日常养护过程中要注意保护害虫天敌及其生活条件,创建害虫天敌的生存环境,并注意维护好害虫天敌的繁殖环境和条件,确保害虫天敌在繁殖时期能实现正常繁衍。
(二)推广生物农药防治技术的应用
在森林病虫害防治工作过程中,生物农药防治技术与化学农药相比,具有明显的优势,不仅对环境的破坏作用明显小于化学农药,而且生物农药大多是从菌类中提炼获得的,所以不会对森林的整体生态环境造成污染,并且生物农药也不会对人体产生副作用,应用环境相对安全。因为生物农药具有极强而单一的杀伤性,也就是说,在使用生物农药的具体使用过程中,只会对一种害虫发挥效果,并不会破坏其他害虫天敌或森林的有益生物,从这一层面来看,使用生物农药对于森林生态平衡可以发挥良好的保护作用。在制作森林病虫害防治过程中的生物农药时,要注意使用森林中的天然微生物,通过这一方式不仅可以有效防止害虫对其产生抗药性,而且还可以有效降解森林土壤中的一些残留物质。另外,使用生物农药进行病虫害防治,可以实现对病虫害的长期性控制,需要结合森林病虫害的具体情况,合理使用生物农药,努力做到病虫害的有效治理。
(三)合理引进生物酶防治技术
随着近几年来生物技术的不断发展,生物技术取得了更深层次的进展,其具体方法和技术也实现了多样化的进步,在诸多的生物技术中,生物酶防治技术的应用前景较为广泛,并且生物酶防治技术的防治作用也较为明显,生物酶发挥防治病虫害的原理是通过抑制昆虫体内的蛋白活性,进而破坏昆虫的相关内部组织系统,导致森林害虫无法正常生存而死亡。比如由于大部分的生物体中都含有蛋白酶抑制剂,这种生物酶的作用主要是在确保生物体内正常代谢活动开展的同时,对其他外来蛋白水解酶进行有效的抵制,通过这种方式可以有效抑制森林害虫的生长,进而推动森林生态系统的可持续发展。
三、结语
总而言之,与传统的森林病虫害化学防治方法相比,生物技术的应用不会像化学方法那样对森林生态系统造成不利的影响,而且通过使用生物技术,着重加强对森林病虫害的自然防治,能够更有效的防治森林病虫害的发生。
参考文献
[1]叶百诚.分析生物技术在园林植物病虫害防治中的应用[J].农业与技术,2012(05).
生物技术的定义范文4
关键词:现代科技;发展;科技伦理;道德
一、科学技术活动带来的伦理道德问题
审视科学技术的发展,人类一方面享受科学技术发展所到来的文明成果,同时也承受着与科学技术发展密不可分的令人不堪忍受的沉重代价,在一定程度和范围内科学技术发展与人的价值理想相背离,成为一种超出科学技术本身而具有负面社会效应的社会问题。早在19世纪,马克思就针对科学技术发展所到来的伦理问题已经产生的负面社会效应进行过深刻的论述,他说,“在我们这个时代,每一种事物好像都包含有它自己的反面。我们看到,机器具有减少人类劳动和使劳动更有成效的神奇力量,然而却引起了饥饿和过度的疲劳……技术的胜利,似乎是以道德的败坏为代价换来的。”
二、科技伦理问题的表现
1.网络技术对科技伦理的冲击
(1)网络技术的概述。网络技术是以计算机信息科学为基础,以计算机为载体,最大范围提供信息服务的一项新兴先进技术。网络技术是计算机技术应用的具体形式,也是计算机技术的新的发展阶段。自20世纪80年代起,网络技术在全球范围内的广泛应用,已经对人们的生产生活、思维观念及生存方式产生了变革性的影响,可以说这是人类科技史上的一个里程碑。但是网络技术也是一把“双刃剑”,它在为人类带来巨大利益的同时,也对现有的社会伦理体系造成了巨大的冲击和挑战,面对网络技术所引发的隐私权、知识产权、国家之间不平等、非人性等伦理问题,人们有些不知所措。
2.伦理问题及反思
(1)隐私问题得不到保护。网络主张系统要开放,符号要通用, 强调言论的自由与人际关系虚拟沟通, 鼓励追求“真实”与张扬“个性”。作为它的结果,这也会使个人的隐私权被剥夺, 私人生活价值受到贬值。面对电脑黑客无孔不入的盗窃行为,信息的安全性就显得岌岌可危,人们往往在不知情中就受到损害,因而侵犯个人隐私的问题也越来越引起人们的高度重视。据专家分析这种侵犯一般分为三种类型: 第一对个人隐私的直接侵害。第二对个人隐私进行多手传播。第三对个人信息进行歪曲。
(2)知识产权受到侵犯。知识产权被定义为:公民或法人等主体依据法律的规定,对其从事智力创作或创新活动所产生的知识产品所享有的专有权利,又称为“智力成果权”、“无形财产权”,主要包括发明专利、商标以及工业品外观设计等方面组成的工业产权和自然科学、社会科学以及文学、音乐、戏剧、绘画、雕塑、摄影和电影摄影等方面的作品组成的版权(著作权)两部分。据专家研究,网络使用中出现的知识产权问题大致存在以下几个方面:第一, 知识产权的形式发生了变化, 给侵犯知识产权的界定也带来了困难。第二, 有形载体的“无形化”, 使知识产权的专有性和物质化不再明显。第三,在网络上有无产权的信息是难以分辨。
2.生物技术对科技伦理的冲击
(1)生物技术的概述。现代生物技术主要分为基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程。这些技术不是独立发展的,而是相互间有着密切的关系。往往是通过其中某个技术的发展带动其他技术的发展。例如“通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的工程菌或细胞,必须通过发酵工程或细胞工程来生产有用物质。”按照现代生物技术的目的和用途,还可分为诸如医学生物技术、农业生物技术、工业生物技术、环境生物技术、军事生物技术、海洋生物技术等。
(2)伦理问题及反思。现代生物技术的广泛应用为人类社会带来了美好的前景,它在为人类解决大量实际问题的同时,也有可能带来一些不利的影响,产生社会问题。转基因生物产品可能会对人体健康产生影响。当人体食入转基因食品,就有可能出现过敏反应。目前已经出现了饮用转基因大豆豆浆过敏、转基因西红柿导致过敏、坚果作为基因被导入其他生物引起人体过敏等现象。在进行转基因作物实验时,较为常见的标记基因是使用抗生素抗性基因来充当,这也有可能让人体对抗生素的耐药性增加。转基因微生物有可能会与其他生物进行遗传物质交换,这样就会增强有害生物的危害性或产生新的有害生物,导致疾病流行。转基因生物可以破坏生态环境和影响生物多样性。运用现代生物技术生产出抗旱、抗盐碱、抗病毒、抗害虫作物的同时,可能会导致生物多样性遭到破坏,甚至一些物种会灭绝,还可能会加速土壤侵蚀和沙漠化。当转基因植物大面积种植时,由于转基因植物病毒载体使用可能导致病毒基因在全部细胞中普遍存在,它的重组风险比普通植物要高出许多,将会出现难以预料的问题。
参考文献:
[1]李春秋.当代生命科技的伦理审视[M].江苏人民出版社,2002
[2]柳兰芳.当代生态文明视阈下的科技伦理探析[J].湖北经济学院学报(人文社会科学版),2012
生物技术的定义范文5
文献提出了一种以多主体的顺序“接力”为主要特征的创新模式,并称之为“接力创新”。文献[2]预测在生物制药业、生物农业、信息业、纳米业等新兴产业中广泛存在接力创新。其中,接力创新在生物制药产业的普适性已被文献[1,3-4]等证明。文献[5]验证了信息产业(主要是新一代信息技术)中也大量存在接力创新。那么,农业生物技术、纳米技术等是否也如预测的那样遵循接力创新呢?如果遵循,那么是否具有自身的特性以及为何会形成这种特性呢?这些问题尚未得到回答①。与生物制药产业相类似,生物农业产业同样建立在现代生物技术的基础上,并且是除生物制药产业以外运用现代生物技术最为广泛、发展最为迅猛的产业,也是中国战略性新兴产业中的重点产业。从理论层面看,研究农业生物技术的接力创新可以拓展接力创新的应用范围、深化和完善接力创新的相关理论。从实践层面看,中国是一个农业大国,生物农业产业的发展对于促进中国农业技术现代化、保障国家安全具有重要的战略意义。揭示农业生物技术的接力创新的特性,为中国生物农业的产业创新研究提供了一个新的视角,可以帮助相关创新主体明确定位、科学决策,指导产业集群、创新网络、产业政策等方面的研究。本文采取多案例研究方法,通过与生物制药技术等的接力创新进行对比,探索农业生物技术的接力创新②。下文安排如下:在文献回顾的基础上提出研究变量;进行研究设计;通过案例分析得出主要发现;探讨农业生物技术接力创新的形成机理;总结研究结论和政策启示。
2文献回顾与研究变量
2.1文献回顾
接力创新的渊源可以追溯到Pavitt对“基于科学的高科技部门”的论述[6]以及国家创新系统中“基于科学的体制”[7-8]。“模式2”等理论也强调了“后现代”社会中科学研究与创新的交互作用[9],并进而形成“三螺旋”模型所描述的大学承担企业功能、企业承担学术功能的现象[10]。这些经典研究(但不限于这些研究)事实上分离出一类基于科学的创新。例如:Pisano认为科学的深度参与导致生物制药是“基于科学的商业”[11];陈劲、赵晓婷和梁靓指出生物制药等领域的创新是“基于科学的创新”[12];对纳米产业的研究也佐证了这种特性[13]。那么,这类基于科学的创新如何才能获得成功?生物制药创新研究逐步揭示出接力创新这一新型创新模式,给这个命题提供了较为完美的答案。①文献[3]提出:专家型公司是建立在科学研究的基础上的、专注于分子生物学研究和现代生物技术研发前端的小型生物技术企业;而核心公司是在新药的研发、生产和营销等方面具有综合组织能力的大型一体化公司。生物制药源于20世纪70年明的DNA重组技术[14],当前已成为涉及分子生物学、基因组学、蛋白质组学、遗传学、生物化学、组合化学、生物信息学、计算科学和纳米技术等众多科学技术的复杂体系[11]。文献[15]指出生物制药创新主要来自大学,大学、公共研究机构、盈利性公司等不同类型的组织在创新过程中建立联系、共同参与创新[16-18],大型制药公司与利用生物技术开发新药的专业化企业之间是合作关系[19]。李天柱、银路和石忠国等最早提出生物制药创新中专家型公司与核心公司之间合作的本质是两者的接力创新,技术转让、合同研究、并购、联盟等常见的合作方式其实是实现接力的具体手段[3]①。在此后的研究中,李天柱等进一步针对生物制药起源于基础科学研究的特性,将大学等公共研究机构纳入接力创新框架,提出了接力创新的完整概念,分析了“大学-专家型公司-核心公司”之间的主要接力关系和接力方式[1],并探讨了接力创新的一般规律和发生机理,比较了接力创新与合作创新(包括产学研合作)、开放式创新和二次创新等其他典型创新模式的异同及应用思路[2]。虽然接力创新概念的提出时间较晚,但是由于它对基于科学的创新具有重要价值,已引起了一些学者的关注。文献[5]验证了信息产业中广泛存在接力创新且它具有自身的特性;有学者运用接力创新研究了区域创新平台、新兴产业载体等[3-4,20-21]。然而,总体来看,目前关于接力创新的研究主要是基于生物制药产业开展的,而生物农业产业等其他基于科学的产业是否遵循接力创新及其特性则尚无专门研究。
2.2研究变量
本文旨在验证前人对接力创新的推断,但是由于针对农业生物技术的类似研究尚属空白,因此本文实际上属于对农业生物技术接力创新的探索。针对这一研究目的,首先,本文将研究问题明确为“农业生物技术是否遵循接力创新,如果遵循,那么是否具有自身的特殊性及其形成机理是什么”,以避免被海量数据所“淹没”[22];其次,除了可从研究问题直接推出的研究变量外,本文并未事前指定其他变量,以防止在研究过程中束缚思想、阻碍新理论的构建;最后,本文借鉴现有文献的逻辑,但尽量保持开放心态,以免限制研究发现和产生偏差[22]。基于上述思想,根据代表性文献[1-3]铺垫的理论基础,本文利用如下变量研究农业生物技术的接力创新:1)接力创新。接力创新的本质是:能力显著异质、优势明显互补的创新主体共同参与创新,但各主体加入创新过程的时间有先有后,且它们承担不同的任务,在创新过程中地位平等、缺一不可、各司其职、很少“越界”,主体间的顺序接力推动创新获得成功。也有文献指出,在新兴技术的创新中,能力互补的创新主体通过联盟等组织间合作方式共同完成创新是一种普遍现象[23],因此不能认为只要多个主体共同参与的创新就属于接力创新。为了使研究更加严谨[24],针对接力创新变量,本文提出一个竞争性解释:农业生物技术不遵循接力创新,实际上只是采取了战略联盟等合作创新模式。2)接力关系。接力关系这一变量是参照当前接力创新最为典型的生物制药产业而提出的,其存在的前提是接力创新变量能够得到较好的解释。具体而言,农业生物技术创新过程中可能存在如下接力关系:第一,以不同创新主体之间的知识创造接力为主线;第二,以不同主体之间的知识产权接力为实现手段;第三,以金融接力为支撑,即创新过程中存在不断有新的资金加入、原有资金退出的接力现象;第四,创新过程中政府支持政策也具有与金融支撑类似的接力现象。3)接力方式。接力方式是上下游创新主体之间实现接力的具体手段。参照生物制药技术的接力创新,农业生物技术创新的主要接力方式应包括授权许可、平台技术转让、合同研究、并购、联盟等多种方式。与接力关系变量相类似,接力方式变量存在的前提也使接力创新变量得到较好的解释。
3研究设计
3.1研究边界
按照一般理解,农业生物技术是运用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程及分子育种等生物技术改良动植物及微生物品种的生产性状,培育动植物及微生物新品种,生产生物农药、兽药和疫苗的新技术[25]。该定义指出,农业生物技术建立在以DNA重组为核心的现代生物技术体系的基础上,从而与其他农业技术区分开来。例如,袁隆平院士发明了“杂交水稻”技术,为中国和世界做出了巨大贡献,但是该技术没有利用DNA重组及其他现代生物技术,因此不属于本文研究的农业生物技术①。
3.2研究方法
案例研究最适合于研究“怎么样”(how)和“为什么”(why)的问题[24]。案例研究以案例为基础,从中归纳产生理论,理论的产生完全根植并升华于案例内或案例间的构念之间的关系及这些关系所蕴含的逻辑论点[26]。案例研究可分为单案例研究和多案例研究[27],其中多案例研究在有效性和普适性方面比单案例研究更具优势[28-29],特别是当多个案例同时指向同一结论时,案例研究的有效性更会显著提高[24]。本文对农业生物技术接力创新的探索正属于“how”和“why”的问题,适合于采用案例研究方法。考虑到归纳理论的有效性,本文采用多案例研究方法。
3.3数据收集
案例研究中常用的数据来源包括文献、档案记录、访谈、直接观察、参与性观察和实物证据[30],本文采用文献分析作为数据收集方法。数据收集按照下面步骤进行:第一阶段,研读有关行业报告和资讯收集,找出已进入商业化阶段的农业生物技术。在这一阶段,国家科技部高新技术司编写的《中国生物产业发展报告》等权威报告、生物谷②等专业网站提供了最初的筛选范围。第二阶段,针对收集到的农业生物技术名录,广泛收集其技术创新过程的信息,获得大量零散的技术创新片段。在这一阶段,除了论文、研究报告等文献外,维基百科③、谷歌、果壳网④等网站也是丰富信息的重要来源⑤。第三阶段,使用三角验证法确认数据的质量,即研究者可利用多重证据来源和多重研究方法以减少偏见的影响[31]。第四阶段,将经过验证的创新案例片段进行拼接,从而得到完整的案例。在收集数据资料的过程中,笔者还建立了案例档案和证据链以保证案例质量。不可否认,诸如文献分析这种二手数据收集方法与访谈法、观察法等相比确实并非最优选择,这是在现有研究条件约束下所做出的一种满意决策。由于本文是从总体上对农业生物技术创新进行研究,不以研究每个案例的微观过程为目的,因此通过上述过程收集的案例资料可以满足研究要求。待条件成熟时,再进一步利用一手资料验证本文研究。3.4案例简介多案例研究所需的案例一般以4~10个为宜[22],所选取的案例要具有较大的典型性和极端性,并具有独特的研究价值[32]。本文选择表1中的8个案例作为研究对象。案例选择主要基于3个标准:一是尽可能广泛覆盖生物农业的相关领域,以提高研究结论的普适性;二是尽量针对典型的农业生物技术及企业,以提高案例的典型性和代表性;三是在满足前两个标准的前提下,尽量采用涉及中国企业的案例,以增加对中国的指导价值。需要指出的是,由于拼接案例受到数据来源的限制,因此肯定还有其他典型案例无法得到,这可能在一定程度上影响本文的研究质量,但笔者认为表1中的案例已可以较好地满足研究需要。
4研究发现
4.1农业生物技术接力创新的特性
表1中的案例具有一个共同特征:一项农业生物技术创新的全过程主要表现为,不同企业先后加入创新过程,分别完成创新链上不同环节的任务,创新是通过上下游企业之间的接力传递而逐步推进的。这一特征与接力创新的本质是一致的,因此可确定接力创新是农业生物技术的重要创新模式。例如,NaturalIndustries公司在成功研发了生物抗虫害技术后于2012年被诺维信公司(Novozymes)收购,诺维信公司将此技术应用于水果、蔬菜等农作物种植市场。在这项创新中,NaturalIndustries承担上游的研发任务,诺维信公司在NaturalIndustries的基础上继续完成商业化,属于典型的接力创新;在诺维信公司和孟山都公司(Monsanto)的联盟中,诺维信公司负责研究提高抗病虫害能力、作物产量和土壤肥力的生物土壤改良技术,孟山都公司在诺维信公司研发的基础上完成田间试验、注册与商品化,这也是典型的接力创新;孟山都公司收购Asgrow、Holden等公司的目的是利用这些公司的市场网络将其玉米、大豆等转基因育种技术推向美国、比利时等国家的市场,本质上是孟山都公司完成上游的技术研发、Asgrow等公司完成下游的商业化,这也是接力创新的具体表现。表1中的其他案例也遵循类似的接力创新模式。事实上,笔者所收集的案例数量远超表1中的案例数量,只是很多案例因不够完整、不够具体或不够典型等而未被纳入分析,但其中很多案例也表现出上下游创新主体顺序接力的特性。必须承认,表1中的案例确实存在多个创新主体参与并广泛运用联盟、并购等合作方式的事实,但本质上还是上游主体完成其承担的任务后,像接力赛跑那样传递给下游主体继续开展后续任务,因此属于接力创新而非一般意义上的合作创新,变量1的竞争性解释可以排除,对生物农业中广泛存在接力创新现象的支持进一步加强。但是,与生物制药技术等相比,农业生物技术的接力创新表现出自身的显著特性。1)农业生物技术的接力创新主要发生在转基因作物、生物防护等领域,而在生物农药、兽药和疫苗等领域出现得较少。即便在转基因作物等接力创新的易发领域,接力创新也是最近10余年才逐步兴起的,一些生物农业巨头曾独自在这些领域取得了成功,如孟山都公司推出了保铃抗虫棉花等。因此,笔者认为,接力创新是农业生物技术创新的新趋势,该发现修正了文献[1]的结论———文献[1]曾推测生物农业应像生物制药业那样普遍遵循接力创新模式。2)文献[1]和文献[2]指出,生物制药技术的创新基本上遵循“大学—专家型公司—核心公司”(如忽略掉大学,则为“专家型公司—核心公司”)顺序接力的单一模式。但是,农业生物技术的接力创新明显分化为3类(如表1所示):第一类,专家型公司与核心公司的接力,如“NaturalIndustries-诺维信”和“TJTechnologies-诺维信”,这与生物制药技术的接力创新基本一致;第二类,核心公司与核心公司的接力,如“诺维信—孟山都”、“孟山都—礼来(EliLilly)”及“孟山都—拜尔作物科学(Bayer)”,这与生物制药技术的接力创新有差异较大;第三类,核心公司与其他中小公司的接力,如“孟山都-Asgrow、Holden”、“孟山都—中国种子集团、河北中业集团”及“杜邦先锋(Dupont)—山东登海种业”,这与生物制药技术的接力创新恰好相反。3)农业生物技术的接力创新极少涉及大学,或者说鲜有直接利用大学科学发现的情况———这进一步修正了文献[1]的结论。文献[1]曾猜想,农业生物技术与生物制药技术一样,创新应直接建立在大学科研的基础上。同时,农业生物技术创新对专家型公司的依赖相对较弱,很多重要技术都是核心公司研发的。理论上讲,农业生物技术与生物制药技术一样,其前端研发工作最适合由专家型公司承担,但这一特性并未得到案例的支持。
4.2接力关系
农业生物技术创新中的接力关系大体上符合变量定义中对接力关系的陈述,但又有不同表现。1)以知识创造接力为主线。接力创新的本质是通过上下游创新主体之间的顺序接力,逐步完成创新中最基本的知识创造过程[1]。已证明农业生物技术的创新遵循接力创新模式,因此创新生态系统必然围绕知识创造及其顺利接力进行构建。例如,在“诺维信—孟山都”的接力创新案例中,诺维信公司将自己研发的土壤改良技术知识传递给孟山都公司,由孟山都公司继续创造田间试验、注册及商业化等方面的知识。表1中的其他案例也是如此,不再赘述。2)以知识产权接力为手段。在接力创新中,知识产权也是一个与知识创造协同发展的接力过程,知识产权转移成为创新主体实现接力的手段。在这一点上,农业生物技术的接力创新符合接力创新的一般规律[1](具体的接力方式详见下文分析)。3)对金融支撑的接力需求不强。接力创新对金融支撑通常有强烈的需求,如生物制药需要公共财政、天使投资者、风险投资、核心公司、资本市场等复杂资金接力支撑整个创新过程[1]。在农业生物技术的第一类接力创新中,位于创新链上游的专家型公司主要依靠风险投资和公共财政的资金,在创新任务被传递到核心公司后主要依靠核心公司的资金和资本市场的资金,因此整个过程表现出一定的金融支撑接力性质。在农业生物技术的第二类和第三类接力创新中,整个创新过程都主要依靠核心公司的资金和资本市场的资金,金融支撑接力的特性并不显著。总体来看,虽然农业生物技术创新面临高度的不确定性和风险性,投入巨大、周期漫长,但是对金融支撑接力的需求却不强烈———这与接力创新的现有理论相比可谓大相径庭。4)强烈依赖政策支持接力。政府政策在农业生物技术创新中发挥重要作用。以转基因作物为例:实验室研究阶段需要有利于转基因实验、动植物新品种专利保护等方面的政策;育种研究阶段需要政府开放对转基因动植物新品种试验管制、大规模田间试验审批等方面的政策;更突出的是,生产和商业化阶段的成败在很大程度上取决于申报审批、品种审定和证书发放、大规模种植许可及国际贸易管制等一系列有利政策。只有在创新的不同阶段分别配置合适的政策且各政策之间无缝衔接,才能为农业生物技术创新奠定良好基础,任一环节上的政策变化都可能给创新造成重大影响。2012年欧盟质疑孟山都公司的“NK603”转基因玉米的安全性,曾造成孟山都公司所有的转基因作物都面临被欧盟禁止的威胁。政府政策对新兴产业创新普遍具有重要意义[33],但是像农业生物技术这样对政策支持接力的依赖如此之高是罕见的。
4.3接力方式
农业生物技术的3类接力创新具有相对稳定的接力方式,不像生物制药创新的接力方式那样动态复杂。下面针对3类接力创新分别论述。在第一类接力创新中,上下游企业间的接力方式主要是并购。通常是下游的核心公司并购上游的专家型农业生物技术公司,这与生物制药创新中专家型公司整体出售这一接力方式的相似度较高。采用这种接力方式的一般情况是,上游企业提出创意且技术研发已成型,而下游企业拥有田间试验、申报审批、市场推广等一系列加速技术商业化的能力,且下游企业的营销网络和顾客基础规模较大,能使技术在商业化环节发挥更大价值。同时,上游的专家型公司大都是借助风险投资创办的,通过并购可获得较高的企业价值溢价,风险投资愿意推动这样的并购;而下游的核心供公司则拥有充足资金可为并购支付较高价格。诺维信公司收购NaturalIndus-tries和TJTechnologies都属于这种情形。在第二类接力创新中,上下游企业间的接力方式包括联盟、技术转让、授权许可等,这些方式的本质都是通过签订某种契约将知识产权从上游企业传递到下游企业,我们统称为协议合作。协议合作普遍发生在核心公司之间,一般是上游的核心公司提出研发创意且完成基础研究和实验开发,而下游的核心公司完成申报审批、市场推广等商业化工作。其中,如果采用联盟方式,则会按照企业对创新的贡献预先约定好利益分配办法,上下游企业通过分割创新的终端收益获得各自的回报。“诺维信—孟山都”的接力创新联盟即是如此;如果采用技术转让或授权许可,那么上游企业通常事先划定下游企业使用技术的范围和条件,上游企业除了获得一笔技术转让费(或技术许可的门槛费)外,通常还能在未来创新成功后获得从创新收益中分成的权利。孟山都公司将其转基因抗除草剂大豆技术许可给拜耳作物科学就采用了这种方式。在第三类接力创新中,上下游企业间的接力方式包括股权收购、合资等途径,我们统称为资产联结。使用资产联结这一名词是因为这种接力方式一般发生在上游企业为核心公司而下游企业规模较小的情况下,核心公司掌控全部技术研发及田间试验、申报审批等后期创新工作,但在最终拓展市场(尤其是拓展国际市场)时面临较大障碍,因此以股权收购或合资方式控制下游企业,借助下游企业拥有的市场网络以及对特定市场熟悉等优势加速技术创新扩散。这种情形与第一类接力创新中核心公司收购上游专家型公司的方向恰好相反、目的也不同,为区别方便称之为资产联结。杜邦先锋与山东登海种业合资成立山东登海先锋种业有限公司,将其转基因玉米种子推向中国市场就是以资产联结方式实现创新接力的实际反映。此外,接力方式变量中包含的合同研究、平台技术转让等典型接力方式并未在生物农业产业中发现相应的案例,这也反映出农业生物技术接力创新的不同之处。
4.4其他发现
除了上述基于3个变量得到的发现外,笔者在研究过程中还发现中国企业在农业生物技术创新中主要参与第三类接力创新,基本上是承接跨国公司已研发成功的技术并将之拓展至中国市场。从企业创新管理的角度看,中国企业采取这种方式可以规避生物技术研发的高度不确定性和风险,且可获得相应的创新收益。然而,从企业的核心竞争力和中国生物农业发展的角度看,这种接力创新愈演愈烈可能使中国企业逐渐丧失自主研发的动力和热情,并使中国生物农业的核心技术受制于人,因此必须引起高度重视。
5农业生物技术接力创新的形成机理
以转基因作物为例的农业生物技术创新过程可抽象为图1。图1农业生物技术的创新过程(以转基因作物该过程由上游的实验室研究、中游的育种研究和下游的大规模生产与商业化3个序贯相连的阶段构成,每一阶段又可细分为更多阶段。3个阶段的主要任务和所需能力存在显著差异:实验室研究的目标是克隆目的基因,创造转基因作物品系,因此基础研究能力在这一阶段最为关键②;育种研究的目标是开发育种工艺和方法,并通过小规模田间种植试验对工艺方法和安全性进行检验(试验面积约为100m2),这一阶段也有较强的科学研究成分,但更接近生产技术和工艺的研发;规模生产和商业化阶段的目标是,通过大规模田间释放试验确定稳定的育种技术和工艺,并对试验成功的作物品系进行申报审批和开展商业推广,因此,除了研发能力外,对政府的公关能力和商业化能力也至关重要。平均而言,农业生物技术的创新周期长达13年、投入超过1.3亿美元。其中,创新链上游的实验室研究能否成功具有非常大的不确定性,创新链下游的大规模生产和商业化面临的风险同样惊人,尤其是能否通过品种审批具有巨大的不确定性,整个创新周期中约三分之一到一半的时间用于通过政府审批,平均审批费用超过3500万美元。此外,商业性推广还面临不同国家在政策、社会和国际贸易方面的严格壁垒[34]。农业生物技术创新的过程和特点与接力创新发生的一般规律十分吻合[2]。具体而言,受规模、资金、公关能力和市场网络等因素的限制,专家型的农业生物技术公司基本上不具备完成整个农业生物技术创新的能力,也无力承担创新过程中的风险(尤其是下游风险),因此通常聚焦于从事创新中前段的实验室研究或育种研究,或在创新后段的商业推广、大规模种植等环节参与进来,因此此时不确定性已很低。孟山都、诺维信这类核心公司拥有完成整个创新过程的能力,但创新的不同阶段所需的能力存在较大差异,由核心公司独自完成创新仍是低效率的。特别是在实验室研究环节,核心公司的能力有时明显弱于专家型公司。而在创新后端,单独一家核心公司———不论其规模和影响力如何巨大———突破不同国家的政策、社会及国际贸易等方面的障碍都显得力不从心。因此,根据农业生物技术创新在不同阶段的特点,由优势能力各异的企业分别承担创新任务,通过接力合作推动创新成功无疑是更好的选择。
但是,农业生物技术自身的特殊性又使其接力创新具有如下自身的特性:1)农业生物技术体系庞大、涉及领域较多,不同细分领域存在一定差异。我们观察到,一些农业生物技术(如生物农药技术、兽药技术等)的研发难度不像转基因作物那样大,其创新风险相对较低,尤其是遭受的政府管制相对宽松。这些技术的创新可能在一家规模较大的公司内部或采取其他合作创新方式即可完成,因此农业生物技术接力创新的发生范围不如生物制药技术那样普遍。同时,根据我们的不完全观察,在生物技术产业发展早期,专门从事农业生物技术研究的专家型公司相对较少,因此孟山都等核心公司只能自己开展技术研发并完成创新过程。近十几年来,从事农业生物技术研发的专家型公司的数量开始增加,这在一定程度上解释了最近10余年接力创新(尤其是第一类接力创新)在农业生物技术领域才大规模兴起的原因。2)生物制药技术创新所需的异质性能力严格分布在不同的创新主体中,只能采取“大学—专家型公司—核心公司”的接力方式[1]。而农业生物技术创新所需能力的分化并不像生物制药技术创新那样严重,可根据实际情况在不同阶段有目的、有选择地配置不同类型的创新主体,这加速了接力创新的分化。有些技术研发专家型公司的能力突出,而商业化能力掌握在核心公司手中,从而形成第一类接力创新。例如,对于“TJTechnologies—诺维信”的接力创新,诺维信公司的副总裁Videbk表示:“TJTech-nologies的生物解决方案提高了作物产量、业内领先,可与诺维信形成互补”。有些技术的研发能力掌握在一家核心公司手中,而商业化能力掌握在另一家核心公司手中,从而形成了第二类接力创新。例如,对于“诺维信—孟山都”的接力创新,诺维信公司的首席执行官Nielsen认为,这“很好地将诺维信的微生物研发能力与孟山都的田间试验和商业化能力结合起来”,而孟山都公司的首席技术官Fraley认为,“这是技术推向成熟发展的催化剂”。还有一些技术从研发到商业化的能力都掌握核心公司手中,但在技术扩散过程中运用其他公司的资源和网络更易克服市场拓展过程中的障碍,从而形成了第三类接力创新。例如,山东登海种业的规模远小于杜邦先锋,但前者在开发中国市场时却具备杜邦先锋所没有的本土化优势。3)大学科研更热衷于针对人类健康医疗的研究(如干细胞等),直接满足生物农业创新需要的最新前沿科学成果相对较少。这造成农业生物技术创新只能更多地利用相对成熟的现代生命科学发现,大学主要提供基础理论和基本的技术手段,所给予的是间接支持。这可以解释为何在农业生物技术创新中大学进入接力环节的案例较为罕见。而生物制药技术创新的前端离不开大学的参与,这很大程度上是因为生物制药的研发不仅直接建立在大学科研的基础上,而且大学也乐于为生物制药提供直接可用的最新成果。此外,由于大学科研更重视人类健康医疗,因此大学衍生的专家型公司聚焦于农业生物技术的就相对较少。这可以解释农业生物技术接力创新对专家型公司的依赖性不强的现实,其实质是缺乏可以依赖的专家型公司。在前述分析的基础上,结合生物农业的其他特点,可进一步解释农业生物技术接力创新的其他特性。就接力关系而言,农业生物技术创新对资金的需求无疑是巨大的。由于仅有一部分新技术是由专家型公司开发的,很多农业生物技术都是由核心公司负责研发、生产和商业化的,因此核心公司的资金实力、从资本市场融资的能力完全可以支撑整个创新过程。这造成农业生物技术创新对金融支撑接力的依赖远低于生物制药技术。但是,农业生物技术(尤其是转基因作物)在世界任何一个国家都是社会争议的焦点,更是政府严格监管的对象。针对转基因生物的政策法规不仅严格,而且相关政策法规密集地分布于从实验室研究到商业化的各个环节,政策变动对于创新进程而言可能是致命的,这种特性导致农业生物技术创新高度依赖政府支持政策的接力。就接力方式而言,在第一类接力创新中,核心公司理论上也可以像生物制药技术创新那样采取协议研究、平台技术转让、授权许可等方式从专家型公司那里获得技术,但是表1中的案例全部采用并购方式。我们认为,这是核心公司出于对风险规避的考虑。在我们观察到的农业生物技术创新案例中,核心公司并购的专家型公司均为已成功完成技术研发甚至开始初步商业化的公司,这使得核心公司在此基础上进一步开展商业化的不确定性大为降低。虽然并购需要付出较高的溢价,但是可一并得到新技术和专家型公司的技术平台、研发团队等重要的创新资源,能够显著提高核心公司的吸收能力,给技术的商业化进程提供技术保障。如果采用协议研究,那么核心公司一般需要在研发前期就介入,这不仅要支付给专家型公司一笔固定费用,而且要依据技术研发进程支付里程金,并可能需要在商业化成功后付给专家型公司以一定比例的利益分成,更重要的是技术研发能否成功仍是不确定的。如果采用平台技术转让、授权许可等方式,核心公司除了要一次性付出固定费用及未来商业化成功后的利益分成外,所面临的最大风险是在商业化过程中很难得到专家型公司的专有技术能力的保障。在第二类接力创新中,上下游企业为势均力敌的核心公司,并购这种接力方式很难被双方接受,协议合作自然成为更明智的选择。第三类接力创新采用资产联结实现接力,主要是因为核心公司要掌控商业化过程。中种迪卡公司总经理汪泓在谈到与孟山都公司的合资时曾表示:“商业育种企业必须保证从育种、制种到销售全过程不脱节,否则企业的运营风险很大”。但是,下游的小公司本身不拥有核心技术,并购这类公司往往不符合核心公司的战略,技术转让、授权许可等接力方式在控制方面又面临风险,此时资产联结就成为较好的折中选择。
6结语
6.1研究结论
本研究发现,接力创新是农业生物技术创新的最新趋势,其形成机理遵循接力创新的一般规律。农业生物技术创新管理应以接力创新为理论指导,同时重点考虑本文所揭示的一些特性,主要包括:第一,农业生物技术的接力创新主要发生在转基因作物、生物防护技术等领域,并分化为“专家型公司-核心公司”“核心公司—核心公司”及“核心公司-其他小公司”3种类型,且接力链条的前端极少涉及大学,创新过程对专家型公司依赖不强,核心公司在农业生物技术创新中发挥很大作用;第二,农业生物技术的接力创新对金融支撑接力的需求并不强烈,但高度依赖政策支持接力;第三,农业生物技术的接力创新主要采用并购、协议合作和资产联结等方式实现接力,而合同研究、平台技术转让等典型的接力方式则罕有出现。农业生物技术的接力创新之所以会形成自身特性的原因是:首先,农业生物技术的不同细分领域存在差异,即有些领域迫切需要接力创新,而有些领域的需求不大明显;其次,农业生物技术创新所需能力的分化并不严重,可根据创新的实际情况在不同阶段有目的、有选择地配置不同类型的创新主体,这加速了接力创新类型的分化;最后,大学科研中直接针对生物农业的最新前沿成果相对较少,因此无法将大学纳入接力创新链条,由大学衍生的专家型公司较少承担前端的技术研发任务。上述这些因素进一步造成农业生物技术创新在很大程度上依赖核心公司,而核心公司自身的能力决定了创新对金融支撑接力的依赖不强。然而,由于转基因作物等农业生物技术具有高度敏感性,因此政府对之严格管制,这致使其创新过程非常依赖政策支持的接力。而在具体的接力过程中,为了规避技术研发、商业化等环节面临的各种风险,并购、协议合作和资产联结成为主要的接力方式。
6.2政策启示
生物技术的定义范文6
生物医学工程(Bio毗dieazEngineering)学是一门年轻的新学科,从技术角度肴,生物医学工程技术其形成与发展的模式墓本上可归纳为:通过工程技术手段把物理、化学以及技术科学中新的技术、原理、方法应用于研制医疗装!、满足临床诊治的需要,随着科学技术进步、新的物理、化学方法和工程技术不断被应用于医学,医用产品越来越多.在工程学(含电子技术、计算机技术、信.息技术、材料科学)突飞猛进地发展的同时,生命科学也在迅猛发展,近年来迅速兴起的生物技术对给生物医学以极大的推动,将产生分子医学.因此我们对理工学科与生命科学交叉结合而产生的生物医学工程学必须有新的认识.美国学者指出,新的生物医学工程定义是:“生物工程学结合物理学、化学或数学和工程学原理,从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究;提出基本概念,产生从分子水平到器官水平的知识,诱发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法,用于疾病预防、诊断和治疗,病人康复,改菩卫生状况等目的”.因此,我们必须考虑到科学技术的进步给生物医学工程学带来的影响:不仅是工程学与生命科学、医学的交叉结合,也包括所有其他学科和生命科学、医学的交叉结合;不仅是工程技术的相应理论方法与生物医学中人体结构功能的交叉结合,而且要考虑工程技术的相应理论方法与生物技术的交叉结合.因此,我们引用根据美国国立卫生研究院有关名词命名专家组最近对生物医学工程学的定义:焦生物医学工程学是结合物理学、化学、数学和计算机科学与工程学厚理,从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究;提出墓本概念,产生从分子水平到导官水平的知识,开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、导械和信,’.学方法,用于疾病预防、诊断和治疗,病人康复,改善卫生状况等目的.”
二.生物医学工程学科类型
生物医学工程学是理、工学科和生物医学相结合而发展起来的交叉边缘学科,涉及的领域十分广泛,与其他诸如材料、信息、电子技术、计算机科学关系密切,并在不断发展之中.根据学科具体内容可以分为:因为生物医学工程学科具有其他学科所没有的特点,我国仅设一级学科不设二级学科.
1.信息技术型生物医学工程(InformationTeehno一osyBiomediealEngsneering:IT一明E.)其知识体系的组成特点是以电子技术、计算机技术、信.息处理技术的知识为主线,以生物医学方面相应的领域为交叉、结合对象,对其中的问题进行研究.
2.材料技术型生物医学x程伽aterialTeehnologyBiomedicalEngineering:盯一翎E)其知识体系包含材料科学、生物技术、力学、化学、生物化学、信息和计算机技术、医学和生命科学的墓本知识,主要研究对象是生物材料和人工器官,包含新近发展起来的组织工程.
3.生物技术型生物医学工程(BiologiealTeehnologyBiomedicalEngineering,BT一BME)在生物医学工程发展的同时,由于分子生物学的发展产生了生物技术,使得生物医学工程与生物技术交叉结合.美国实验生理学学会联合会(F^SEB)对未来医学发展的分析是“分子医学将在2020年成为人类健康的基础.分子医学的实践将包括新的预防方法、新的诊断方法和新的治疗方法,新的治疗方法将直接针对造成疾病的分子、细胞或生理缺陷.这些新医学方法的墓础将是精确的和无创的成像及诊断技术,……”,这充分说明了在新的时期,生物医学工程必然和分子水平的诊疗技术交叉结合,也就是说生物医学工程必然和生物技术交叉结合,因此必然会产生生物技术型的生物医学工程.其知识体系包含数学、计算机技术、信.息技术、生物学、分子生物学、遗传学等等.
4.生物医学研究型的生物医学工程(BiologiealMediealstudyBi二。dicalEngineeringBMS一BME)由生物医学工程的定义和它的研究内容知道,我们要为深入研究生命过程的规律,揭示生命的本质.因此这类学科的着眼点和落脚点不在于应用,而在于用目前的一切科学技术的理论、方法、技术以某一生命过程为研究对象.所需的是所有理工科、生物学、医学、哲学知识的交叉融合.
5.医疗器械产业型的生物医学工程伽ediealDevieesBIOfnedicalEngineering:MD一BME)生物医学工程所有的研究的最终目的是以各种不同的产品服务于社会,在各种生物医学工程产品中,医疗器械(含各种医疗仪器、医疗设备和耗材等)产品占有很大比t.要过渡到产品必须有由实验室研究到产业化过度的研究阶段,就会形成产业型的生物医学工程.其知识体系包含电子技术、计算机技术、精密机械、生物医学的基本知识、管理学、市场经营等.以往我国医疗界械产业化的发展较发达国家滞后,就是因为这方面的力t相对薄弱,因此一方面应该在医疗界械的公司强化这方面的建设,另一方面应加强高校、研究所与企业的交叉结合.科研成果的产品化研究在医疗界械行业显得尤为重要。
6.在医院中的生物医学工程-----一临床工程随若科学技术和现代医学的发展,生物医学工程对促进医学科学的发展起到了很重要的作用,尤其是在医院的建设和发展中所起的作用更为重要,所居的地位更为明显.医疗机构为了满足社会的需求,在医疗市场的激烈竞争中求得生存与发展,就必须加快自身的现代化建设,在这一进程中,生物医学工程的分支学科一一临床工程已成为现代化医院不可缺少的组成成份,将起到举足轻重的作用.临床工程师、医生和护士共同构成现代化医院的三大支柱川.临床工程在医院中的发展是一个值得关注问翅.临床工程的定义:前面讲过生物医学工程学是一门新发展起来的交叉性学科,它研究内容非常广泛,从纵向看,生物医学工程学的组成除了研究开发以外还有一个重要的组成部分,就是在医院中应用生物医学工程的所有成果---一临床工程,临床工程则是为了利用现代科学和工程技术知识,将现代的生物医学工程学的新技术和成果安全、可东地应用到临床,以提高医疗水平为目的的一个生物医学工程的学科分支.那么,什么是临床工程呢?目前,一般认为在医院中医疗设备的维修管理就是临床工程,我们认为,在医院中所有为了提高医院医疗水平而应用现代工程技术的工作都应该属于临床工程的范畴.在医院临床工程墓本上由五大部分组成:一是以医疗设备的全程技术管理为主,解决医院装备现代化中技术、设备、质t保证和经济管理方面的问题,包含了医院中的设备工程和设备管理工程;二是医疗信息的现代化管理-一Hls(HospitalInfor.tionsystem)系统:使用计算机和通讯设备采集、存储、处理、传翰和翰出门诊、住院息者医护和管理信息,包括临床辅助科室的信息,形成网络系统,实现信息共享,提商医院工作质t和效益;三是和影像存档和通讯--一P^cS(Pict盯e^r。hi,ing.eo二unie。tson:system,):是医院用于管理医疗设备如CT,MR等产生的医学图像的信息系统;四是远程医疗网络系统等:远程医疗就是利用电子通讯网络以电子信号来传递有关医学诊断、治疗、护理、咨询及教育等的信息及数据,其即可以为偏远地区的息者提供医疗服务,也可以作为医生之间进行交流的有效工具;五是参与临床的诊断与治疗一线工作的工程技术:例如放射治疗计划的制定、虚拟手术、理疗和康复等等.临床工程与生物医学工程研究开发是两个紧密相连的必要环节,又具有各自的发展规律.因此,我们既要重视前者的发展,也要重视后者的发展,在医院中更应将后者放在发展的重要的地位.
三.国内外生物医学工程教育棍况
科学与学科有非常密切的关系.科学自身的规律决定学科的规律,科学发展决定学科的建设和发展,当然,学科的建设反过来形响科学的发展.随若人们对健康的关心程度的增加,医学上疾病分析、诊断、治疗和康复等方面的仪器设备逐年增多.因此,在教学科研单位需要有研究人的生命的物理原理、控制过程和研究新的检测、监测生理、生化物理指标的原理、方法、仪器设备;在工业部门,需有设计、制造适于医护人员操作和人事科医学要求的仪器设备的工程师.在医院里,需有掌握医学设备的均t和维修以及培训使用这些设备的人员的工程师;这就要求有一个系统地培养生物医学工程师的教育计划.生物医学工程师要用工程学的方法来解决生命科学上的难题,因此,要求有一些涉及生命科学和工程学的交叉训练,使得学生既要性得工程原理,又要了解如何应用知识来解决生物学和医学上的问题.二十世纪50年代,随着生物医学工程科学研究的发展,产生了生物医学工程学科.由于科学研究的需要,在国外生物医学工程学科发展的最初阶段,是趋向于培养博士水平的高级人员.后来由于注意到实际应用,产生了硕士和学士水平的教学计划.
1.国外高校生物医学工程专业的情况
目前发达国家的很多大学都设有生物医学工程系,仅美国就可在Inter网上查到近百所大学生物医学工程系的主页.《共国新闻》及《世界报道》两媒体2002年联合公布的生物工程/生物医学工程领域最佳研究生院的排名(根据设施、人员、研究成果引用系数等)前十名的学校。.设有叫S方向与BT的较多.以研究生教育为主,本科为附在我国,涉及生物医学工程专业最早的是中专教育、大专教育(1,60年成立的北京商学院就有医疗器械系),真正的生物医学工程学科开始于70年代未,19,8年国家科委成立了生物医学工程学科专业组.从此生物医学工程作为一门独立的学科在我国很快地发展起来.经二十多年的发展,目前全国己有近几十所高校建立有该专业,这些高校均系国内工科、理科、医学的著名院校.我国生物医学工程学科的墓本情况见表2从以上可以看出我国的生物医学工程专业发展非常迅速,据不完全统计,52个院校设有生物医学工程专业,其中有37个理工或综合大学,15个医科院校.
2.我国离校生物医学工程专业的情况分析
(1).我国生物医学工程专业与国外生物医学工程专业的共同点①学科发展迅速国内外高校生物医学工程专业发展十分迅速,国外从20世纪60年代起步,70年代、80年代迅速发展•国郎20世纪’0年代末,8。年代初仅有几所高校建立生物医学工程专业,短短二十年就发展到50个院校建立该专业.②从比较知名的重点院校开始形成辐射美国约翰霍普金斯大学、加利福尼亚大学、麻省理工学院、宾西法尼亚大学、华盛顿大学、密歇根大学等都是较早建立生物医学工程专业的.我国清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学、东南大学、中国科技大学等都是我国著名的科研水平很高的大学,也是我国首批建立生物医学工程专业的高校.③生物医学工程专业的学科以研究生教育为主在国外,很多大学招收研究生的数t超过本科生的数t,研究生的来源更强调从理工科或生物医学专业中选拔.在我国50多个生物医学工程专业中有17个博士学科(14个也收本科,3个仅招收硕士、博士),6个博士后流动站,5个长江学者学科,11个招收本科、硕士,8个院校仅招收硕士,U个院校招收本科、2个招收大专.这充分说明生物医学工程专业教学和科研相比,生物医学工程科研占的比重更大.
3.我国高校生物医学工程专业与国外的不同点(差距)
近年来我国生物医学工程教育发展很快,如前所述建立本科教学的至少有35所院校,通过分析不难发现:①学科模式(研究方向)设!较少所有开设生物医学工程本科专业的学校都是以电子、信.息、计算机应用与医学结合为目标,只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容.本科教育的专业设!面比较集中在IT一明E,没有川S一SME,各院校的研究生培养(科研方向)基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图象处理、医学仪器研究为主,部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向,只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料及人工器官、生物医学图像处理.研究生培养的专业面比本科生的专面相对宽广.与生物医学工程专业搜盖面相比显得专业面过于窄.而国外的专业设t显然比我们有优势.从表1中可以看出有很多“生物移植、心血管电生理、脊健损伤研究、功能生物技术、心肺动脉、临床整形外科研究、临床整形外科研究、细胞影像、疼痛神经生理、分子及细胞生物、重组蛋白质表达、药物传输、.生物界面现象、生物热传递、麻挤研究、听觉研究、神经肌肉研究、神经系统分析、视觉研究”一的研究方向,在我国,这些研究方向都被认为是生物医学的研究内容,而不是生物医学工程的研究内容.②以科研带动学科的特点不如国外突出我国本科教育有进一步扩大的趋势,有些没有科研方向的学校纷纷设立生物医学工程专业③没有重视传统中医工程研究④生物医学交叉结合的程度我们不如国外,我们的叫E没有研究生命系统的就是个证明.
4.就业问题
生物医学工程师的就业前景是广阔的,主要就业单位是研究机构、公司和医院.研究机构可以是研究所或大学里的研究中心,他们从事设计和研制医院里所铸的很专门的新设备,也有一部分作为外科或生理研究组的成员参与复杂电子系统的选择使用,也可以研制新设备公司,可以是仪导及制药公司,他们参与新的医疗仪器以及医学及生物学研究用的仪器的研制和生产.他们能够决定一种新的设计是否有藉要,有梢路,能否满足各种要求并符合政府的法律规定,他们也可做为公司产品的推销及售后服务工作.在医院里,他们从事自动化、研制实验室用计算机,病人一一计算机的接口以及有关计算机软件.他们也可以在某一科室〔例如:内科、外科和临床实验室工作),也可以在医院里直接经管生物医学工程部门的工作.他们是医院中工程情报的主要提供者,负贵所有仪器的使用、维修和采购的任务,研究分析和处理数据的方法.生物医学工程师亦参与许多国家研究计划,如在空间计划中设计遥测装I,生命维持系统,人一一机接口设备以及参与空问医学.他们也参与国防计划,环境研究,也可做为环境开发及污染、医院自动化方面的顾问等.
5.生物医学工程专业的继续教育
生物医学工程专业的高等教育与国外相比起步较晚,但经过近20年的发展,现已形成较完菩的学科体系,开设了大专、本科、硕士和博士研究生教育层次.而我国生物医学工程专业继续教育发展较慢,在国家成人教育专业目录中还没有该专业.我校1,%年首次在全军开展了生物医学工程专业专科升本科的函授教育,现已招收7届学员,深受全军各医疗单位技术人员的欢迎,目前地方许多医院有关技术人员也来信询问要求学习.我们认为在新形势下,生物医学工程专业继续教育有着广泛的前景和开展空间.主要原因是:
(1).随着科学技术和现代医学的发展,医院各种诊疗技术和设备越来越多,高新技术和自动化程度越来越高,如果没有生物医学工程专业技术人员的有效参与,现代化医院不可能有现代化的管理和诊疗水平.
(2).从医院实际看.医院医学工程科、信息科、放射科、放疗科、超声科和理疗科的临床工程技术人员是生物医学工程专业专业本科毕业的为数不多,大都是本专业或相关专业大专毕业,知识结构和实际水平很难适应未来的发展需要,必然有一个知识更新、技术提高的问题.
(3).以现代科学技术为核心的、建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济称为知识经济时代,知识经济时代的到来对现代化医院的科技水平、人才综合素质和创新能力有了更高的标准.开展生物医学工程专业继续教育,必须满足实际,若眼未来,在教育观念、人才培养目标、教学内容和教学方法等方面进行大胆探索.
6.在医学院校内开设生物医学工程专业的特点
生物医学工程专业是一门工程科学,它要求有深厚工程墓础知识,学生的大部分时问都是在学习工程知识,因此,很容易认为在工科院校开设此专业有优势,在医学院校开设这个专业有很大困难.经过几年的实践,我们认为在医学院校办生物医学工程专业.开始时要建立起一整套的工程葵础课教研室和实验室,,这样需要的经费、人员较多,起步比较困难,但只要具备了墓本条件,会有很多优势.
(1).生物医学工程是工程科学对医学的渗透,在医学院校中开设了本专业以后,工程人员和医务人员思想上的沟通就比较方便,较能做到互相理解,这样就便于合作.