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生物模仿技術范文1
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2016）08-0071-02
生物學科是一門實驗性極強的學科，學生除了掌握必要的理論知識外，還應學會如何用理論知識解決實際中的問題，實驗教學作為教學的有機組成部分，就承載著培養學生這種能力的功能[1-2]。但是受客觀條件的限制，學生在有限的時間內不足以做到熟能生巧，也不足以解決其疑惑和滿足其興趣愛好，開放實驗室可以充分鍛煉學生，培養學生創新意識，提高學生綜合素質，有效利用實驗室的資源[3]。
一、黑龍江大學中俄學院生物技術專業概述
（一）黑龍江大學中俄學院的定位
黑龍江大學中俄學院是黑龍江大學與俄羅斯新西伯利亞國立大學聯合成立的，被教育部列入全國17所國家教育體制改革試點學院之一。學院以先進的教育理念、科學的課程體系為依托，打造“專業+俄語”的對俄高級專業人才培養模式；積極引進新西伯利亞國立大學高水平師資，他們承擔學生70%的專業課教學任務；與俄方共同制定個性化人才培養方案，搭建高水平、多層次、寬領域、本碩博一體化人才培養平臺[4]。
（二）生物基礎實驗中心與中俄學院的關系
中俄學院自2011年開始招生起即招收生物技術專業本科生，由于是以自主招生的形式選拔，因此學生素質非常高。為實現資源共享，生物技術專業的實驗課（包括俄方教師承擔的實驗課）都在生命科學學院的生物基礎實驗中心開設。生命科學學院作為中俄學院試點的重要組成部分，積極創造條件滿足教師的教學需要和學生提高專業技能的需要。
（三）生物基礎實驗中心為中俄學院生物技術專業開設的實驗課程
生物基礎實驗中心除承擔中俄學院生物技術專業的普通生物學、生物化學、微生物學、細胞生物學、遺傳學、分子生物學和細胞工程、植物組織培養等實驗教學外，同時也為俄方教師授課提供實驗場所及所需設備。
二、基于中俄聯合培養的創新實驗室現有條件
2013年、2014年學校連續投入200多萬元在生物基礎實驗中心籌建中俄聯合培養創新實驗室。該實驗室除常規儀器外，還擁有高速冷凍離心機、蛋白純化系統、DGGE變性梯度凝膠電泳儀系統、真空冷凍干燥機、超聲波細胞粉碎儀、梯度PCR儀、凝膠成像系統、空氣浴搖床、全自動凱氏定氮儀、分析研磨機、自動電位滴定儀、勻漿機、高壓蒸汽滅菌鍋、顯微互動系統等一大批進口設備。為學生完成畢業論文以及完成自帶科研項目或參與教師科研項目提供服務。
（一）創新實驗室開放的內涵
有利于培養學生的實踐與創新能力，有利于激發學生學習的積極性與主動性，有利于提高儀器設備的使用效率，有利于促進和提高實驗教師和技術人員的水平。
（二）基于中俄聯合培養的創新實驗室開放現狀
該實驗室主要面向中俄學院生物技術專業的本科生、碩士生，2015年第一屆本科生（22名）和研究生（3名）已全部順利畢業。但是，僅限于日常教學和畢業論文的開放，還不足以體現出創新實驗室的利用價值和建設宗旨。真正的開放實驗室，可以鍛煉學生的動手能力和解決實際問題的能力，滿足或者激發學生的興趣，允許跨學科、跨專業，真正經學生手出來一些成果，使學生從中受到完整的科研訓練，體會到科學研究的嚴謹、神圣、奧妙之處。
（三）基于中俄聯合培養的創新實驗室發展趨勢
中俄學院的人才培養模式是“專業+俄語”，專業是基礎，俄語是工具，所以學生迫切希望在專業方面打好基礎，既有扎實的理論知識，又有較強的動手能力。那么中俄聯合培養創新實驗室理應擔負起這樣的功能，學校也有相應的資助政策。
1.實驗課內容重復或擴展式開放。學生認為課堂上實驗做得不夠理想，操作不熟練，數據不夠好，可以與任課教師另約時間到開放實驗室完成?；蛘邔嶒瀮热萦行碌南敕ǎ碌姆桨?，只要實驗的內容、手段、方法合理，實驗室具備相應的條件，經申請，就可以在開放實驗室實施[5]。
2.教師（包括俄方教師）指定課題式開放。教師擬定的題目或者在研科研項目的子課題集中申報公示后，經雙向選擇，學生可以進入實驗室參與其中，以個人或小團隊形式，自己查閱資料，制定方案，完成實驗，撰寫結題報告，答辯合格，方可結題。
3.學生自帶課題式開放。根據學生所帶課題涉及的內容，為學生配備從事相關方向的指導教師，但須拿出完整方案，由教師認定其可行性。實驗結束后，需撰寫結題報告，答辯合格給予結題。
三、基于中俄聯合培養的實驗室開放模式的構建
（一）預約開放
需要進實驗室的同學，將所需的儀器、試劑、要完成的實驗內容填寫清楚，包括對儀器的熟悉程度，提前1天在網上預約，平時上課時間或課余時間均可。由中心安排實驗員準備好試劑，協調好儀器，其間指導教師可根據情況現場指導或場外指導。不熟悉的儀器，使用前由實驗員進行培訓，直到能獨立正確操作。學生每次實驗結束后，需如實填寫儀器使用記錄，如遇儀器故障，及時與實驗員或值班教師聯系[6]。
（二）定時開放
每學期初，將課題匯總上來后，根據學生的實際需要，確定開放時間段和開放頻率。學生需要更改時間段或日期，可提出申請。在開放的時間段內，學生可在網上查到每個房間以及儀器的使用情況。
（三）保障措施
1.客觀條件保障。生物基礎中心每學期針對新生定期舉辦常用相關儀器培訓班，目的是使學生了解儀器的性能，掌握使用規范，正確操作，培訓合格者中心有備案；至于其他年級有興趣的同學，中心配合學校開展大型儀器培訓，合格者由學校發放結業證[7]。因此，無論什么形式的開放，基本條件是具備的。在基礎中心網站上可查到開放實驗室的房間號、可容納人數、現有儀器（規格、型號、生產廠家、性能）、值班教師等信息。
2.人力配備。中心的實驗人員積極參與開放實驗室活動，他們都能熟練使用所有的儀器，一般的故障可以自行維修處理；我們也從碩士生中選撥專業能力強、實驗技能好、有精力的學生，輔助實驗員或教師指導來到開放實驗室的本科生。
3.制度保障。基礎中心鼓勵高素質教師從事實驗教學，在每兩年一次的本科教學業績評估的院內排名中，教師指導開放項目的數量是其中的加分項。數量充足的師資，是實驗室開放層次、開放程度和開放質量的保證。
隨著實驗室開放，進入實驗室的人員增多，中心在實驗室原有的規章制度基礎上，進一步針對實驗室開放制定和補充相應的規章制度。明確相關人員的職責，保證開放后的實驗室安全、高效地運行。
4.成效與問題。中俄聯合培養創新實驗室自2013
年4月開放以來，已有20名學生順利完成7個項目的結項答辯。在此過程中，學生的動手操作能力得到明顯提高，學會了運用現有知識和借鑒文獻分析實驗中遇到的問題并能獨立解決一些實際問題。
中俄聯合培養創新實驗室運行3年多，在不斷摸索中漸漸形成了體系，但也發現，開放性實驗教學對教師提出了更高的要求。學校應當正視實驗教師的地位和作用，為實驗教師提供良好的工作環境、學習進修機會，建立有效的獎懲制度，調動教師加入實驗教學隊伍的積極性，保證師資隊伍結構的合理化。
實驗室開放是實踐教學改革的必然趨勢，也是實驗室管理模式、運行模式改革的大方向。實驗室的開放程度已成為反映一所大學實驗室管理水平的一個重要標志。在硬件滿足要求的情況下，盡可能地在管理上做文章，加強軟件方面的建設，做到軟硬件同步發展，協調發展，創造寬松的學術思想交流、學科內容交叉、實驗技能互補的氛圍，為學生掌握專業技能夯實基礎，使中俄聯合培養創新實驗室在培養學生創新創造能力的軌道上實現可持續發展[8]。
參考文獻：
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生物模仿技術范文2
關鍵詞：低氧訓練；心肌組織；血管生成；血管重建
中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3612(2010)12-0048-04
Using Hypoxia Training Methods to Establish an Animal Model of Angiogenesis of Atrial Tissue of SD Rats
ZOU Zhibing1，ZHENG Lan2，MAO Shuzhang4
（1.Xiangsi lake College, Guangxi University for Nationalities, Nanning 530008, Guangxi China; 2.Department of Physical Education,
Hunan Normal University, Changsha 410081，Hunan China; 3.Guangxi Economic Management Cadre College, Nanning 530007，Guangxi China）
Abstract:Objective: This paper is to study the hypoxic training on angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and establish a model of animal training for angiogenesis of atrial tissue of SD rats. Methods: 60 male SD rats were randomly divided into six groups, 10 rats each, which are normoxic control group, hypoxic living group, normoxic training group, normoxic living hypoxic training group, hypoxic living normoxic training group, and hypoxic living hypoxic training group. Progressive treadmill exercise and hypoxia are used to establish hypoxic training animal model. Using the immunity histochemistry and the microimage analysis to count and check the capillary density、opitical density level、expression area of atrial tissue. Results: It turns out that the CD34 can mark microvascular of atrial tissue very well, and hypoxic training has get a satisfactory result in angiogenesis. Conclusions: We conclude that hypoxic training can be established an animal model of angiogenesis of atrial tissue of SD rats, and it can provide new research ways and means for physiological reconstruction of blood vessels.
Key words: hypoxic training; atrial tissue; angiogenesis; revascularizatio
隨著低氧訓練研究的不斷深入，研究者們發現低氧訓練除了應用于運動訓練提高運動能力之外，還對健身、疾病的治療也有很大作用。目前,已有關于低氧運動治療心血管疾病、糖尿病、肥胖、貧血等疾病的研究報道［1］。
臨床上促進毛細血管新生的方法主要采用治療性血管新生療法，如使用激光進行心肌內血管重建術；給予促血管生長因子；細胞移植；藥物治療等，但這些治療方法存在一些局限和安全隱患。
研究表明CD34能突出地顯示心組織中較小的和不成熟的微血管或單一的內皮細胞，是血管新生研究的一種可靠的標記物質［2］。本研究采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立大鼠低氧訓練模型。用CD34抗體標記心肌組織微血管,探討低氧訓練對大鼠心肌組織血管新生的影響，為治療性血管新生療法提供新的思路和研究途徑。
1 材料與方法
1.1 實驗對象及分組 健康雄性2.0月齡Sprague-Dawley大鼠60只,體重約220 g(由中南大學湘雅醫學院動物學部提供)。用國家標準嚙齒類動物飼料喂養,生活期間室溫保持20～23℃,相對濕度45%～55%,每天光照12 h。適應性喂養1周后,隨機分為6組：1對照組（正常大氣壓下的氧含量）、2高住組（低氧環境下居住）、3常練組（常氧條件下訓練）、4低住高練組(常氧條件下居住，低氧條件下訓練)、5高住低練組（低氧條件下居住，常氧條件下訓練）和6高住高練組（低氧條件下居住，低氧、常氧訓練交替進行），每組10只。
1.2 運動訓練安排 采用杭州立泰科技有限公司PT動物實驗跑臺，運動組采用10周遞增負荷跑臺運動訓練，每周
投稿日期：2009-10-13
基金項目：國家自然科學基金項目（30671011）資助。通訊作者：鄭瀾。
作者簡介：鄒志兵，講師，碩士，研究方向低氧訓練的生理機制。訓練6 d，運動量由第1周的速度為15 m/min、持續時間為25 min遞增至第10周速度為28 m/min、持續時間為50 min，高住高練低練組與低住高練組每周二、四、六在相當于海拔1 500 m的低氧環境中訓練，一、三、五在常氧下訓練，訓練方案同常氧訓練組。
表1 常練組大鼠訓練方案（速度×持續時間）
星期一星期二星期三星期四星期五星期六第1周15×2515×2515×2516×2516×2516×25第2周17×2517×2517×2518×2518×2518×25第3周19×3019×3019×3020×3020×3020×30第4周21×3521×3521×3522×3522×3522×35第5周23×4023×4023×4024×4024×4024×40第6周25×4525×4525×4525×4525×4525×45第7周26×4526×4526×4526×4526×4526×45第8周26×5026×5026×5026×5026×5026×50第9周27×5027×5027×5027×5027×5027×50第10周28×5028×5028×5028×5028×5028×50速度：m/min；持續時間：min；跑臺坡度：10%。
1.3 低氧處理 采用美國Hypoxico公司的低氧裝置，用美國產TOXIRAEPGM-36型氧氣監測儀實時監測低氧艙中氧含量的變化，第1周至第7周低氧程度逐周遞增，分別為：1 800 m、2 100 m、2 400 m、2 700 m、3 000 m、3 300 m、3 600 m，第7周后保持3 600 m到第10周，所有高住組大鼠全部在低氧艙中居住。
1.4 實驗取材 訓練方案結束后，每組隨機取4只大鼠，用0.4%戊巴比妥鈉1 mL/100 g體重麻醉后，將大鼠呈仰臥位固定于手術臺上，暴露胸腔；從主動脈胸部近心端插入細塑料管，扎緊固定，緩慢注入1%肝素2 mL；然后快速滴灌250 mL0.85%的生理鹽水，迅速剪斷后腔靜脈；待生理鹽水滴完后，換滴50 mL4%多聚甲醛緩沖鹽溶液(0.01 M、pH7.4PBS)，快速滴完，整個滴灌時間約30 min；取出整心置同一固定液中固定24 h后，將心臟沿房間隔、室間隔所在平面切開，常規脫水、透明、進蠟、石蠟包埋，用于免疫組織化學標本制作。
1.5 心肌組織CD34免疫組織化學標本制作 石蠟切片脫蠟至蒸餾水；用0.3%H2O2阻斷內源性過氧化物酶，用0.3%TritonX-100處理增加標本通透性，用0.01 mol、pH6.0的檸檬酸緩沖液微波修復抗原；羊血清(1∶50)處理標本，減少和消除非特異性染色；分別加一抗(1∶500,兔源CD34單克隆抗體)、二抗(1∶200)、ABC復合物(1∶1∶100)，37℃恒溫箱于濕盒內孵育；用終濃度為0.05%DAB-0.03%H2O2的TB顯色；鏡下控制顯色時間，顯色時間5～15 min；蘇木精襯染，常規脫水、透明，中性樹膠封片。用PBS代替一抗作為空白對照。
1.6 微血管密度的計算方法 按照Weinder［3，4］報告的方法進行結果判斷，用血管數目的平均數來表示。先在低倍鏡（×40）下掃描整個視野的區域，選擇其中高陽性物質表達密度區，然后在高倍鏡（×200）下計數被抗CD34抗體染成棕色的血管數目，每個染成棕色的血管內皮細胞或血管內皮細胞簇，只要它們和臨近的微血管、心肌細胞或其它結締組織分開，就把它們視為一個微血管。結果用5個200倍視野下的血管數目的平均數來表示。
1.7 微血管灰度水平和表達面積的測試 用SimplePCI圖象分析系統對免疫組化陽性產物的灰度和面積進行分析。具體步驟：每張切片在10×40倍鏡下選取不相重疊的3個代表性視野，測量陽性產物的面積和灰度值以及所選區域的平均灰度值。
1.8 統計分析 所得數據用SPSS13.0統計軟件處理。數據用平均數±標準差表示，各組間顯著性差異采用方差分析，組內顯著性差異用t檢驗。顯著性水平為α=0.05，P
2 結 果
2.1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學觀察結果 大鼠心肌組織血管經CD34免疫組織化學染色呈棕黃色,著色鮮明,血管管腔明顯。CD34 的染色定位于血管內皮細胞膜上，呈棕黃色，細胞核呈紫色。微血管的形態不規則，有的新生血管已呈管腔結構（圖1D、E、F），有的只見內皮細胞呈條索狀或點狀分布（圖1B、C）。
圖1 大鼠心肌組織CD34免疫組織化學染色(×30)2.2 大鼠心肌組織微血管顯微圖象觀察分析結果 請參見(表2)。
表2 心肌組織血管新生免疫組織化學圖像分析結果
組別
（group）光密度值
（optical density）陽性物質表達面積
/um2（area）微血管密度個數 /mm2
（capillary density）161.0 543±2.84 8913 657.045±546.71 4537.1 362±1.04 881263.9 778±3.16 1814 181.702±727.66 9468.2 563±2.16 795382.7 932±3.74 15412 364.528±1474.90 078**25.3 422±3.88 158**495.4 952±4.76 10623 855.051±3 319.40 152**#32.0 342±9.54 289**##5102.5 280±3.31 47024 245.952±3 584.27 104**#32.5 342±9.54 289**##6114.6 824±3.93 07429 267.503±4 701.86 546**##35.6 477±4.80 278**## 注：“*”代表與正常對照組比較，“*”P
3 分析與討論
血管新生(angiogenesis)［5］主要是在原有的毛細血管與/或微靜脈基礎上通過血管內皮細胞的增殖和遷移,從先前存在的血管處以芽生或非芽生(或稱套迭)的形式生成新的毛細血管的過程。影響血管新生的因素有很多，如鍛煉、缺血、低氧、腫瘤等一些生理或病理過程，這些過程都能誘發血管的新生。人類生來具有冠狀動脈側支血管,但沒有充分的側支循環。心肌缺血缺氧刺激可以誘導側支循環的開放和血管新生，改善心肌缺血狀態,使冠心病患者得到有效的治療，對心肌梗塞后微血管的重建也有積極的意義，但缺氧誘導血管新生的程度與低氧濃度、刺激時間的長短、有無運動介入等因素有關。
3.1 低氧與血管生成 本研究發現，單純低氧組不能顯著促進大鼠心肌組織血管的生成，但是有許多CD34染色不是很深，成絲狀的血管樣結構，還沒有形成功能性的血管。這與某些學者的研究結果不相一致，國內有學者［6］觀察大鼠在模擬5 000 m高原低氧5 d、15 d和30 d后，心肌毛細血管、血供和心功能變化。發現：急性低氧5 d時，心肌毛細血管未新生，心肌血流量顯著增加；隨低氧時間的推移，15 d以后，毛細血管增生。鄭瀾［7］等在低氧訓練促進心肌組織微血管體視學研究中表明，僅經低氧處理不能增加大鼠心肌組織微血管密度，低氧中毛細血管密度的增加是因為肌纖維橫斷面減少，而不是由于血管新生。Olfert［8］等研究發現長期低氧未能增加毛細血管/肌纖維比,毛細血管數量也無增加。產生這些矛盾結果的原因可能與受試對象、低氧程度、低氧時間及低氧時的其它環境等因素有關。
研究發現短期的低氧可誘導大鼠心肌VEGF表達升高,從而促進毛細血管的生成反應，如延長低氧時間,VEGF表達將受到抑制，降低血管生成反應的發生。這是因為機體內由缺氧引發VEGF發生的這一系統存在負反饋調節機制。隨著低氧時間的延長，出現了機體對缺氧的習服，反復的缺氧使VEGF對缺氧不敏感，逐步恢復到基礎水平,毛細血管不再發生增生。本文研究中低氧試驗的時間長達10周，使機體對缺氧產生了習服，因此本文的研究中毛細血管的增生不是很明顯。
3.2 運動與血管生成 耐力訓練在使心肌代謝能力增長的同時，產生血管生成反應。本研究發現運動訓練組心肌組織CD34的蛋白表達豐富，較不運動組和低氧組有顯著性差別。對遞增負荷耐力訓練的研究也表明,心肌組織血管床橫斷面積的增加主要在于小動脈數量和大血管的管徑的增加。進一步研究發現,增加的原因是由于在毛細血管生成的同時,有一部分毛細血管通過“動脈化”途徑轉變成動脈,從而掩蓋了毛細血管的新生這一現象［9］。Tagarakis［10］等的研究認為,運動可使心肌毛細血管密度顯著增加。大量文獻也表明,毛細血管在運動中發生了生理性或病理性重塑:適宜的運動負荷導致心肌組織中毛細血管數量增多。Leon和Bloor［11］用HE染色用墨汁灌注的方法先后研究了幼年，成年和老年大鼠經游泳訓練后心肌毛細血及毛細血管與心肌纖維比值(C:F),得出結果:C:F各年齡組增多，提示毛細血管增多。
較多的研究報道［12］:正常動物在運動條件下VEGFmRNA顯著升高,這種條件并不產生明顯低氧,說明肌肉收縮時還要其它信號能提高VEGFmRNA。這些信號可由運動中關系血流量的刺激源和/或肌肉運動時負荷導致的機械變化而引起。例如:運動時剪切力的增加可以提高NO水平［13］，而適量的NO可激活VEGF的表達，促進血管新生。機械刺激還可擾亂基底膜中與肝素結合的bFGF,促進VEGF的表達［14］。隨著訓練時間的延長VEGF對運動的反應削弱，運動誘導的VEGF水平升高可對訓練產生適應。
因為本試驗常氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷，使運動保持對VEGF的持續刺激，誘導大量的VEGF表達，促進血管的新生。因此本試驗結果顯示運動訓練組有血管新生。
3.3 低氧訓練與血管生成 低氧訓練使人體承受環境缺氧和負荷缺氧的雙重刺激,因此有著比單一訓練刺激更高水平的適應。本研究發現，在低氧訓練狀態下大鼠心肌組織有大量的新生血管生成。這與很多學者的研究結果相吻合：鄭瀾的研究結果表明［7］低氧運動可使心肌組織以芽生的方式或者非芽生的方式形成新的毛細血管，而通過透射電鏡可觀察到是以非芽生的血管生成方式為主。陳福刁［15］等研究經過4周的每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練的大鼠，其心肌毛細血管產生適應性改變。毛杉杉［16］等觀察到急性低氧力竭運動可引起心肌毛細血管新生，但屬于速發效應。黃麗英［17］等發現每天12 h的海拔4 000 m慢性間歇低氧訓練能顯著增加心肌組織的微血管。另外研究表明［18］,適度的間歇低氧適應結合運動訓練可更好地促進心肌VEGFmRNA的表達,促進心肌血管再生。
同常氧訓練一樣,隨著心肌對低氧運動的適應,VEGFmRNA水平對低氧訓練的升高反應減弱。這是因為組織局部缺氧形成的氧梯度,是VEGF表達升高的先決條件。一旦這種氧梯度不存在或消失,VEGF就不會表達或是表達上調的VEGF開始下降［19］，從而使血管生成反應消失。因本試驗低氧訓練的方案每個星期采用的都是遞增負荷，使機體在前一個星期產生的習服，在下一個星期很快就在新的負荷刺激作用下產生不習服，始終使機體的局部缺氧組織產生氧梯度，因此試驗結果表明低氧訓練組有著豐富的血管新生。
盡管各低氧訓練組能顯著促進心肌組織的血管新生，但是各低氧組對心肌組織血管新生的影響程度還是略有不同。從各低氧訓練組相互比較來看，高住高練低練在血管生成的效果方面優于其他的低氧訓練組，而高住低練和低住高練對血管新生的影響差別不大。這可能是高住低練訓練法雖然有利于訓練強度和量的提高，但是，卻分散了低氧與訓練的雙重刺激強度。低住高練訓練法雖然通過缺氧和訓練的雙重負荷對機體造成一定刺激，但由于缺氧暴露時間短，對缺氧刺激時間不足,對機體的刺激強度也不大。而高住高練低練，既讓運動員居住低氧環境中，又同時在低氧環境中進行運動訓練，加大了低氧與訓練對機體的刺激強度，使機體各個系統產生更深刻的代償性適應，從而使血管生成的效果更顯著。研究結果表明高住低練組與低住高練組相比，微血管密度增加不明顯，但微血管染色的程度加深。高住高練低練組與高住低練組、低住高練組相比，微血管增加明顯（P
從以上的分析討論中我們可以得知，低氧訓練能很好地促進心肌組織毛細血管的新生，尤其是高住高練低練訓練法，血管生成很豐富。因此采用遞增負荷跑臺運動訓練及低氧作為處理因素,建立起來的這種低氧加訓練的低氧訓練動物模型,能很好地促進心肌組織的血管新生,能為血管的生理性重建提供一個新的研究方法和途徑。
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生物模仿技術范文3
關鍵詞：仿生設計；工業產品設計；前景
仿生設計理念起源于仿生學。這是把生物自然界的特點、原理應用于人類社會，解決人類問題的一門學科。仿生設計本質是對所有事物“形式”、“結構”、“顏色”、“功能”、“聲音”等多方面的研究，將新方法新創意運用到設計中去，從而改變改善人們的生活。仿生設計研究的主要類別有形態仿生、功能仿生、結構仿生等?，F代仿生設計由于其具有符合人們需求、獨特的設計理念得到廣泛的運用，而未來仿生設計將會秉承科學可持續的理念，探索和改善人與自然關系，促使人、自然和社會和諧統一，這也是仿生設計的發展趨勢與最終目的。
一、仿生設計在工業產品設計中的應用現狀
盧吉?科拉尼（德國著名設計師）曾說：“設計應該以大自然生命所呈現的真理為基礎”，這句話顯示出了自然界蘊含著無限的設計秘訣。而仿生設計就是人們長期研究探索大自然、學習模仿大自然的過程。經過經驗的積累，通過科學家仿生學的相關研究理論，將仿生設計加入到工業設計中，以滿足人們的精神需求和物質需求。 [1]應用于工業產品設計的仿生主要有以下幾個方面。
（一）形態仿生。一些設計師在設計過程中會借鑒自然界動植物的形態，從而獲得設計的靈感與理念，形態仿生是從自然界汲取生物形態靈感并建立在視覺效應上的設計，讓產品更加適應市場需求。小到我們日常的風箏、鼠標――仿造鳥類、老鼠的形體加以進化而成，大到車輛中模仿鯊魚身體的流線型設計的寶馬還有模仿甲殼蟲形態設計的大眾甲殼蟲汽車。而在眾多形態仿生設計中，根據不同的仿生方法與仿生程度，可以將形態仿生分為具象形態仿生與抽象形態仿生。[2]
（1）具象形態仿生。具象形態仿生，顧名思義，就是直接模仿自然界生物的形象體態，設計出來的工業產品與此生物很相似，人們能直接輕易的辨別出來。當然，具象形態仿生并不是直接簡單的仿照，而是運用夸張或者抽象的藝術手法對生物形態的特點進行歸納與概括，引起人們的聯想與對產品的好奇心，使設計的新產品不僅要惟妙惟肖，而且要風格獨到，具有創意。目前，具象形態仿生的例子更是數不勝數：2008年北京奧運會的鳥巢就是仿照真實的鳥巢而建；蜜蜂的蜂房已經被運用到許多領域，大小相同緊密相連的蜂巢連接在一起，具有節省材料、固定性強、空間占用少的優勢，紙漿盒子就是模仿蜂房的構造用以運輸包裝禽蛋。
（2）抽象形態仿生。抽象形態仿生也是模仿自然生物的形態，卻不僅僅是直觀的模仿，此類仿生無法輕易被認出，但是經過描述解釋，人們還是能夠迷糊的辨認出所模仿的事物的大致輪廓，這是抽象形態仿生的主要特點。在抽象仿生的過程中，設計者要對模仿的事物進行概括與歸納，充分提取其主要特征，運用各種藝術手法與設計方式對所要模仿的內容進行處理與加工，將其從生物整體抽離出來，保留所模仿事物的特點與神韻，提高藝術美感，增加產品本身的吸引力與創新力。抽象形態防生不局限于模塊化，重點在于如何抽象化、抽象到何種程度。[3]例如：LGWD-N12410D滾筒洗衣機就是一款采用了抽象形態仿生設計理念的產品，該機器采用了仿生的魚尾提升筋，洗衣機運行時提升器就像魚尾板波動衣物，給予衣物柔和而有力的拍打力，洗凈衣物的同時降低磨損度。形態仿生廣泛應用于服裝、包裝、工業以及其他各方面。這類產品易于讓人們接受的，同時又具有新奇的吸引力，藝術來源于生活，設計師根據日常觀察到的現象與生物特征，加以聯想、創新，最終通過模仿與改進制造出別具一格的產品。
（3）意象形態仿生。意象形態仿生與具象形態仿生相似，都有對事物表面形態的模仿，但是此類仿生在對具體事物進行模仿的同時，還會賦予產品一種蘊含的含義與意境，人們通過產品的形態，不僅能夠猜測出其所模仿的事物，而且可以體察出其中體現出來的內涵，所以，意象形態仿生不僅具有了所模仿生物的外在影子，還會讓設計出的產品擁有一種特殊意象或者象征，這是仿生的高級階段，對設計者的要求也很高，要求設計師不只擁有超凡的設計能力，而且還有多方面的知識及豐富的想象力。如此，設計師才能察覺所設計的產品與所模仿的事物之間的內在聯系。例如：前面所提的奧運會“鳥巢”與水立方，兩者結合充分體現出了“天圓地方”的中國傳統文化理念。再有，文藝復興時期，人體造像經常成為建筑的裝飾，線條剛直的多立克柱往往象征男性，而相對柔美的愛奧尼柱則代表女子，兩種柱經常出現于同一建筑中意味著陰陽平衡，天地合一，這些建筑修飾不僅僅使人聯想起男女的形象，也代表了男性女性的性格特點，蘊含了特別的含義。
（二）功能仿生。功能仿生就是設計者利用生物的某種功能或者特性來制造工業產品。這需要科學家與設計師兩者共同的努力。科學家要充分發揮自己特長，認準自己職能，將各生物的功能結構分析透徹、包括自然有機體的“形”、“色”、“音”、“動”和特征規律，認真研究總結成系統的理論，然后設計者通過掌握這些理論、結合市場需要來發明出實時的工業產品。當代工業產品設計不僅要滿足質量與人們的使用需求，還要與人的精神心理相匹配。例如：光感鬧鐘，這是利用不同色彩具有不同功能，對人們心理產生不同影響的原理制造的。普通的鬧鐘是利用高分貝急促的聲音叫醒人們，而此類產品是模仿天亮時分的色彩變化，利用慢慢變亮的鵝黃色柔光使人們漸漸適應周圍環境，從而逐漸蘇醒。設計師充分利用了視覺，制作出了符合人們生理要求適應人的生活經驗的產品。
（三）結構與材料仿生。自然界生物除卻外形和功能可以用于仿生之外，很多事物的結構也具有獨特的用處，令人驚嘆。例如前面所提到的蜂巢，除卻可用于運輸包裝禽蛋之外，它的菱形結構不僅可以形成內部空間大的效果，并且蜂巢的材質質量輕，而且可以隔音。
隨著科技進步，人們生活水平的提高，現代生活對科技進步的要求也與日俱增，許多新的科技產品都需要新型材料――仿生材料就是新型材料類型之一。自然界許多生物存在天然材料，明顯優于人造材料?？茖W家及工業產品制造者可以通過研究生物的特點特征，可以制造現在市場需求的材料。例如：人工冷光就是利用螢火蟲發光制造。還有一種自清潔玻璃，是利用荷葉表面多尺度結構和表皮生物蠟的存在起到清潔的目的而制成。荷葉表面是由很多密集排列的突起組成，它們之間存在納米級的微小的空隙，而在此之上還存在更為細小的突起，形成雙重的結構突起。水滴在荷葉上極易滾動，與此同時帶走塵埃細菌，利用此材料制造超疏水性自清潔玻璃，在冬季，這種自清潔玻璃還有很好的防結冰作用。
二、仿生設計的發展前景
仿生設計具有交叉性、創新性與商業性相結合的特點，結合現代設計的整體趨勢，仿生設計未來的發展前景具有三種特點：人文與技術相互融合，宏觀與微觀齊頭并進，自然與人工和諧并存。
（一）人文與技術相互融合?，F代仿生設計來源于仿生學和設計學，帶有兩種學科的特點，所以總體來講仿生作品可以分為兩種類型：一種是偏向于技術層面、注重實用；另一種是偏于自然，注重人文。未來現代仿生設計的發展趨勢會呈現適度技術、人文交叉的情景。例如：2015年設計師Pedro Sanin設計了一款沙漠溫情燈，利用了沙子流動的特性，燈光是暖黃色的與細沙相映成輝，充分加入了人文元素，使人感到溫暖與安逸。另外，還有新型的松樹形、筍形的落地燈的設計，這是一種形態仿生設計，松樹、筍形狀的設計預示著勃勃生機、節節高升，非常有人文特色（如圖1）。
圖1
（二）宏觀與微觀齊頭并進。由于當代社會的發展，對仿生設計的需求越來越大，所以仿生設計不再局限于個別領域，而是在許多方面都有運用，把這些仿生原理與建筑學、機器人學、文化、娛樂等領域相結合。還包括文化仿生、產品界面仿生等。宏觀與微觀應用相結合，未來仿生設計會得到更廣更全面的發展。例如，我國發明了一種高智能的仿人機器人，通過預算行為軌跡實現了機器人打乒乓球的突破。
（三）自然與人工和諧并存?，F代設計的理念與思想重要的一點就是回歸自然，保護自然。注重自然與人的和諧相處，使人類在物質與精神上都能接近自然、回歸自然。例如：凱迪拉克Aera概念跑車設計的車門類似翅膀。在汽車設計中除了形態仿生之外，還有色彩防生。有一種叢林色彩汽車，就是因為設計者觀察蝴蝶時發現變色蝴蝶，得到啟發，運用特殊金屬材料加入涂料，所以，從不同角度看汽車會有不同色彩，充分表達了人類向往自然、愛護自然的概念（如圖2）。
參考文獻：
[1] 陳天超，韓松蕓.工業設計中仿生設計的應用[J].河南科技，2014（01）：11.
生物模仿技術范文4
關鍵詞：新型建筑材料；綠色生態建筑；應用
在工業化進程的發展下，人們對現代化建筑要求提出了更多的要求，不僅僅要住高大的樓房，而且對建筑材料提出了更高的要求，對于建筑材料的安全性和耐用性提出了新的要求。要知道建筑材料關系著建材工程的造價和建筑設計的技術含量，因此在對新型建筑材料的開發方面，需要更多的投入。新型建筑材料的開發、生產和使用，對于社會的發展和國民生活質量的提高是有現實意義的。本文提到的新型建筑材料是指在隨著建筑工程實踐中發展起來的，已被成功應用并能夠代表建筑材料發展方向的新一代建筑材料，它包括在建筑工程中應用的新型無機建筑材料和新型有機建筑材料兩大類。新型建筑材料的應用給我們的生活帶來很多便利，為此深受使用者得青睞和推廣。
1 新型建筑材料的發展介紹
1.1新型墻體材料
其在我國發展速度較快，品種也越見豐富，包括磚、塊、板，及其復合產品。生產其工藝為現代技術，運用到鋼鐵的耐磨技術移植到墻材生產設備中；生產面向綜合化；自動化程度生產，機床控制的方法。以空心磚為例，其利用廢渣的摻加量、高弧度的承重多子L磚、高保溫性能、高空洞率等多種技術，生產的出的產品具有耐用、環保等多種特點。8）再生混凝土將廢棄混凝土經過處理，部分或全部代替天然骨料而配制的新混凝土，減少城市垃圾，節約資源。
1.2保溫隔熱材料
早在上世紀80年代，我國保溫材料的發展的速度緩慢，嚴重受到技術因素的影響，只有生產少量的膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、超細玻璃棉、礦渣棉、微孔硅酸鈣等產品，在綜合產品指數上都遠遠弱于國外保溫隔熱材料生產技術，也遠遠不能滿足人們對其的需求。隨著改革開放的發展，我國招商引資的深入，在這之后其技術得到飛速的前進，有礦棉、巖棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、微孔硅酸鈣等主要產品及其制品等多種保溫隔熱材料的出現。
1.3防水密封材料
防水材料作為基本的建筑用材，以前的建筑設計多半會出現下雨天漏水的尷尬，這往往是因為沒有選到好的防水密閉材料而引起的。隨著高層電梯建筑猶如雨后春筍般發展，提出對防水材料更高更多的質量要求。當代的防水材料已從紙胎油氈發展到了瀝青油氈（含改性瀝青油氈）、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和剛性防水材料等五大類產品的進階中，可以說現代化工技術給防水密封材料的發展注入新細胞。
2 新型建筑材料在綠色生態建筑中的思考
2.1生態建筑技術的方法
要實現生態建筑的設計目標單靠態建筑理論是有限的，也需要思考實現設計目標的方法和技術等方面。如何有效的將新型建筑材料應用到綠色生態建筑是有方法和根據的。從人類的學習和認知行為中我們可以看到，模仿是是一種人類獲取知識及技能的重要方法國內外著名建筑群就都存在各種模仿，如古希臘建筑中的多立克柱式和愛奧尼柱式分別模仿男性和女性的體態，北京奧運主要場館“鳥巢”就是模仿了鳥窩而設計的?，F在我們所使用的各種生態技術大多是模仿學習的結果。根據模仿對象的不同，可分為模仿生物（仿生）、模仿機器、模仿傳統建筑等三類。生態建筑設計中的模仿是學習生物、機器和傳統建筑對外界環境變化的適應性、資源與能源使用的合理與高效性等，將這些特性結合到新型建筑材料的用于生態建筑設計中，實現生態設計高效組合。
2.2生態技術發展策略的有效實現途徑
要想實現我國綠色生態建筑的健康發展，筆者認為選擇和發展本國經濟技術條件適合的生態建筑技術顯得尤為重要。在快速發展的經濟推動下，要應地制定適合我國國情的生態發展策略。一般來說，在效仿傳統建筑優勢基礎上進而突出新型建筑材料的可用性，特別適合欠發達地區，屬于高技術的模仿生物、模仿機器具有復雜多樣性，主要能運用在在經濟發達地區。通過效仿傳統建筑，重新挖掘、評價、改進與發展傳統建筑的生態設計經驗、方法和技術，從而建立生態低技術體系：通過仿生和學習機器等手段建立生態高技術體系，這樣可以建立起一套完整的適合中國國情的生態建筑技術體系，從而解決我國由于缺乏適合中國國情的生態建筑策略與技術而造成的生態建筑發展的種種問題，實現生態建筑的普及。
3 加強新型建材發展投入到綠色生態建筑中的建議
3.1加快新型建材及制品的應用步伐
新型建筑材料具有諸多特點：耐用、環保、健康等，因此要加大其在建筑中的應用，建材主管部門和建筑業主管部門，要科學規劃合理布局，盡快落實新型建材應用到建筑規程和管理辦法，加到校企合作的力度，真正將研究成果與建筑實踐相聯系。不斷更新新型建材及制品應用的設計規程和施工工藝，利用國外科學技術，提高新型建筑材料的使用力度。
3.2樹立典型，重點推進
新型建筑材料的應用也要遵循具體問題具體分析的理念，對于不同地域，選擇有針對性的新型材料，在我國大城市先實現新型材料的應用，結合住宅產業化試點工作，抓好一線城市發展新型建材及制品，以典型帶動其他二三城市的新型材料的應用步伐的走向，對全國其他大中城市起到示范作用。
3.3調整新型建筑材料結構
生物模仿技術范文5
關鍵詞：建筑仿生學、仿生技術、 人文
中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號：
正文：
建筑是一門藝術，更是一門科學。它是技術、藝術、人文、歷史的結合體，不同時代的建筑都有其獨特的特征。伴隨著人類文明的發展而發展。最早提出仿生建筑理論的是德國建筑學家勒伯多在1983年寫的《建筑與仿生學》，在文中系統的闡述了仿生學的意義，建筑學應用仿生理論的方法，仿生學與美學的關系等等。為仿生學的發展奠定了理論基礎。建筑仿生學是根據自然生態與社會生態規律, 并結合建筑科學技術特點而進行綜合應用的科學。研究仿生建筑源于人們回歸自然，追求寧靜、和諧的心理需求。更深次的意義在于人們對自然、生態以及可持續發展理論的重視和追求。因此仿生建筑設計其實已經不僅是單純外形上的模仿, 更多的是注重生物體本身的生長肌理以及自然生態規律的研究。
一、 生物特性對現代建筑設計理念的改變
1、建筑設計的自然特性
總的來說，建筑仿生設計理念的來源是生物界和自然界。利用生物界和自然界的很多特性來溶合現代建筑的設計理念。造就符合人們審美觀，符合自然發展理念的新型建筑。自然界的生物除了外觀上、造型上的獨特性。還有很多特性如采光、避害、抗風、保溫、穿透、自我保護，這些功能與結構都十分的精巧、協調、合理、高效。都將帶給我們無窮無盡的設計思路與設計理念。
2、建筑設計的空間性
自然界生生不息，和諧運轉的理念對于建筑設計的空間性來說也是一種深刻的啟示，對于生命體來說，時間的流逝有著特別重要的意義。我們的建筑很多時候更像一個生命體，在時光的不停變化中，它也會生長、發展至衰亡。城市和建筑的生長應該隨著社會需求的變化而變化。將自然生命體的發展理念應用于建筑體的發展理念上，對建筑的發展、空間理念都會有很大的支撐和革新。
3、建筑設計中的可持續性
自然界的生物總是對能量有著高效的利用和轉換率。例如麻雀沒有企鵝厚厚的皮下脂肪可供保暖和儲能，卻能輕易的將體溫保持在41度。北極熊體表顏色易于吸引太陽輻射熱，毛發濃密且中空，能有效的阻止體表散熱。在建筑設計中，很多生物的儲能特性已經被大量應用建筑設計當中，體育館太陽光板的應用就源于植物的光合作用。
4、建筑設計中的運動特性。
力與動態美一真是建筑界想要表達的兩個重要理念。從這個角度來說，生物界可以給予我們深刻啟示。在自然界，植物的向上特性和動物的爆發力特性都表現出了力與美的完整溶合。生物的發展過程，變化過程與靜態的形式結合，將產生那些具有動感、且富于人們想像的動感建筑物群體。西班牙的建筑師圣地亞哥的“可特建筑”在這方面極具有代表性。工程美學與建筑美學結合的設計將造就具備動感想像力的完美形態建筑。
二、我國仿生建筑的發展。
在我國，建筑仿生學的研究現在剛剛起步，它不同于其他的流派, 它將是一個長期的研究課題。普通建筑流派是根據人類知識成果中的某一方面, 或針對某時期的經濟現狀和建筑技術發展的情況產生, 當所屬的時代背景過去后, 此流派也隨之銷聲匿跡, 只存在于建筑史課本上的案例, 或者偶爾為后世拿來汲取一下靈感。在學科與學科之間愈來愈互相滲透交叉的現在, 建筑仿生設計的研究需要更多、跨度更大的學科領域的配合, 而且應當伴隨建筑科學發展的整個過程, 最后形成一種仿生的意識, 融入到日常的建筑設計中去。從某種意義上說, 建筑仿生設計不單單是一種流派, 而是一種趨勢。
我國正處于社會主義初級階段，環境和能源是建設和諧社會所要面臨的兩人問題，我國能源分布不均勻，人均資源量少，而且工業、交通和建筑能耗高，據有關資料統計，目前，我國的建筑能耗約占總能耗的25%。如果不加大建筑節能技術研究開發力度，隨著經濟的快速發展，建筑能耗的比例將快速上升到35%以上?？梢娢覈毙璋l展綠色節能建筑來降低能源損耗，目前我國各地的高等學府、科研單位、設計單位等都在積極地進行綠色、節能建筑等方面的研究。各種全國性的學術研討會也都定期召開。比如不久前召開的“全國現代結構工程學術研討會”是受中國建筑金屬結構協會和中國鋼結構協會委托。。。。
而且就建筑設計而言，仿生元素也為建筑師開展了新的思路，提供了新的形式，建筑師運用生物形態有時是出于象征和隱喻的動機，有時是因為自然激發了他們在建筑結構、外形及功能方面的靈感。同時，隨著科技的高速發展，計算機性能已經可以將新材料和建筑機構設計在電腦屏幕上建構出來，先進的科技為新設計思想提供了先進的技術平臺，使各種形態的仿生建筑能夠成為現實，也為我國的建筑設計領域注入了新鮮血液。
仿生理念在建筑設計中的運用
1、結構仿生
結構仿生中，最為成功的一個例子是生物界的各種蛋殼、貝殼、龜殼、海螺殼以及人的頭蓋骨等都是一種曲度均勻、質地輕巧的“薄殼結構”。這種“薄殼結構”的表面薄而耐壓，模仿它們殼體在外力作用下，內力沿著整個表面擴散和分布的力學特征，在建筑工程中早已得到廣泛應用。1 9 2 5 年德國耶拿斯切夫玻璃廠廠房也采用了球形的薄殼設計。而美國通用汽車公司技術中心水塔，也是薄殼建筑很好的例子。建筑設計中應用仿生最成功的另一個例子就是懸索結構。它是受蜘蛛網啟發設計而成，所有柔韌的材料如藤、繩、索都具有極強的抗拉特性。懸索結構中所有的“桿件”均為拉桿， 這樣就使懸索結構中材料利用率極大，高強材料得以充分利用,還可以施加預應力， 從而形成很大的跨度。日本東京的代代木體育館，用數根自然下垂的鋼索牽引主體結構的各個部位, 從而托起了這座總面積達20000 多平方米的超大型建筑；北京工人體育館的雙層輻射式懸索結構，外形似平放的自行車輪，有上下兩張有桿件相連的網。懸索結構可以造出千姿百態的形狀，從某種程度上它是認識自然、改造自然中科學、藝術與技術的綜合。
2、形態仿生
形態仿生是具戲劇性效果的仿生手段。 直接模仿自然生物體的外形、結構形態以及組織關系形態的形式，使人們感到親切并使建筑物富于聯想。同時這些形態給建筑帶來了新形象,，引發建筑外形的革命。西班牙建筑師高迪曾經創造了大量生物特征極其明顯的作品。他設計的神圣家族教堂從植物外形取得靈感，被認為是現代仿生建筑的開篇之作； 里昂薩托拉火車站就模仿比目魚的纖細曲線骨建造；瑞士赫爾佐格設計的2 0 0 8 北京奧運會主場館“鳥巢”方案。這些都是外形設計的靈感來源于生物特性的代表作。
3、生物特性仿生
生物特性仿生具有相當的借鑒意義，其含義是通過研究生物規律在建筑上應用的可能性。將生物的某些外部形式，內部結構與自然生態環境共生繁衍的特殊規律及美學形態的法則應用到建筑創作中去。但是仿生不是模仿照抄，而是一種創作思想,是對生物生生不息不斷進化的原理的借鑒。它是吸收動植物的生長機理以及一切自然生態規律，如動植物的高效低耗、自覺應變、新陳代謝、肌體完整的保障系統，結合建筑自身的特點而適應新環境的一種創作方法，是具有生命力的。
4、材料仿生
材料仿生主要是運用生物體的組織或組成成分為建筑科學服務，它關聯的生物科學層次比較低，基本上不涉及建筑設計問題，所以單獨討論。人們發現, 生物特別是低等生物汲取自然界的物質元素構成它們的自身，不象人類那樣采用很多元素，把成分和配比弄得很復雜，并且很多材料要經過高溫燒結。許多生物僅用了十幾種元素，就組成了儀態萬千、性能優良的材料。
結束語：
自然界的各種生物特性，都有其獨特而精巧的特性。通過研究、學習、模仿它們的外形、特點和功能，來溶合我們建筑理念和設計思路，將極大的建筑的生命力、自然特性和美學特性，賦予建筑美學、力學和工程學的完美結合，這是仿生建筑設計的核心主旨。
參考文獻
[1]勒伯多《建筑與仿生學》 1983
生物模仿技術范文6
【關鍵詞】生物技術 工業設計
一、引言
生物技術作為一門應用十分廣泛的學科，在各個領域中都發揮著非常重要的作用。在工業設計的專業領域中，也在各個層面上運用著生物技術。將生物技術與工業設計良好結合，能夠創意出新鮮、環保、有利于人類使用的產品，將設計的藝術性和科學含量都大大提升。
二、仿生學應用
（一）形態仿生
德國著名的設計大事科拉尼曾說：“設計的基礎來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中?！惫I設計的產品并不是憑空想象出來的，產品作為人類肢體的延伸，起實用性、合理性、美觀性都非常重要。形態仿生是受到大自然啟發的結果，同時也是產品的造型設計中不可或缺的形態語言。自然界的生物經過千百年來的進化，其外形的每一個曲折角度往往都包含著精確的物理原理和視覺上恰到好處的美感。作為對人類生活方式有著廣泛影響的工業設計，在創造產品時加入形態仿生的元素，是促進工業設計進一步發展與完善的重要方法。
最為簡單的形態放生是從自然界的事物中抽取美麗的花紋，應用于產品的裝飾中。例如將奶牛、斑馬等的花紋印制在產品表面，帶給產品使用者簡單、自然的感受。
目前使用更多的形態放生是在產品的造型上，讓產品具有和自然生物相同或者類似的形態。
模仿自然形態的產品造型往往會具有意想不到的趣味性。例如模仿人手和人的嘴唇形狀的沙發，兩款產品在具有沙發基本功能的同時，又具有極強的視覺沖擊力，帶給使用者和欣賞者感觀上的享受。
另一方面，形態仿生的產品由于其接近自然的造型，象征著千百年來人類對自然的模仿和崇拜。從機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條到根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車，形態仿生往往是創造的開始，具有超乎想像的實用性。
（二）功能仿生
每一種生物都擁有其獨特的結構，自然經常創造出人類難以預想的奇跡。根據動物的某些特性來設計產品，不盡可以為人類帶來極大的便利，通常也是十分環保的方法。
（三）視覺仿生
由于人眼睛中的視網膜單元是非均勻分布的，這使得人眼在具有廣闊視野同時又具有高分辨率，可以使人在對感興趣的目標保持很高分辨率的同時又對視野的其他部分保持警惕。
根據人眼的這一特性，在產品外觀設計的時候就可以將最吸引人眼球的元素放在人眼注意力最高的地方，將設計師想強調的元素放在吸引力較大的元素周圍，從而使產品既美觀又具有商業價值。
在對其他動物的研究上也發現，許多動物的視覺成像原理都具有很大的價值，往往會帶給產品絕佳的品質和性能。例如根據青蛙眼睛的成像原理設計的瞄準鏡等，在產品結構設計中具有廣泛的應用。
（四）結構仿生
在自然界中有許許多多美妙而神奇的結構，例如蜘蛛網一圈圈的環繞被證明是對于蜘蛛絲來說最為穩固且適合于捕捉的結構。在工業設計當中，根據產品應用領域的不同，恰當得對自然食物進行結構仿生能夠達到極其完美的效果。
例如一位設計師設計的設計類學生專用教學課桌椅的方案，靈感來自于蜂巢結構，提取六邊形作為基本要素進行設計，桌面可以根據設計或教學需要自由組合成不同形態，并且考慮它們彼此之間組合時面與面之間不要留有許多空隙，組合時穩定性，最終選擇了蜂巢結構。
三、生物材料
在產品設計的構成中，產品材料的選擇是十分關鍵的一環。隨著人生生活水平的日益提高，消費者最產品材料的質感、安全性、堅固度要求越來越高。同時，由于越來越多的人們開始崇尚時尚、健康、環保的生活，產品的整個生命周期都在逐漸受到整個社會的關注。特別是在歐盟國家，中國的產品很難出口到那里的一個重要原因就是，歐盟規定在產品報廢后必須百分之八十以上的零件都可以進行回收。
因此，產品材料的選擇不盡關系到消費者使用時的感受，更關系到它的市場、銷售前途和生命力的長短。在這樣的社會背景下，生物材料就成為產品設計時一個非常重要的選擇。生物材料由于其對人體無害、無污染有時還會具有某些極佳特性的特點，在我們當今的社會中，人們對于健康和舒適越來越為注重，因為生物材料也正在受到越來越多消費者和設計師的青睞。
四、在產品設計中運用生物高科技
工業設計作為一門交叉性極強的學科，與前沿科學的發展有著極其密切的聯系，有時一個新科技的出現，會帶動一批產品的產生。反過來，作為普通生活的群眾，也往往是通過產品來了解到當代科技的發展。科學創造技術，設計應用并推廣技術，只有科學與設計的緊密結合才能推動人類歷史的良好發展。
由于產品與使用者的關系愈加密切，在許多的未來概念設計中都不可避免地融入了生物高科技的元素。在不久的將來，產品與使用者的聯系將不斷加強，產品的人性化功能也會更加強大。因此，在生物科技高速發展的今天，在產品設計中運用生物高科技將會是產品設計的一大趨勢。例如：在U盤上加入活體生物指紋識別技術，從而保護我們私人信息的安全，也給商家帶來巨大的商機。
五、總結
生物技術在科技極度發達的今天，正被廣泛地應用于各個領域。對于工業設計來說，采用生物技術能夠提高產品的美觀和實用性，還可以創意出全新的產品。充分吸收生物技術的知識，在提升自身產品品質的同時，也能促進兩個學科的共同進步和發展，讓科技推動設計，設計引導科技發展，最終造福我們的社會，帶動整個社會的進步和人們生活質量的提高。作為工業設計專業的學生，本著一個設計師不斷追尋創意與美的準則，更應該廣泛涉獵各個學科，從其他專業中吸取有用的東西，應用到自己的設計中來，兼容包并，設計出更好的產品。
參考文獻：
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