CO2激光治疗

2024-08-15

CO2激光治疗（精选10篇）

CO2激光治疗第1篇

关键词：CO2激光器,物理除草,精确农业,能量密度

0 引言

杂草是农业生产的大敌,平均每年由于杂草带来的粮食产量损失高达7.5%～25%。作物行间以及作物之间的杂草可以通过自动除草机得到有效的控制,而对作物内杂草的精确控制目前还很难实现。作为一种潜在的物理除草方法,激光可以短时间内在一束很窄的光线上聚集大量的能量,借助于机器视觉技术对杂草的识别和定位,可以快速并准确地照射在杂草上,达到除草的目的[1]。激光器可以向选定的植物发出高能量密度的激光,迅速提高植物细胞中的水分温度,因而可以有效地抑制或减缓杂草的生长[2]。Heisel 等人应用平均直径大约为1.1mm的CO2激光束成功切断了杂草的茎秆。CO2激光属于远红外光,之所以可以用来除草,是因为杂草组织内的水分子可大量吸收该波长的激光,随之产生高热,并导致水分子沸腾。激光的生物热效应主要包括热沸腾、热凝固、热致死以及热罨。激光除草的生物效应与激光的波长、照射时间、光束直径及激光功率有关,同时除草的效果也随着杂草及其生长期的不同而有所变化[2]。对处于幼苗期的杂草进行了CO2激光除草实验,结果表明:激光的使用可以有效地抑制杂草的再生长,有时甚至对杂草产生致命影响,而不带来任何污染[3]。

CO2激光器发射出的远红外光波波长为10 600nm。由于植物组织内的水分对波长为10 600nm的光波吸收系数很大,因此该波长的激光会被细胞内和细胞外的水分强烈吸收,从而使组织内水分温度升高。当温度超过55℃以后,细胞的主要组织结构会受到破坏。因为该温度对植物细胞是致命的,所以在此温度下蛋白质会发生质变,组织结构无明显变化,而叶片上细胞的破坏程度则取决于辐射的持续时间[4]。

本文研究CO2激光精确除草机理,并探索激光除草技术潜在的应用价值,分析影响激光除草效果的关键因素以及杂草受激光照射作用的生物热效应过程及机理。

1 理论模型

衡量激光除草效果的主要指标是激光器的能耗及杂草的死亡率,而激光器的能耗取决于激光器的功率及激光束的作用时间,除草效果的好坏取决于激光的能量密度。在功率一定的情况下,激光光束移动的速率越大,能量密度越低,作用在杂草上的效果越不明显;反之,激光光束移动的速率越小,能量密度越大,作用在杂草上的效果越明显。Bilanski和Ferrez利用CO2激光切割马铃薯茎秆时发现,当激光的移动速度介于38～76mm/s时,作用效果未有显著区别[2]。

激光能量密度与能耗的非线性公式[2]为

undefined

式中 DW—每株植物的干质量;

C—DW曲线的下限;

D—未经激光作用过的植物的株数;

DOSE—激光能量密度,能量密度=功率/速率;

ED50—(D-C)减少至原来的50%时的能量密度等级;

B—能量密度曲线的倾角及位置;

σ—反映误差大小的一个独立均值近似零的方差量。

2 激光除草系统

2.1 激光除草系统的硬件

激光除草系统主要由5部分组成,包括计算机、CO2激光器、控制器、振镜系统以及F-Theta透镜。CO2激光器由控制器来控制,以此产生激光。图1所示为激光除草系统图,图2和图3为普通LASY-12 CO2激光器及振镜组件。

LASY-12 CO2激光器是美国大通激光公司生产的激光器,它可以发射出光束直径为2.4mm的激光。同时,将计算机与激光器通过PCI卡相联接,用来控制激光的功率、方向及速度。该激光器所发射激光的波长为10.6μm,最容易被有机组织吸收。由于它对应着光谱中的远红外区间,所以又称为热辐射[4]。发出的激光通过北京世纪桑尼公司生产的TS8618振镜聚焦,激光的方向和作用位置都可以通过计算机来控制。 LASY-12 CO2激光发生器设备的主要参数及特征如下:功率为12 W;光束直径为2.4 mm;全角发散角为5.5 mrad;稳定度为±10%;波长为10.6μm;上升时间为200μs;下降时间为200μs;电压为28VDC;冷却方式为强制风冷。

2.2 激光除草系统的软件

激光除草系统使用到的软件为SNMARK2.0。该系统由北京世纪桑尼科技有限公司开发,可运行于普通PC机上。SNMARK2.0系统具有强大的图形绘制及编辑功能,可自动链接选定对象并保存标刻参数,支持静态标刻及旋转标刻。在激光除草实验中,设置激光束行走路径为短线段时,可模拟切割杂草的茎秆。图4所示为该激光控制系统的用户界面。

3 实验及结果

在实验中,选取了稗草为研究对象,采取了利用激光切割稗草茎秆的方案。激光束可以直接破坏杂草的组织细胞,所以激光的作用可以抑制杂草的生长。稗草在室外种植培育,每个钵子种植一棵稗草。实验在2007年6月18日进行,见图5及图6所示。

实验结果表明:经CO2激光器作用后,稗草呈明显枯萎状,大部分不能存活24h。图7是经CO2激光器作用12h后的稗草照片。其中,稗草已经明显枯萎。实验结果进一步表明,可用通过优化激光参数来提高激光除草的效果。

激光除草所致热效应会受许多因素的影响,其中主要是辐照能量密度、照射持续时间、被照组织的含水量及其所处的组织深度等。就损伤程度而言,激光的热作用有临界温度,不同的杂草生物组织有不同的临界程度。在临界温度内,被照射组织可耐受短暂的温升而不发生破坏性的损伤;超过临界温度,生物组织就会被破坏,它将随入射能量增加[5]。进一步的实验表明:尽管随着激光使用剂量的增加,除草效果无显著变化,但是使用成本在逐步上升。

4 结语

利用机器视觉技术对杂草进行识别与定位,同时利用激光对作物区域内的杂草进行控制,是一种有效的潜在除草方法,可以有效地减少由于使用化学除草剂带来的污染。本文阐述了激光除草系统所需要的硬件和软件,激光除草的效率与激光的波长、光照时间、光斑直径、激光功率以及聚焦距离有关,同时决定除草效率的还有计算机视觉识别效率的高低等。实验表明,激光在热除草技术中还有很大的潜力,需要进一步的实验来探索激光除草的机理,提高激光除草的性能及效率。

参考文献

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[3]Hans W Griepentrog,Michael Noerremark,Javier F Soriano.Close-to-crop thermal weed using a CO2laser.2006CIGR.World Congress:Agricultural Engineering for a Better World,2006:327-328.

[4]Bon W,Grundy A C.Non-chemical weed management in organic farming system[J].Weed Research,2001,41(5):383-406.

CO2激光治疗第2篇

【关键词】 CO2激光；咪喹莫特；胸腺五肽；尖锐湿疣

CO2 laser combined with imiquimod cream and thymopentin(tp-5) efficacy of treatment of condyloma acuminatum

Chen Tian-zhu

Wuxi Center for Disease Control and Prevention

【Abstract】 To observe the CO2 laser combined with imiquimod cream and thymopoietin（tp-5） on preventing recurrence of condyloma acuminatum effect Methods: 149 cases of Condyloma Acuminatum Patients were randomly divided into three groups, A group: CO2 laser treatment alone, B group: in Group A given on the basis surface of the skin treated with imiquimod cream 5%, C group: in Group B given on the basis Thymopentin intramuscularly. Results: A group recurrence rate of 54.2%, B group the recurrence rate of 30.8%, C group the recurrence rate of 14.3%. Group A and Group B, B and C, A and C the difference was significant. Conclusion: CO2 laser combined with imiquimod cream and Thymopentin（tp-5） on preventing recurrence of condyloma acuminatum effect is good.

【Key words】 CO2 laser ；imiquimod ；thymopoietin ；condyloma acuminatum

【中图分类号】 R752.5+3【文献标识码】 B【文章编号】 1007-8231（2011） 09-1005-02

尖锐湿疣（CA）是由人乳头瘤病毒（HPV）感染引起的，主要通过性接触传播的疾病，具有高度的传染性及流行性。临床治疗方法较多，但易复发，治疗较为棘手，其发生、发展与患者细胞免疫功能密切相关。笔者采用CO2激光联合咪喹莫特乳膏和胸腺五肽肌肉注射治疗，疗效显著。结果报告如下：

1 资料和方法

1.1 临床资料：病例为2007年7月—2010年5月149例初发CA患者。诊断符合卫生部疾病控制司制定的尖锐湿疣诊断标准，性别不限，年龄18—65岁，病程半年以内。剔除妊娠和哺乳期妇女、有自身免疫系统疾病、严重系统性疾病、1个月内使用抗病毒或免疫调节剂者、合并其他性病及对咪喹莫特或胸腺五肽过敏、无法随访者。149例患者中男性83例，女性66例，年龄19—65岁，平均30.1岁，病程3天—5个月，皮损多位于包皮内板、龟头冠状沟、包皮系带、龟头、尿道口、大小阴唇内外侧、阴道前庭、会阴、肛周等部位。按就诊顺序随机分为3组。3组在性别、年龄、平均病程、皮损数目均接近，组间比较无显著性差异（P>0.05）。

1.2 治疗方法：A组治疗前局部皮肤常规消毒，2%利多卡因局麻后CO2激光（LJL25-C，上海市激光技术研究所）10W功率烧灼，波长10600nm，治疗范围超出病灶2mm，深度至表皮下约3mm，烧灼后给予红霉素软膏外涂，创面大者适量口服抗生素预防感染。B组在A组基础上待创面愈合后给予5%咪喹莫特乳膏（湖北科益药业股份有限公司）原疣体及其周围2cm处皮肤外用，隔日1次，共12周。C组在B组基础上同时给予胸腺五肽（海南中和药业股份有限公司）1mg肌注，隔日1次，共15次。3组治疗后随访6个月，前3个月内每半个月复查1次，后3个月内每1个月复查1次。观察并记录不良反应和復发情况。

1.3 疗效判定标准：痊愈为治疗后6个月内在原皮损处和其他部位无皮损再现，复发为排除再感染后，在治疗及观察期间出现新皮损。

1.4 统计学方法：采用SPSS12.0统计软件进行处理，计数资料采用卡方检验，以P<0.05判定为差异有显著性。

2 结果

2.1 治疗结果见下表。

3组治疗后6个月疗效比较

对3组治疗后6个月复发率作两两比较：A组和B组相比（c2=5.61，P＜0.05），B组和C组相比（c2=3.90，P＜0.05）,A组和C组相比（c2=17.18，P＜0.01）差异均有显著性，以C组复发率为最低

2.2 不良反应 149例CO2激光治疗后伤口在5—14天均痊愈，未有感染、水肿及其他不适反应，101例使用咪喹莫特者中有48例出现轻微红斑、瘙痒、灼痛、表浅糜烂等症状，均可耐受未作特殊处理，3例出现中度红斑、糜烂刺痛比较明显，停药后用3%硼酸溶液湿敷症状较快缓解，药物后续仍能使用。49例使用胸腺五肽者中有2例出现轻微头晕，胸闷不适，为一过性症状，片刻能自行缓解，不影响药物继续使用。

3 讨论

CA的治疗以去除疣体为目的，并尽可能减少或预防复发[1]。初患CA病人多数希望迅速去除疣体，因此CO2激光治疗显得尤为重要，CO2激光对组织的破坏和切割可局限于照射部，治疗后不良反应小，皮损创面愈合快，治疗方便，患者痛苦小等优点成为物理治疗的常用手段之一。但是单纯应用CO2激光治疗较易复发，究其原因可能与1）对疣体组织的深度和广度破坏有限致残留感染病灶2）疣体外存在亚临床感染和潜伏感染无法通过物理手段扩大治疗等因素有关。近来的ALA光动力学研究表明CA的亚临床病灶多在于疣体周围的0.5-2cm范围[2]。

国外有报道，CA患者存在细胞免疫功能下降，CA患者T淋巴细胞异常，抑制性Ts细胞增多，Th/Ts下降，外周血单个核细胞产生IL-2、IFN-γ等能力下降，自然杀伤细胞（NK）活力下降[3]。这提示了细胞免疫功能下降导致机体对HPV抑制减弱，使亚临床或潜伏感染成为CA易复发的根源。咪喹莫特作为一种新型外用免疫调节剂能上调细胞介导的免疫反应，诱导局部IFN-α、γ，TNF-α和IL-1、6、8、12等细胞因子的产生，抑制感染细胞内病毒的复制，从而起间接杀病毒作用[4]。王强等报道去除疣体再外用5%咪喹莫特预防CA复发是治疗CA的理想方法[5]，报道的复发率为33.3%，笔者通过对B组的治疗观察，得到此种方法治疗CA的复发率与文献报道的基本一致。

胸腺五肽是一种免疫调节剂，对机体免疫功能具有双向调节作用，能使过强或抑制的免疫反应趋向正常，能诱导和促进T淋巴细胞及其亚群分化、成熟和活化，调节T淋巴细胞比例使CD4/CD8趋于正常[6]。另有研究表明胸腺五肽能使外周血CD3、CD4、CD4/CD8值明显增高，CD8则明显降低，且胸腺五肽的半衰期短但生物效应较长，停药后数月仍能阻止病毒的复制[7]。咪喹莫特外用虽能改变局部皮肤免疫状态，但不能改变机体整体免疫状况。胸腺五肽肌注可从整体上调节机体的免疫功能。笔者通过以上3组对照比较发现，在用CO2激光去除疣体的基础上，局部外用咪喹莫特和系统使用胸腺五肽预防CA的复发率明显下降，不良反应较小。认为该方法疗效较好，可减少反复发作给患者带来的精神压力和肉体痛苦，有较高的临床运用可行性。

参考文献

[1]陈志强，王千秋.性病临床手册[M].上海：科学技术出版社,2004,65.

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[3]Cadua R,Tyring SK,Grossi CE,et al.Patients with Condyloma acuminatum exhibit decreased interleukin-2 and interferon gamma production and depressd natural kill activity[J].Jclin Immunol,1987,7:304-311.

[4]李劍峰，章诗富.咪喹莫特的免疫调节机制及临床应用进展[J].医学综述，2009,15（9）：1393-1395.

[5]王强，倪立燕，姚学军.外用咪喹莫特预防尖锐湿疣复发的疗效及其机制[J].中国临床医学，2010,17（6）：919-921.

[6]蒋定文，李楚芳.胸腺五肽研究进展[J].《国外医学》预防、诊断、治疗用生物制品手册，1999,22（2）：70-72.

CO2激光治疗第3篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取该院耳鼻喉科—头颈部外科2011年1月—2016年1月收治的80例声门型喉癌作为研究对象, 根据治疗方式不同, 分成对照组 (传统手术治疗) 和观察组 (CO2激光手术治疗) , 每组有40例患者。80例患者均符合声门型喉癌的诊断标准[1];所有患者均自愿参与研究, 并签订知情同意书;在使用患者的各种资料时, 均获得其同意, 并通过伦理委员会的批准。80例患者术前均予以纤维喉镜、胸部正位及侧位片、喉部CT检查等病理检查。所有患者的临床分型和分期均参考国际抗癌联盟和美国肿瘤联合会联合制定的TNM分期法。对照组:男:女=32:8;平均年龄 (43.58±2.53) 岁;病程2~6个月, 平均病程 (4.32±0.35) 个月;TNM分期:23例T1N0M0, 17例T2N0M0;病理诊断:30例鳞癌, 10例乳状细胞癌;职业:12例白领, 17例工人, 11例农民。观察组:男:女=33:7;平均年龄 (45.05±2.61) 岁;病程2~6个月, 平均病程 (4.25±0.29) 个月;TNM分期:24例T1N0M0, 16例T2N0M0;病理诊断:29例鳞癌, 11例乳状细胞癌;职业:13例白领, 17例工人, 10例农民。比较对照组和观察组声门型喉癌患者的性别比例、年龄、病程、临床分期、病理诊断、职业等临床资料差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 方法

对照组:采取传统手术治疗, 以患者病灶位置、大小、浸润程度为依据, 选择合适患者的手术方式, 如喉裂开术、垂直半喉切除术。观察组:采取CO2激光手术治疗, 仪器由德国Karl-Storz公司提供喉镜, CO2激光仪选择美国40C Lumenis激光治疗仪。患者全麻后, 行气管插管, 使其头后仰并采用头圈固定;在喉镜下经口腔进入咽喉, 并充分暴露术野, 固定好支撑架, 渐渐调整好喉镜, 使术野放大至最佳状态;连接CO2激光仪与喉镜, 采用湿纱布包裹好气管插管, 设置He-Ne激光功率为5~15 W, 采取连续输出的方式自肿瘤外缘3.0 mm起对肿瘤进行整体切除;术中采用蘸有生理盐水棉片清除创面炭化颗粒, 术后观察肉芽组织情况, 并予以抗感染治疗。

1.3 观察指标

观察两组声门型喉癌患者治疗后的情况, 统计并发症发生率、1年复发率、3年复发率、5年复发率。

1.4 统计方法

采用SPSS20.0软件对数据进行处理, 计数资料用[n (%) ]表示, 进行χ2检验。若P<0.05, 则为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 比较观察组和对照组声门型喉癌患者治疗后并发症发生情况

观察组声门型喉癌患者治疗后无1例患者出现任何并发症, 并发症发生率为0.00%;对照组声门型喉癌患者治疗后出现3例切口感染, 2例咽瘘, 3例吞咽功能障碍, 2例呼吸功能障碍, 并发症发生率为25.00%, 观察组并发症发生率显著低于对照组, 见表1。

2.2 比较观察组和对照组声门型喉癌患者治疗后生存情况

观察组患者的1年复发率、3年复发率、5年复发率分别为0.00%、10.00%、20.00%, 对照组患者的1年复发率、3年复发率、5年复发率分别为15.00%、27.50%、45.00%, 观察组患者的各项复发率均显著低于对照组, 具体结果见表2。

3 讨论

声门型喉癌属于恶性肿瘤, 其早期临床表现主要为声音嘶哑、痰中带血。声门型喉癌的病因比较复杂, 其诱导因素主要为环境污染、吸烟酗酒、有害化学气体刺激等[2]。

临床中治疗肿瘤疾病的方法主要有手术治疗、化疗、放疗等[3], 其中喉癌的临床治疗主要以手术治疗为主。传统手术治疗喉癌的术式主要有喉裂开术、垂直半喉切除术[4], 虽然能够取得一定的临床疗效, 但是手术创伤性大, 且需要切开气管, 长期留置鼻饲管, 甚至有患者需要终身佩带气管套管[5], 术后容易发生各种不同的并发症, 如切口感染、咽瘘、吞咽功能障碍、呼吸功能障碍等, 不仅严重影响患者的预后及生活质量, 还加重其医疗负担。

CO2激光手术治疗喉癌无需切开颈部气管、手术创伤性小、术中出血量少、医疗费用低, 并能够最大程度保全喉功能[6], 在喉镜下行手术操作术野清晰、准确率高、手术时间短、患者术后康复快速, 上述优点使得CO2激光手术越来越受到广大患者的青睐。分析其原因在于CO2激光手术的适配系统穿透力小, 不易损伤组织, 还具有良好的止血作用[7], 有效避免因出血引起的肿瘤细胞种植及扩散。

该研究中, 采取CO2激光手术治疗的观察组与采取传统手术治疗的对照组相比较, 无一例患者发生并发症, 并发症发生率 (0.00%) 显著低于对照组并发症发生率 (25.00%) , 而1年复发率、3年复发率、5年复发率均显著低于对照组 (P<0.05) 。国内张庆翔等[8]报道采取CO2激光手术治疗的声门型喉癌患者5年局部控制率90.27%, 5年生存率89.42%。该研究中观察组患者的5年复发率与上述报道中的患者的5年局部控制率的研究意义及结果基本一致, 均证实了CO2激光手术治疗声门型喉癌的效果确切。该文在CO2激光手术治疗声门型喉癌患者的生存率方面还有待进一步研究。

综上所述, CO2激光手术治疗声门型喉癌, 不但临床效果显著, 而且使用安全可靠。

参考文献

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[7]李阳阳, 王东海, 孟祥远, 等.CO2激光在喉癌前病变中的应用[J].中国耳鼻咽喉头颈外科, 2013, 20 (6) :290.

CO2气体保护焊技术的现状及发展第4篇

关键词自动化;智能化;柔性化

中图分类号TG434.5文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0131-01

1概述

CO2焊是上世纪50年代初期发展起来的一种高效焊接技术,它是目前应用最广、发展速度最快的一种焊接方法。与其它电弧焊相比,具备高效、低成本、抗氢气孔能力强,适于薄板焊接、易于全位置焊等优点,广泛用于低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接。

2CO2焊存在的问题

我国经济的不平衡性决定了焊接技术发展的多样性。虽然我国在CO2焊设备、焊接材料和焊接工艺上取得了较大成就,而且在很多行业得以应用,但目前仍存在一些问题和不足:在焊接过程中产生的金属飞溅较多,焊缝成形质量不好,特别是焊接规范参数不匹配时,飞溅更严重,飞溅不但增加焊接成本,而且易造成送丝不畅,影响电弧稳定性,使劳动条件恶化,不利于实现自动化;不能焊一些易氧化的金属材料;因为是靠气体保护,所以对周围环境要求较高;弧光辐射较强,易对人体造成伤害。而这些最终还是由于设备和焊接材料所决定。

2.1焊接设备

盡管国内焊接生产机械化、自动化程度已达20%,个别大、中型企业可达40～45%,但这个比例与工业发达国家相比仍存在很大差距。国产自动和半自动CO2焊机性能、品种和质量不能满足用户的需要,制造水平还停留在国外70年代的水平;机械化、自动化专用成套焊接设备和弧焊机器人的设计及制造技术落后、生产能力低;焊接自动化水平低,目前应用数量也比较少,一是行业不均,二是地区差异大;设备复杂,需要专业人员维修。

2.2焊接材料

我国焊接材料的生产和使用有以下特点:一是90%以上为焊条,实心、管状焊丝比例低,二是应用行业的焊接技术发展不平衡。CO2焊的焊接材料主要有CO2气体和焊丝。而目前国内还没有专业生产焊接用CO2气体,市售多为酿造厂、化工厂的副产品,水分含量高,影响焊缝的塑性,甚至造成气孔产生。国产焊丝质量不高、规格单一,不能满足不同用户的要求。尤其是生产效率高、工艺性能好、焊接质量优良、生产成本低、开发品种方便的管状焊丝的品种和质量不能满足生产需要,自动焊生产线所需的管状焊丝目前大部分还是依赖进口。

3CO2焊的发展趋势

随着科学技术的发展及工业的进步,对焊接技术和焊接质量不断提出新要求,市场希望研究出能满足各种金属材料、不同结构形式、不同使用性能的焊接方法,同时还要求更好地实现焊接过程自动化,提高焊接生产率、降低焊接成本。另外,社会需求的个性化越来越突出,这就要求产品更新换代快,相应要求生产设备、工装柔性化。现代焊接自动化的主要标志是焊接过程控制系统的智能化、焊接生产系统的柔性化以及焊接生产系统的集成化。

3.1设备

CO2焊机将向结构简单、操作及维修方便、适应性强、焊接性能稳定优良、自动化水平高、通用化方向发展。

目前一个重要发展方向是CO2焊机控制的智能化和自寻优,智能控制与有关控制技术的有机结合,将使短路过渡电弧与熔滴过渡控制的性能进一步提高,也是目前研究和发展的热点。随着电子化和计算机技术的发展,弧焊电源的微机控制、智能化将不断发展。普通CO2焊机在调节焊接规范参数时,先调焊接电流,再微调电弧电压,调节程序较繁琐且不易控制,因此一元化控制将是CO2焊机实现智能化的发展目标,通过大量的焊接工艺试验来确定电弧电压与焊接电流的匹配关系,在焊接电源上采用一个旋钮,实现两个参数的最优匹配。在焊接自动化方面,通过对焊接过程信息实时采集、处理、分析和决策,实现对焊缝的跟踪控制。

逆变技术具有高效节能、重量轻、体积小、良好动特性、设备维修费用低等特点,因此将是CO2焊焊接电源的最新发展方向。

对传统焊机实施再制造利用也是目前改进的一个方向:通过控制短路过渡时的电流、电压波形,达到减少飞溅、改善焊缝成形质量的目的;通过改变电路结构,降低空载损耗,达到节能目的;通过材质强化手段,达到延长使用寿命目的。改造利用的成本相当于新生产产品的40～60%,因此对传统焊机实施再制造利用尤其适用于目前中国国情。

总之,在新产品设计时采用绿色设计,达到优质、高效、节能、节材、安全、环保的目的。

3.2焊丝

CO2焊的主要焊接材料——焊丝包括实心焊丝和管状焊丝。实心焊丝也正在向低成本、改善焊缝成形、减少飞溅方向发展,国外已经研制出焊丝外表面涂一层防锈降飞溅涂层代替表面镀铜工艺。而管状焊丝作为高科技材料科学的结晶,它的出现和发展适应了焊接生产向高效率、低成本、高质量、自动化和智能化方向发展的趋势,而且还方便调节配方,达到减少焊接有害气体、发尘量的产生。

无缝管状焊丝的制造工艺虽然较有缝管状焊丝复杂,但由于其表面可以镀铜、熔敷金属中氢含量少,药芯在管内不受潮,兼有管状焊丝良好的焊接工艺性能和实心焊丝的使用性能,是进行自动焊或半自动焊的理想材料,并可进行全位置焊接,是很有发展前途的一种焊接材料。

金属芯管状焊丝是近年来国际发展的新趋势,目前日本和美国已把少渣型金属芯管状焊丝作为研究和发展的重点之一。它既有渣量少的实心焊的长处,又兼备高熔敷速度、低飞溅型管状焊丝的优点,而且氢含量很容易限制在很低的水平,使抗裂性能得到提高,金属芯管状焊丝与实心焊丝或普通的管状焊丝相比,生产效率高、焊缝质量好、填充金属的费用低,减少了清理费用。

纳米技术作为近年来科学上的重大发现之一,已成为许多学科研究的热点,它打破了微观与宏观世界之间难以逾越的严格界限,使科技人员从新角度和高度重新认识客观世界。将特定的纳米材料加入到焊丝中,利用纳米材料的体积效应和表面效应,提高电弧稳定性和焊接电流密度,清除氢、氧等有害元素对焊缝质量的影响。另外,选择特定的金属纳米晶粒作为合金元素过渡到熔池中,可提高焊缝中有益元素的含量,改善焊缝的化学成分,达到调节焊缝力学性能的目的。由于纳米材料的体积效应,在相同条件下,可加快熔滴过渡频率,使焊缝熔敷金属增加,从而有效提高焊接效率。金属纳米材料具有高导电率和高扩散性,加入到焊接材料中可以改善熔池内熔敷金属的扩散、浸润情况,对于流动性差的母材,可以有效改善焊缝成形,防止局部过热引起的缺陷。

随着新型制造工艺的出现,管状焊丝的开发和推广必然会有较大的突破,以适应焊接自动化的发展。

4结论

随着能源的发展,加强产、学、研结合,充分运用新型科技成果,实施绿色产品设计,提高CO2焊技术的发展,改善焊缝成形、减少飞溅,促进其智能化、自动化水平,进一步扩大其应用范围。

参考文献

[1]俞建荣,张卫义,蒋力培.CO2气保护焊机的发展现状[J].焊接技术,2001,(1):29-30.

[2]方长生.无缝药芯焊丝用钢管的发展前景及研制[J].焊接技术,2001,(1):32-33.

纵流CO2激光器激励电源第5篇

关键词：气体激光器,CO2激光器,推挽式开关电源

一、引言

气体激光器,其工作物质是气体的原子,分子或离子。这种激光器最大的优点是相干性好,它可以在连续工作状态下获得很大的功率;也可以在脉冲状态下工作,使瞬时输出功率得到显著增加。CO2激光器是一种分子激光器,它的工作波长为10.6um,可以产生很大的功率,在工业上有着广泛的应用。

CO2激光器的工作电压上万伏,传统的电压是从220伏、50Hz的电网上以工频变压器直接升压来获得,变压器初级绕组上千匝线圈,次级绕组上万匝线圈,体积比较庞大,重量沉重,铜、铁的损耗都很严重,效率比较低。所以,用开关电源取代传统的工频电源是电源技术的必然发展。

开关电源是一种效率比较高的电源变换器,因其功率元件工作在饱和导通和截止两种开关状态而得名,相对于线性电源,开关电源有很多优点,最大的优点是,它在高频状态下工作,不需要工频变压器,初级绕组和次级绕组的匝数可以大大减少,而且铁芯磁性材料的体积也可以减小,这样既节省原材料又缩小了体积。与此同时,由于功率器件工作在饱和导通和截止状态,因此大大减少了功率晶体管上的功率损耗,更不需要大体积的散热器。

激光加工在许多领域都有着广泛的应用,例如:飞机制造、电子工业钢铁、船舶等等,其发展前景是非常广阔的,很多国家都竟相发展。

采用激光加工技术的设备都运用了开关电源这项技术,从而可以很大程度上提高激光加工设备的性能,一定程度上使其体积大大减小,效率大大提高。

开关电源的另一个特点是绕组匝数减少,直流电阻变小,可以用于大功率、大电流的输出,比如计算机电源,要求5V,100A输出,用工频变压将很难获得如此大的电流。

随着半导体集成电路技术的飞跃发展,开关电源的专用集成电路不断涌现出来,脉冲CO2激光器电源即是利用开关电源的上述特点,使CO2激光器电源在保证大功率的前提下使之更小型化,体积和重量都大大减小。同时在某些应用中如打孔,切割,焊接,雷达等需要时间极短,瞬时功率极高的脉冲激光。采用脉冲供电,使激光输出也是脉冲的,这种电源供电产生的激光比同类器件连续运转的输出功率大2个数量级,可以用来进行激光加工。

二、激光电源的系统设计

(一)主要技术指标。

输入电压:V1=220V 输出电压:V2=12KV

输入电流:I1=0.57A 输出电流:I2=8m A

输入频率:AC50HZ 输出功率:100W

(二)连续辉光放电气体激光器对整个电源系统的要求。目前,连续输出的CO2激光器的主要激励方式是直流高压辉光放电激励,这种放电激励具有以下特征:第一,传导电流的范围控制在0.001~0.1A,管压降由管长和放电电流决定,一般控制在几百伏到几千伏的范围内,辉光放电一般在小电流、高电压的状态下工作。第二,存在比较高的阴极位降,管压降的很大一部分消耗是由于阴极位降。整个过程中,阴极发射电子的是由于正离子轰击阴极形成,存在比较强的阴极溅射。所以,在灯管的制作和运行中应该尽量降低阴极溅射。第三,激光管在正常的辉光放电下运行,它的伏安特性呈现负阻性。所以,要想使激光管处于稳定的工作状态,必须在设计电源时对其外特性进行合理的设计。具体要求如下:一是激光器的空载端电压必须达到击穿电压时,激光管才能进入正常的辉光放电状态。例如:直管式CO2激光器,每米击穿电压为15~20KV。这里必须特殊强调的是,随着激光管的老化,击穿电压会增加。二是当激光管击穿后,电源应该能够保证供给放电管正常工作时所需要的电压和电流,使其伏安特性在正常的辉光放电区域呈现负阻性。一般情况下,这类电路应该采取整流措施。三是在一定范围内,气体激光器的输出功率与电流的平方成正比,因此其输出功率很大程度上取决于放电管的电流强度。但是如果电流不断增大,输出功率又会呈现下降趋势,所以,一些对输出功率稳定性要求比较高的激光系统,应该采用恒流调节。四是激光电源的电压和电流应该具有一定的调节范围,并且调节范围的下限应该是激光放电管的维持电流,这样就可以使激光电源使用更普遍。而维持电流又由激光器的负阻特性和整流电阻决定。电源的输出功率为激光管的阴-阳极之间的等效功率。对于CO2激光器,最小维持电流为10~20m A。电源的调节上限为略大于激光管的最佳工作电流。

具有电感-电容变化器电路,其最大特点是输出电流与负载阻抗的变化无关,可视为恒流源。相对激光管,电源的动态内阻很大,外特性与激光管的伏安特性很好匹配,甚至允许负载处于短路状态,因此,激光电源主回路中不必接入限流电阻。

气体激光器电源的特点:气体激光器的工作物质是气体状态的原子、分子或离子。利用不同的气体可以产生许多种不同波长的激光。气体激光器的优点是相干性好。

一般情况下,大部分的气体激光器其泵浦主要是靠其工作物质的气体放电来实现的。而气体放电又具有负阻性,也就是放电电流增大,放电电压减小用公式表示为:U=f(I),式中综上所述,气体激光器电源必须既能产生气体放电所需要的触发电压,又能供给放电管正常工作时所需的电流和电压。同时,在电源输出端接激光器时要串联一个阻值比较大的电阻,以消除负阻性的影响。

(三)激光电源的详细设计。该电源的输出具有高电压、小电流的工作特点,其电路基本分为四个部分:整流滤波电路、LM3524控制电路、推挽式开关电源、高压触发电路

1.整流滤波电路的设计。首先经过调压电路来输出交流电压,然后用桥式整流电路把其变成脉冲直流电压,最后再用稳压电路滤掉叠加在直流上的交流成分,获得比较平稳的直流电压。

2.高压触发电路。工作原理:经开关电源升压,此时的电压不足以使CO2电离,需对其进行高压击穿。开关电源升压后,电容存电,当其存电快满时,比较器393B输出一个上升沿高触发脉冲,使可控硅导通并维持,此时,电容经变压器放电,选取变压器线圈可使其再次升压,从而达到CO2激光器击穿电压。

3.整体电路图。见图1。

4.电源的调试及整个电路的散热。对于散热,主要是开关管和磁芯产生的。可以通过电流的效率初步确定散热片的大小。一般情况下,开关电源的效率可以做到80%,所以,开关管的温升并不明显,只处于微热的状态,这部分热量可以不作考虑。

(四)水冷系统及箱体的设计。

1.水冷系统。任何激光器在工作的时候都需要对激光工作物质进行冷却,以达到保证激光器正常安全运行的目的。因此,我们需要采取一定的冷却措施,在诸多冷却方式如液体冷却、气体冷却、传到冷却中,最常用的冷却方式是液体冷却。那么,我们选用什么冷却液呢?从热交换的角度来考虑,水是目前为止最好的。因为水比其它冷却液的比热和热导率都高,而且粘度是最低的。同时还具有在强紫外辐射下化学性能稳定的优点。激光器可以采用直接流动水冷却,也可以采用包括液体泵、热交换器和容器的闭合回路冷却系统。而一般的冷却系统还包括粒子过滤器、水软化器、流量计等等,显然,这种冷却系统要简单的多。整个系统循环过程为:水从容器流到离心泵,通过热交换器,进入激光头,再回到容器。

2.箱体。根据激光管、电源、水箱及电磁泵的体积,设计出该激光电源的箱体。

三、结语

从整个设计可以看出,相比较于传统的市电升压CO2激光器的电源,本电源具有很多特点。一是体积小,重量轻,效率高,成本低.按本电路设计的CO2激光器电源,成本比其他同功率电源减少了50%~75%,效率控制在80%~90%之间,相比较而言,提高了2.86倍。二是整个电源的动态电阻比较大,也就是外特性比较软,这一特性使其非常适用于气体激光电源。经过实验的证明,这种电源在不加限流电阻的情况下,就可以使激光器稳定工作。三是该电源本身具有很强的稳流特性,当输入的电压一定时,电压每变化1KV,电流的变化值仅为0.83~1.25。由此可见,如果电源的输入端稳定输入,那么便可以获得稳流输出。四是在激光器起辉的时候,根本不会产生冲击电流,这样就可以大大提高元器件的使用寿命。五是该电源自身还具有一项特殊功能—短路自保。根据实验的情况,这一设计是气体激光器电源小型化的一个发展方向,由于这种电源不怕短路,既可工作在高压小电流状态,也可工作在低压大电流状态,只要参数元件合适,这种电源可用于各类气体激光器。

参考文献

[1]梁国忠,梁作亮.激光电源电路[M].北京:国防工业出社,1997:40~45,133~138

[2]张占松.高频开关稳压电源[M].广州:广东科技出版社,1992:4~6

[3]T.Sakai,K.C.So,Z.Shen and T P Chow.Modeling and characterization of SIPOS passivated,high voltage,N-and Pchannel lateral RSURF type DMOSFETs[J].Proc.of ISPSD,1992:288~292

[4]D.Jaume,G.Charitat,J.M.Reynes and P Rossel.High-voltage planar devices using field plate and semi-resistive layers,IEEE Tran[J].Electron Devices,1991,1:1681~1684

[5]康华光.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1979:100~102

[6]J.S.it,Dan Kinzer and Niraj Ranjan.1200V high-side lateral MOSFET in junction-isolatedpower IC technology using two field-reduction layers[J].Proc.of ISPSD,1993:230~2235

CO2激光治疗第6篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选择2010年05月~2012年05月期间, 我院收治的符合痤疮凹陷性瘢痕诊断标准的46例患者。患者的年龄普遍在19岁~37岁之间, 平均年龄是26.25±3.04岁;女性患者19例, 男性患者27例;病程大约在3.5年~6年之间, 平均病程为4.21±0.35年。46例患者中, 瘢痕的部位以两颊和额部为主, 其中, 轻度瘢痕患者13例, 中度瘢痕患者24例, 重度瘢痕患者为9例。

1.2 方法

1.2.1 在手术治疗前, 全部患者都要签署激光治疗的知情同意书, 并照相。

1.2.2 手术准备阶段, 医护人员要仔细的清洁患者的面部, 并采用5%的复方利多卡因乳膏外用进行局部麻醉, 然后用保鲜膜进行1h的封包处理。

1.2.3 手术时, 全部患者均使用CO2激光治疗仪 (JZ-3D型, 激光波长为10.6um, 能量输出大约为125mj~1kj, 南京, 大族医疗设备有限公司) 当中的点阵换肤系统进行治疗。选择100焦距的手具进行治疗, 并将点间距控制在1~3mm之间, 能量输出控制在20~60m J。扫描时采用圆形与方形结合, 并依据患者凹陷性瘢痕的大小情况来进行扫描范围的选择。治疗时间为每4周进行一次扫描, 连续治疗4次。

1.2.4在治疗结束后, 要立即用胶原蛋白贴对患者进行外用冰敷, 且每日3次外用红霉素眼膏。

注意事项:患者要严格保持患者治疗创面的清洁情况, 并包括创面1周内的干燥。对由药物以及渗出物所形成的痂皮, 要等其痂皮自行脱落, 切记人工撕脱。

1.2.5 激光治疗后, 患者要严格防晒, 并戒烟酒和刺激性食物, 保持饮食的清淡。

1.3 观察标准

1.3.1 显效:

患者的瘢痕明显呈现平整, 无视觉凹凸感, 颜色与周围正常皮肤的相近度>75%, 患者对疗效满意。

1.3.2 有效:

患者的瘢痕较为平整, 存在一定的视觉凹凸感, 颜色与周围正常皮肤的相近度>50%, 患者对疗效较为满意。

1.3.3 无效:

患者的瘢痕在平整度、视觉凹凸感、颜色方面都没有明显的改善, 存在明显的色素沉着, 患者对疗效不满意。

1.4 统计学分析

利用SPSS软件包对患者的临床诊疗效果进行数据统计和分析。当P<0.01时, 比较差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者术后治疗情况比较

手术后, 对患者治疗情况进行比较分析, 结果显示:46例痤疮凹陷性瘢痕患者在经过超脉冲CO2点阵激光治疗后, 显效人数为31例, 占67.39%;有效人数为15例, 占32.61%;无效显效人数为0例, 占0%;总有效率为100%。各项比较存在显著性差异, 具有统计学意义, P<0.05。详细情况见表1。

2.2 不良反应比较

结果分析显示, 46例患者中有5例产生了一次性色素沉着, 但经过及时的处理后已经消退。全部患者均没有出现新生瘢痕等较为严重的并发症。

3 讨论

痤疮凹陷性瘢痕主要指的是由痤疮引起的一系列凹陷性的疤痕, 它的主要发生区域在患者的两颊和额部, 对患者的面部美观和心理都造成极大的负担。经治疗结果分析显示, 在痤疮凹陷性瘢痕临床诊疗中, 应用超脉冲CO2点阵激光进行治疗, 其总有效率高达 (100.0%) , 且无明显的并发症, 患者的满意度高, 因此, 超脉冲CO2点阵激光治疗是痤疮凹陷性瘢痕的一种理想、有效的临床治疗方法。

参考文献

[1]吴余乐, 燕淑美, 厉建鸣, 戎惠珍, 周展超.高能量脉冲CO_2激光修复面部凹陷性痤疮瘢痕的疗效与汽化深度[J].中华医学美学美容杂志, 2012, 01 (24) :29-31.

[2]刘艳华, 杨慧兰, 陈胡林, 廖春, 李雪梅.脉冲CO_2点阵激光治疗痤疮瘢痕不良反应及并发症分析[J].中国美容医学, 2013, 01 (06) :84-86.

[3]赵广琼, 骆丽, 陈思瑜, 谢彩英.点阵CO_2激光治疗痤疮凹陷性瘢痕42例[J].中国激光医学杂志, 2013, 02 (07) :117-118.

[4]王琪海, 黎冻, 周翔, 莫海雁, 肖翔辕, 韦洁.Nd:YAG激光和CO_2点阵激光治疗面部痤疮凹陷性瘢痕疗效比较分析[J].中国美容医学, 2010, 10 (08) :1506-1509.

CO2激光管伏安特性测量方法第7篇

1台使用160cm CO2激光管的雕刻机,最大输出电流为28mA,而新装配的1台同规格的雕刻机最大输出电流仅为6mA。将2台雕刻机上的CO2激光管互换后,原最大输出电流为28mA的雕刻机仅能输出6mA;原最大输出电流为6mA的雕刻机却能输出28mA。这说明激光管的性能与激光电源不匹配。

由于生产工艺的原因,CO2激光管的伏安特性离散性较大,甚至超出技术要求的上下限,这为雕刻机整机的调试工作带来不便。

2伏安特性的测量

CO2激光管伏安特性的测量是在激光雕刻机上直接进行,只要把高压直流电压表的2个探头分别夹在CO2激光管正、负端子上即可。在运动控制卡上设定CO2激光管电流,从3～32mA由小到大依次给定1个电流值,每给定1个电流值,就测量1次CO2激光管两端电压,其伏安特性曲线很快就可绘制出来。按照此办法绘制出的最大输出电流为28A的CO2激光管伏安特性曲线如图1中曲线Ⅰ所示。

由于另一根CO2激光管在原雕刻机上最大输出电流仅为6mA,调换试验后分析,可能是由于该CO2激光管的触发电压值高于原来那根CO2激光管,导致原雕刻机上激光电源输出电压达不到该CO2激光管的触发电压值。将该激光电源换成180cm CO2激光管的电源后,输出电流升到28mA,所测伏安特性如图1中曲线Ⅱ所示。

2根CO2激光管的触发电压和满载工作电压的技术要求、实测值见表1。由表1可知,2根CO2激光管完全不符合激光管的技术要求,因此都不适用于原激光雕刻机,必须改变相关环节的性能参数,尤其是激光电源的输出功率需与激光管匹配。重新设定运动控制卡的输出功率百分比和运动速度等参数,反复试验几次并加以比较,以获取最佳匹配效果。

3高压直流电压表

工作上需要1块直流高压电压表,以便随时知道用电器电压,但这类表市价高。自制1块无源型式电压表(如图2所示),其体积小、重量轻、使用方便,有优于±5%的精度指标,且不易受电磁干扰的影响。

图2中5个电阻与直流电流表A串联,然后分别接到待测电压两端。由于电阻R1～R5采用RI80-3型,电阻值为200MΩ的高压电阻,因此该电压表的内阻为1 000MΩ,即50μA的电流表满量程是50kV。该电压表每一大格是10kV,每一大格中又有5小格,因此每一小格是2kV。高压电阻的误差不大于±2%,电流表的误差不大于±2.5%,所以即使各种误差完全同向相加,该自制电压表实际总误差也将优于±5%。

5个高压电阻用铜铆钉固定在环氧玻璃布板上,环氧玻璃布板则用螺钉支撑在塑料机箱内,电阻R1和电流表A引出端的测量线采用50kV高压线,因此,导电元器件与机箱间需具备良好的绝缘性能。测量端子为红、黑两个鳄鱼夹,在待测电器开机前,把鳄鱼夹夹在待测端子上,然后再开机看电流表指针指示值。

需要注意的是,无绝缘的裸露连接点(包括紧固件中的螺钉螺帽)间应拉开距离,最高与最低电压端之间最小距离应不小于60mm。可将连接点或整板用环氧树脂灌封固化,以防高低压电位间的弧光放电。

4结束语

CO2激光治疗第8篇

1 资料与方法

1.1 临床资料

43例均为门诊患者, 激光治疗前进行过药物或其他方法治疗效果均不显著, 临床症状明显。其中男19例, 女24例, 最小年龄11岁, 最大年龄40岁;病程最长5年, 最短2个月。常见临床症状为咽喉灼热、干痛、异物感, 刺激性干咳等。查体:可见咽喉部黏膜增生或伴黏膜充血, 咽后壁淋巴滤泡增厚, 突出于黏膜表面。

1.2 治疗方法

采用JD W-B型氦氖激光理疗仪, 波长0.632 8μm, 最大输出功率35 m W, 输出方式:光导纤维输出;联合应用CO2激光治疗机, 输出功率0~3 W连续可调, 波长10.6 m, 光斑直径0.4 cm~0.9 cm.开始使用H e-N e激光局部照射治疗, 每日1次, 每次15 m in, 共5次, 随后行CO2激光治疗。嘱患者取坐位, 令患者张口仰头, 用压舌板暴露咽后壁, 用1%地卡因溶液做咽部表面喷雾麻醉, 将激光刀对准咽后壁淋巴滤泡进行烧灼, 使肥大增生的淋巴滤泡汽化, 深度要低于周围组织黏膜。术毕用庆大霉素和地塞米松对局部进行超声雾化吸入, 并用含漱剂漱口, 清洁口腔, 每1 h含漱1次, 连续10次, 应用5 d.CO2激光烧灼术毕仍用H e-N e激光局部照射治疗, 方法同上, 每日1次, 照射10 d.

2 结果

本组患者经H e-N e激光局部照射加CO2激光烧灼治疗后, 1次烧灼治愈26例, 2次烧灼治愈13例, 其余4例1次治疗后症状、体征明显改善, 未接受2次治疗。治愈患者近期随访未见复发。

3 典型病例

患者, 男, 40岁, 因咽干灼痛, 咽部有异物感伴刺激性干咳1年余, 曾多次应用中西药物治疗及咽部雾化治疗, 未见明显疗效, 加重1个月来我院就诊。查体:一般情况良好, 咽后壁黏膜慢性充血, 淋巴滤泡增生, 连成1 cm×1.5 cm大小赘生物, 高出周围正常黏膜组织, 先行H e-N e激光局部照射3 d后进行CO2激光烧灼治疗1次, 术毕庆大霉素、地塞米松喷雾, 继续H e-N e激光局部照射, 每日1次, 每次15 m in, 照射10 d, 半月后查咽后壁黏膜光滑无充血, 自觉症状消失, 随访至今无复发。

4 体会

慢性增生性咽炎是临床上常见病、多发病, 以往应用中西医治疗只能减轻症状, 不能彻底治愈, 而且病程较长, 易反复发作。应用CO2激光, 由于聚焦后光斑小, 光能量高可迅速使病变组织炭化, 破坏病变组织。H e-N e激光照射治疗是通过光热生物效应直接作用于真皮层的神经末梢感受器, 起到刺激作用, 可使局部血液循环及淋巴循环增加, 改善局部新陈代谢, 改善局部组织营养供应, 使咽部血运增加, 新陈代谢加快, 消除黏膜水肿, 减少渗出, 加速上皮的再生, 使炎症消退, 从而产生镇痛作用, 加速伤口愈合。

CO2激光治疗第9篇

关键词 CO^{2排放网格数据；城市；特征分析}

中图分类号 X321 文献标识码 A 文章编号 1002—2104（2012）10—0151—07 doi：10.3969/j.issn.1002—2104.2012.10.022

基于高空间分辨率的CO^{2排放空间分异特征研究是全球和区域CO^{2排放研究的一个重点和热点问题，尤其是当前CO^{2减排责任区域分解和跨区联合控制成为碳减排的关键问题时，这一问题更显得重要。我国当前没有针对城市的较为完整的能源统计数据，因而全国所有城市几乎无法获取一致性和准确性较好的CO^{2排放数据，严重制约了在城市层面开展CO^{2排放特征的分析和研究。本文基于全球0.1°网格的CO^{2排放空间数据，探讨和挖掘中国城市CO^{2排放特征。}}}}}}}

1 国内外研究进展

国际上基于CO^{2排放空间数据开展了很多研究。Akimoto等人基于亚洲地区1°×1°的空间数据，研究了CO^{2及SO2等污染物的区域分布特征和热点地区，并且探讨了CO^{2和SO2排放的空间相关性[1]；Andres等人利用行政区划数据和人口数据，建立1950—1990年的全球1°×1°的CO^{2排放空间数据，分析了全球不同区域的CO^{2排放增长特征，发现城市地区是增长的热点，同时CO^{2排放在空间上有南移的趋势，其原因可能是亚洲国家排放的快速增长[2]。Doll等人利用夜光数据和统计资料，建立全球1°×1°的CO^{2排放、地区生产总值（GDP）和人口等空间网格数据，并且分析了三者之间的空间相关性，发现CO^{2排放和GDP的相关性很强，并且高于CO^{2排放和人口的相关性[3]。Rayner等人利用经济、人口以及夜光等数据，构建了全球025°CO^{2排放数据，分析了全球CO^{2排放的分异特征[4]；Oda等人利用全球点源（企业）数据和夜光数据，建立全球1 km×1 km CO^{2排放网格数据，并且分别在全球、区域和城市尺度上探讨了CO^{2排放的空间特征[5]。}}}}}}}}}}}}}

国内CO^{2排放空间特征研究主要是基于各省的排放数据，基于网格数据开展人为活动CO^{2排放的研究很少。张雷等人在省级尺度上评价中国CO^{2排放的空间特征，并从时间尺度上分析了东部、西部和中部的排放趋势[6]。郑林昌等人以CO^{2排放和GDP等建立综合指标体系，评价各省低碳经济发展水平，在空间上得到“东高西低”、“南高北低”、“局部跳跃”的格局特征[7]。肖黎姍等人研究了中国1990—2007年各省CO^{2排放的时空分布格局和聚集程度，认为CO^{2排放在局部空间上有高值的聚集现象[8]。姚奕等人基于中国各省面板数据，通过Moran I指数研究碳排放强度（单位GDP的CO^{2排放）的空间特征，发现各省的碳排放强度存在着显著的空间相关性[9]。赵云泰等人采用Moran I指数研究中国各省碳排放强度，结论也是呈现正相关的空间集聚分布[10]。}}}}}}}

国内研究由于受数据限制，所以很难进一步开展全国更高空间分辨率的CO^{2排放特征分析。我国CO^{2排放受能源利用形式影响很大，而能源利用特征受资源禀赋影响，跨省/区聚集现象非常明显，而基于省级尺度的空间分析很难探究较为清晰、准确的区域格局特征。本研究采用EDGAREuropean Commission Joint Research Centre， Netherlands Environmental Assessment Agency. Emission Database for Global Atmospheric Research （EDGAR）.2012数据库中的全球0.1°网格（中纬度地区约10km）的CO^{2排放数据，结合我国城市层面的人口经济统计数据，深层次挖掘我国城市CO^{2排放空间分异特征。}}}}

蔡博峰：基于0.1°网格的中国城市CO^{2排放特征分析}

中国人口·资源与环境 2012年第10期2 研究数据和研究方法

2.1 研究数据

EDGAR数据库是欧盟和荷兰环保局联合开发的全球污染物和温室气体排放空间网格数据库，当前已经更新至EDGAR version 4.2版本，该数据库是迄今为止全球水平上空间精度最高的温室气体排放数据库。数据库中温室气体排放源分类完全依照IPCC分类体系，其中CO^{2排放源包括能源燃烧排放（1A）、逃逸排放（1B）、工业过程排放（2A、2B、2C）和生物源排放，本研究中仅采用前三项，不包括森林碳汇和生物质燃料排放。EDGAR数据主要来源于IEA（国际能源署）的排放点源数据库和全球能源统计数据，并接结合全球人口分布、土地利用/覆盖、道路网络等数据完成空间网格化。EDGAR数据已经在全球、区域和国家CO^{2排放研究[11—13]，以及城市污染物和CO^{2排放研究[13—14]中发挥着重要的作用，并且是IEA每年全球CO^{2排放统计公告的重要数据来源[15]。蔡博峰曾利用中国各省能源利用CO^{2排放数据和EDGAR数据中的能源利用CO^{2排放数据进行比对，整体而言，EDGAR数据和能源平衡表得到的CO^{2排放在各省水平上有很好的一致性。但由于EDGAR对中国排放点源数据的获取精度有限，同时，由于中国各省能源统计加和要高于全国能源总消费水平，而EDGAR是通过IEA计算的各国总CO^{2排放量来控制国家层面的数据精度，从而导致基于各省能源统计计算的各省排放数据结果整体略高于EDGAR数据[16]。但EDGAR数据库依然是迄今我们可以利用的公开的温室气体空间数据集，并且其较高的空间分辨率，对于我国CO^{2排放空间分析具有重要的意义。}}}}}}}}}

我国当前缺乏全国城市层面CO^{2排放分析，主要是受}

城市能源统计数据不足制约。而利用EDGAR数据结合城市GIS矢量数据，可以较为准确地计算出全国每个城市CO^{2排放水平，并且由于采用统一数据源，因而城市间数据一致性和可比性较强，非常有利于开展统计分析研究。中国城市2008年人口、经济数据来自《中国城市统计年鉴2009》（地级及地级以上城市共287个），为了空间分析的方便，将其他非地级市区域（民族自治州、盟、地区等）也做城市处理，共计62个，其人口经济数据来自各省2009年统计年鉴。因而，本研究中所涉及的城市共计349个。}

2.2 研究方法

本文主要采用空间自相关分析方法分析中国CO^{2排放空间特征及与城市空间分布关联性，同时基于城市CO^{2排放数据和人口、经济数据，进行相关分析、环境库兹涅茨曲线（EKC）检验和空间聚类分析。}}

（1）CO^{2排放空间自相关分析。以全局空间自相关指数（Global Moran’s I）和局部空间自相关指数（Local Moran’s I）为测度，分析中国CO^{2排放在空间上的聚集或分散程度，同时探测CO^{2排放的热点地区。全局Moran指数用于分析全国的空间模式，使用单一数值反映空间自相关程度，见式（1）和式（2）；局部Moran指数用于计算不同区域空间单元与邻近单元的相关程度，见式（3）和式（4）。}}}

（1）

其中：I是全局Moran指数，zi是网格i的排放量与平均值（xi—X）的偏差；xi是网格i的排放量，X是属性对应的平均值；wi，j是网格i和j之间的空间权重，n等于总网格数，S0是所有空间权重的聚合：

（2）

由于所分析的是大小一样的网格矢量数据，所以采用共同边界的权重矩阵。全局Moran指数值界于[—1，1]之间，值愈接近1，表明具有相似属性的空间单元集聚程度越强；值愈接近—1表明具有相异属性的空间单元产生集聚。如果接近或等于0，表明空间单元属性属于随机分布状态。Moran指数需要进行显著性检验，以Z（标准差的倍数）确定，当Z< —258 或 > +258时，Moran指数的置信度会达到99%。

（4）

式（3）其中Ii是局部Moran指数，局部Moran指数计算的空间权重、数值特征及显著性检验与全局Moran指数相同。

（2）城市CO^{2排放与社会、经济数据的空间统计分析。由于城市數据样本量大，所以更加有利于挖掘趋势和判断显著水平。采用Pearson相关系数判断CO^{2排放和GDP、人口的相关性，并采用t检验判断相关系数的显著性；利用二次曲线拟合人均GDP和人均CO^{2排放，从空间横向角度判断我国CO^{2排放是否存在EKC。EKC的提出是为了说明随着经济的发展和收入的提高，国家或者区域污染物排放会出现拐点，开始下降[17]。当前较为成熟的EKC分析都先对变量取对数，以便获得更优的拟合关系。本文将城市人均GDP和人均CO^{2排放取自然对数后，以二次函数进行拟合，从而判断其EKC趋势特征。}}}}}

（3）中国城市碳排放特征聚类分析。以人均CO^{2排放和人均GDP为分区指标，在这两个指标构成的二维空间内对349个城市进行聚类，聚类方法采用自组织神经网络模型（SelfOrganizing Feature Maps，SOM）。SOM方法非监督学习能力和非线性求解能力强，可以最大限度满足聚类的内部相似性和彼此差异性原则，并且避免聚类个数的主观设定[18]。}

3 结果与分析

3.1 中国CO^{2排放空间特征}

全国整体CO^{2排放空间格局特点表现为：基本沿着我国人口胡焕庸线分为东部和西部，东部地区明显高于西部地区；东部地区内部，华北平原及上海周边联接成片，其CO^{2排放明显高于其它地区。全国CO^{2排放明显受城市活动影响，网格排放高值区域都是以北京、上海、重庆、成都、武汉、西安、郑州、广州等大型城市为核心的区域。}}}

空间自相关分析计算得到全局Moran指数为027（Z值= 3857，P<001），可以判断，中国CO^{2排放空间格局在0.1°空间分辨率水平上，具有显著的正空间自相关性，即空间上存在显著的集聚效应，而非随机杂散分布。这一结论验证前面直观判断的中国CO^{2排放是以典型城市为聚集的空间分布。}}

局部Moran指数计算结果表明：中国局部区域上存在较为显著的正向空间相关效应，即一些区域的CO^{2排放一定程度上受相近地区CO^{2排放显著影响，地理位置的相邻对地区CO^{2排放具有显著的正向影响。区域正向空间相关效应主要存在于北京、上海、广州、郑州等中国特大城市及其周边，这些城市强烈的经济活动，带动了其周边能源活动强度，从而直接影响区域CO^{2排放。此外，中国局部Moran指数中一些区域存在空间负相关（具有显著水平），非常典型是山西省东南部和安徽省东南部（以黄山市为中心），前者是中国重要的能源输出地，而后者则植被生态保育较好，区域内基本无高能耗、高排放工业。这两个区域都和其周边CO^{2排放形成明显反差。}}}}}

基于0.1°网格CO^{2排放数据分析得到的空间格局特征和肖黎姗等人[8]、姚奕等人[9]、赵云泰等人[10]基于各省CO^{2排放数据进行的空间格局分析结论基本一致。}}

从空间分析可以看出，我国CO^{2排放在空间上受热点城市影响而形成空间集聚格局，一些重点城市直接决定着我国CO^{2排放空间格局，而省级行政区划并没有明显影响我国CO^{2排放空间格局特征，各省内部的CO^{2排放空间差异性都较大。所以基于城市尺度，深入挖掘我国CO^{2排放特征就显得极为重要。}}}}}

3.2 中国城市CO^{2排放特征分析}

图1显示了中国城市CO^{2排放与城市人口、GDP之间的相关性分析结果。两组相关分析的Pearson相关系数都通过显著性检验，说明人口和經济活动强度是影响我国城}

图1 中国城市CO^{2排放与人口经济的相关性}

市CO^{2排放的重要因素。从前面的分析也可以看出，我国CO^{2排放空间格局中的热点城市都是人口、经济大市，和此结论一致。CO^{2排放与城市GDP的相关系数要高于CO^{2排放与人口的相关系数，这一结论和Doll等人的研究结果一致[3]。说明城市CO^{2排放受经济活动强度的驱动要大于受人口增长的驱动。}}}}}

早期EKC研究多采用时间序列数据，但其存在的一个不足是依据历史数据很难推测未来发展趋势，尤其是未来技术进步和能源结构变化。所以许多分析结果都很难发现EKC，例如世界银行早期的研究发现随着收入水平的提高，人均CO^{2排放量呈上升趋势，并不存在转折点[19]；HoltzEakin等人的研究发现人均CO^{2排放的拐点会出现在人均GDP相当高的水平[20]，远远超过了当前研究数据范围。这一问题在中国环境EKC研究中同样存在。我国由于能源统计口径变化等问题，使得时间序列数据一致性很难保证，同时较少的样本数（一般不超过50年）使整体数据质量对个别数据偏差较为敏感，都不利于我国EKC的研究。国际上横向（国家/区域） EKC的研究越来越受到重视[21—22]，因为一些技术扩散、国际/区域贸易等因素可以更加合理地被考虑进来。本研究利用我国2008年349个城市的CO^{2排放和GDP数据，在城市层面上考量我国CO^{2排放的EKC，见图2。二次曲线的拟合方程参数检验见表1，显示了t检验的结果。可以看出，二次曲线拟合参数具有显著性，所以可以认为很可能存在CO^{2排放的EKC。但拟合曲线的二次项系数的置信度仅有90%，这从图2中也可以看出，EKC的拐点很不明显，整体趋势还是人均CO^{2排放随着人均GDP的升高而升高。根据拟合曲线，中国CO^{2排放EKC的倒U型拐点出现3287万元/人的地方，这需要达到一个较高的经济发展水平。}}}}}}}

图2 中国CO^2排放EKC

3.3 中国城市CO^{2排放空间聚类分析}

基于区域CO^{2排放特征和经济发展水平将区域分类，针对不同类型采取不同的政策举措，是CO^{2排放控制的重要措施之一。国内进行碳排放分区研究基本都是基于省级单位，如张雷等人根据CO^{2排放规模分区[6]，肖黎姗等人根据CO^{2排放强度分区[8]，王金南等人根据人均CO^{2排放和人均GDP分区等[23]。但我国各省地域面积很大，各省内部也存在较大差异，根据前面分析，我国CO^{2排放空间格局更多是受重点城市影响和驱动，而并非省级行政区划，所以基于城市进行聚类分区，其结论要比基于省的结论更具有政策针对性。当前尚未有在城市层面开展此类研究。本研究在人均CO^{2排放和人均GDP二维空间中，利用SOM方法对城市进行聚类分区，挖掘我国城市层面碳排放特征，聚类结果见表2和图5，最优分组为6组（初始设定4—10组），聚类结果的显著性检验见表3。可以看出，SOM方法实现了组内差异最小、组间差异最大的原则，并且聚类结果通过F检验（P<001）。需要说明的}}}}}}}

表2 中国城市碳排放特征聚类结果

是，由于人均GDP仅是城市经济活动强度的表征，并不完全代表生活水平和富裕程度，因而，表2中的高经济仅代表人均GDP水平较高，对于一些资源型城市和部分工业城市，其较高的人均GDP并不完全反映社会生活水平。但人均GDP依然是经济发展的重要表征指标。

城市碳排放特征的6组分类中，第一组是“高排放、高经济”组，其特征是人均GDP和人均CO^{2排放都高，这类城市仅8个，包括北京、上海、广州等前面分析到的影响我国CO^{2排放空间格局的热点城市。但值得注意的是，鄂尔多斯和包头也在这一组中；第二组是“较高排放、较低经济”组，其特征是CO^{2排放高，但人均GDP却并不高。这组城市较多，共计89个，主要是我国各省重要的地级市；第三组是“低排放、高经济”组，其特征是CO^{2排放低，但人均GDP高，这组城市是低碳发展比较理想的城市，但这类城市主要是深圳、厦门等东部沿海城市，第二产业以加工工业为主，并且第三产业发达，这组城市较少，仅6个；第四组是“高排放、较低经济”组，其特征是CO^{2排放高，GDP较低，绝大多数是工业型城市；第五组是“较高排放、低经济”组，其CO^{2排放水平较高，但人均GDP很低，此类城市也较多，达到88个；第六组是“低排放、低经济”组，其CO^{2排放和人均GDP都处于低水平，这类城市个数达到125个，是各类分组中最多的（见图3）。}}}}}}}

表3 中国城市碳排放特征聚类显著性检验

从聚类分析中可以看出，我国城市有一半处于低排放、低经济的水平，反映了我国城市发展在整体上处于较低水平，根据前面分析得到的城市CO^{2排放和GDP相关性研究，如果依然按照当前的经济发展模式，则随着经济增长和生活水平的提高，我国城市有可能走向高排放、高经济发展模式。国内北京、上海等特大城市就是这种发展模式的代表，当前已经处于高排放、高经济阶段，其人均CO^{2排放水平超过了一些发达国家国际大都市水平[24]。另外，我国城市还存在着一些特殊类型，即资源型城市和}}

图3 中国城市碳排放聚类结果

Fig.3 Classification of cities of China based on carbon emissions features

工业型城市。鄂尔多斯和包头市等资源型城市，其人均GDP和人均CO^{2排放往往較高，但CO^{2排放的驱动力主要是资源开采和工业生产；乌海、太原等工业型城市由于产业结构不平衡，导致其排放水平高。}}

国家发改委于2010年开展五省八市低碳试点工作，其中低碳试点城市包括天津、重庆、深圳、厦门、杭州、南昌、贵阳、保定（见表2）。如果认为低碳发展是城市向低碳化转型的一个过程，则所有城市都有低碳发展的必要和可能。对比试点城市与我国城市碳排放特征分类，除了“高排放、高经济”组没有试点城市外，其它5组分类都有试点城市，说明试点城市的选择具有较好的代表性。但“低排放、高经济”组试点城市比例（试点城市个数占该组城市的比例为33%）明显高于其它各组，也说明国家试图从一些经济条件好，并且CO^{2排放水平较低的城市开始尝试性地开展低碳城市发展。不足之处是对于更具普遍性的“低排放、低经济”组试点选择较少，这类城市代表着我国城市发展的整体水平，其低碳发展的成功经验和挫折教训对于我国城市低碳发展的借鉴作用，显然要高于“低排放、高经济”组的试点。此外，试点城市对我国工业型城市关注不够，这类城市在我国为数不少，而从图5中可以看出，天津并不是理想的代表。}

4 结论与讨论

从我国CO^{2排放空间格局上可以明显看出，我国CO^{2排放的热点地区基本都聚集于重点城市，全局和局部Moran指数计算结果也表明，以重点城市为核心的区域，其CO^{2排放在空间上具有显著的正向空间相关效应。这都说明重点城市对于全国CO^{2排放有着非常重要的影响。因而，在城市尺度上分析我国CO^{2排放特征非常重要。本文在中国城市层面上发现了CO^{2排放和人口、经济的显著相关性，并且存在CO^{2排放EKC，这对我国城市层面开展低碳研究和低碳规划具有积极的借鉴意义。根据我国城市碳排放聚类分区结果，建议国家能从城市碳排放类型、代表性以及其借鉴意义出发综合考虑低碳试点城市。我国CO^{2排放空间研究和城市层面CO^{2排放分析尚存在诸多不足，最大的制约因素是高分辨率的空间网格数据。EDGAR数据难以满足中国城市碳排放的深入研究，环境保护部环境规划院已经开始基于全国企业CO^{2排放点源数据（约150万家企业排放数据）建立中国CO^{2排放10km网格数据，其对于我国CO^{2排放空间研究和全国区域CO^{2排放与污染物协同治理、联防联控、区域减排责任分解，及城市碳排放特征研究等将会产生非常重要的支撑作用。}}}}}}}}}}}}}

（编辑：刘照胜）

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Characteristics Analysis of CO^{2 Emissions of Cities in China}

Based on 0.1°Grid Dataset

CAI Bofeng

（Chinese Academy for Environmental Planning， Beijing 100012， China）

Abstract The spatial pattern of CO^{2 emissions of China was analyzed based on 0.1°gridded dataset. The result of Global Moran’s I index was 0.27（P<0.01）， which indicated that CO^{2 emissions in China were spatially autocorrelated. The local Moran’s I index also exhibit there were significant spatial autocorrelation in the regions centered by typical cities. The spatial analysis implied that some hotspot cities have decisively influenced the spatial pattern of the emissions in China. This result warranted the importance of cities in emissions study. The relationship between CO^{2 emissions with population and GDP in 349 cities were significant positive. The CO^{2 emissions of cities were influenced by population and GDP. The CO^{2 emissions’ Kuznetz curve was also identified and tested. The turning point of invertedU curve appeared at a relatively high economical level. The cities of China could be categorized into 6 groups based on both CO^{2 emissions per capita and GDP per capita， among which the “low emissions， low economy” category has been identified as the main type and only 6 cities are the “low emissions， high economy” the ideal type. The nominated low carbon pilot cities appeared in 5 groups except “high emissions， high economy” group.}}}}}}

CO2激光治疗第10篇

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组选择我院收治的面部痤疮瘢痕患者74例为研究对象, 痤疮分布于双面颊、额部、下颌, 排除皮肤癌、瘢痕体质、肝肾功能障碍、应用维生素A酸类药物或光敏性药物治疗者, 其中男性占有40例, 女性有34例, 年龄 (17-40) 岁, 平均年龄在 (28.78±2.04) 岁之间;执行Fitzpatrick皮肤分型标准[1], 多处于3-4级, 其中4例凹陷性瘢痕, 26例轻度增生性瘢痕。应用随机平行对照法, 将这68例患者随机分成两组, 两组患者一般资料对比差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 仪器选择

应用HGL-MC30 CO2点阵激光 (生产企业:北京宏强富瑞技术有限公司;波长:10600nm;脉冲波能量:100~225ml;能量密度:6.0~16.9J/cm2;功率:1.0~60.0W;频率:10~60Hz) 。进行特殊手具配备, 可发射至条形、菱形、长方形、正六边形、正方形、三角形、空心圈, 所有图形大小、密度均可进行系统调试。

1.2.2 治疗方法

治疗前, 以患者治疗面积、疼痛耐受度为依据, 外涂复方利多卡因乳膏, 并应用0.5%的碘伏, 对区域皮肤行清洗消毒处理。同时, 并以面部瘢痕凹陷程度为依据, 选择激光能量, 隆起性瘢痕首次能量为8.5~12.0J/cm2, 并以面部瘢痕面积为基点, 择取点阵图形与密度, 确保患部与治疗头紧贴, 光斑间重叠20%左右, 治疗后应用冰袋冷敷。试验组在治疗后外敷舒疤宁硅酮凝胶, 1次/d, 所有患者均持续治疗3周。

1.3 观察指标

观察两组患者临床疗效, 并分析随后6个月后患者复发状况。

1.4 疗效判定标准

(1) 治愈:瘢痕修复面积为90%及其以上, 外观与周围正常皮肤吻合; (2) 显效:瘢痕修复面积处在60~89%之间, 外观与周围正常皮肤接近; (3) 有效:瘢痕修复面积处在30~59%之间, 外观明显改善; (4) 无效:瘢痕修复面积为29%及其以下。

1.5 统计学方法

应用SPSS19.0统计学软件对上述资料进行数据分析, 计数资料进行卡方检验, P<0.05时为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 临床疗效

试验组总有效率为97.30%, 对照组总有效率为81.08%, 组间比较差异具有显著统计学意义 (P<0.05) , 详见表1。

注:*与对照组比较差异有统计学意义 (P<0.05)

2.2两组患者复发状况比较

随访6个月后, 试验组复发1例, 发生率为2.70%;对照组复发7例, 发生率为18.92%。试验组复发率明显低于对照组, 组间比较差异具有统计学意义 (P<0.05) 。

3 讨论

伴随着医疗技术的不断发展, 在面部痤疮瘢痕治疗中, 磨削、化学剥落、外科切除、植皮、皮肤扩张术等手段得到了广泛应用, 但手术效果欠佳, 易出现诸多不良症状, 譬如色素长期沉淀、术后感染等, 不利于患者生活质量的提高。近年来, 伴随着激光技术的快速发展, 具有非剥落性、剥落性、点阵激光, 在在面部痤疮瘢痕治疗中, 所取得的效果较为满意。有学者对84例面部痤疮瘢痕患者进行平行对照研究, 结果提示, CO2点阵激光联合硅酮凝胶治疗组总有效率达85.70%, 明显优于单纯性CO2点阵激光治疗组 (71.40%) , 且半年内复发率 (4.80%) 显著低于后者 (11.90%) , 表明CO2点阵激光联合硅酮凝胶治疗面部痤疮瘢痕效果显著[2]。本文研究结果显示, 试验组治疗有效率及半年内复发率明显优于对照组, 充分证实CO2点阵激光联合硅酮凝胶治疗面部痤疮瘢痕疗效确切, 这与相关研究结果具有一致性。究其根源, 应用点阵激光, 对周围皮肤影响小, 面部创伤修复迅速, 愈合快[3]。同时, CO2点阵激光峰值能量大, 焦疤面积小, 皮肤损伤小, 综合硅酮凝胶治疗, 能促进创面快速愈合, 阻滞瘢痕组织增生, 减少并发症的产生, 两种方式联合治疗效果较单纯激光治疗优。

综上所述, CO2点阵激光联合硅酮凝胶治疗面部痤疮瘢痕临床疗效颇佳, 复发率低, 值得临床应用。

参考文献

[1]马慧军, 贾赤宇, 杨扬, 等.CO2点阵激光联合硅酮凝胶治疗面部痤疮瘢痕的疗效观察[J].中国美容医学, 2011, 20 (9) :1415-1417.

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