時間：2024-01-15 14:57:14
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在美國高校的生物醫(yī)學工程專業(yè)，不僅有負責課程性教學、專業(yè)化指導以及自身科研的本系導師，還擁有大量外系以及與研究所聯(lián)合的教師。以霍普金斯大學為例，它的生物醫(yī)學工程專業(yè)擁有100多名教師，但其本系的教師只有42名，其他均為外系教師，這些教師主要來自于藥學院和工程學院。其學科背景更是豐富，涉及到電子學、材料學、數(shù)學及統(tǒng)計學、機械、化工等諸多方面，這種充分利用學科間的優(yōu)勢進行教學的模式，不僅豐富了生物醫(yī)學工程專業(yè)，更為共同促進學科發(fā)展發(fā)揮了強大的推動作用[3]。隨著近些年的發(fā)展，我國各高校的生物醫(yī)學工程專業(yè)的師資水平有了顯著提升。但與美國相比，在聯(lián)合培養(yǎng)方面還有一定的欠缺，在與其他專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医淌诘穆?lián)系方面做的還不夠，各高校間的交流程度有待提升。
2課程設(shè)置之比較
美國高校的本科課程突出通識化、職業(yè)化，學制采用四制，課程主要分為5個方面：（1）科學基本知識；（2）工程類核心課程；（3）生物醫(yī)學類核心課程；（4）人文與社會科學；（5）工程類選修課程。其中工程類核心課程類似于國內(nèi)的專業(yè)基礎(chǔ)課，而工程類選修課類似于專業(yè)課。在4a本科教育中，第1a主要進行通才教育，學習基礎(chǔ)知識；第2a學生可根據(jù)個人興趣及就業(yè)取向選擇主修專業(yè)，學校安排相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的教師幫助選修工程課程并進行科研實踐研究指導；最后2a學生則主要進行某一傳統(tǒng)工程領(lǐng)域及其生物應(yīng)用方面的學習。美國生物醫(yī)學工程本科教育以能力為導向，特別關(guān)注于知識背景領(lǐng)域的寬度以及課程與職業(yè)發(fā)展的密切性，重視人文、社會科學等方面的教育，為今后學生在職業(yè)選擇上創(chuàng)造了廣泛有利的發(fā)展條件。我國生物醫(yī)學工程本科的課程設(shè)置則主要集中于影像設(shè)備和醫(yī)學電子工程學這種更為專業(yè)化的課程上，基本上沒有高校針對生物醫(yī)學工程自身產(chǎn)業(yè)化的過程及其背景等相關(guān)知識進行認知性教育。相對于專業(yè)教育，在學生職業(yè)素養(yǎng)和人文素質(zhì)方面的培養(yǎng)稍顯不足。學生本人對專業(yè)課程的自主選擇度不高，能夠選擇的專業(yè)課程有一定的局限性。由此可見，我國的生物醫(yī)學工程本科教育課程設(shè)置更加突出技術(shù)性和專業(yè)性，學科之間的跨度不夠，學科交叉性不足，很難實現(xiàn)學科間的共同促進和發(fā)展，導致能夠幫助學生在未來的職業(yè)選擇和發(fā)展中跨領(lǐng)域發(fā)展的可能性降低。各高校在教學科研方面的特長開展，聯(lián)系實際不夠緊密，過分強調(diào)專業(yè)型技術(shù)人才培養(yǎng)，一定程度上與當前知識快速更新的時代脫節(jié)。
3實驗實踐能力之比較
美國高校非常重視學生實驗實踐能力的培養(yǎng)。生物醫(yī)學工程專業(yè)最早在美國發(fā)展，積累下了豐厚的科研基礎(chǔ)力量，并且大多高校具備條件優(yōu)越的實驗室，且實驗室資源十分充足，為學生科研實踐能力的提升提供了優(yōu)越的條件。例如，哥倫比亞大學和萊斯大學在生物醫(yī)學工程本科教育中，實驗室課程占很大比例；杜克大學重視培養(yǎng)該專業(yè)的學生在實驗中解決實際問題的能力；弗吉尼亞大學生物醫(yī)學工程專業(yè)的實驗課程平均每周超過3h。由于我國生物醫(yī)學工程專業(yè)發(fā)展時間相對較晚，目前各高校的專業(yè)實驗室資源有限，并且對本科生不完全開放，實驗條件相對落后，因而在課程設(shè)置中實驗課比重相對較少。另外，在實踐實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)方面相比之下重視程度不高，設(shè)置的實驗課多半是驗證性實驗等，缺乏創(chuàng)新性，不能充分調(diào)動學生的積極性，也不能發(fā)揮學生的主觀能動性，因此學生的動手能力得不到充分有效的鍛煉。據(jù)統(tǒng)計，我國許多高校本科生的實驗課時不到總課時的1/6，較美國高校水平差距較大。
4對我國生物醫(yī)學工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)發(fā)展模式的啟示
通過比較中美兩國生物醫(yī)學工程專業(yè)本科人才培養(yǎng)模式，發(fā)現(xiàn)了我國在該專業(yè)本科教育領(lǐng)域存在的不足。針對如何更好地開展生物醫(yī)學工程本科人才培養(yǎng)，更好地發(fā)展我國生物醫(yī)學工程教育，總結(jié)了以下感受與啟示。
（1）結(jié)合我國生物醫(yī)學工程的發(fā)展趨勢，確立適合我國生物醫(yī)學工程發(fā)展現(xiàn)狀的人才培養(yǎng)目標。目前，我國生物醫(yī)學工程專業(yè)還處于發(fā)展的初期階段，但伴隨我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、技術(shù)領(lǐng)域的更新進步，該專業(yè)將會進入到一個快速發(fā)展的時期。因此，我國生物醫(yī)學工程本科教育應(yīng)適當借鑒美國高校的培養(yǎng)模式，更加注重為研究生培養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)，而本科階段主要集中在理工基礎(chǔ)知識的掌握以及生物學與醫(yī)學背景的了解上，從而為學生下一階段在某個研究領(lǐng)域的繼續(xù)深造創(chuàng)造有利條件。同時，我國生物醫(yī)學工程本科教育還要注意與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合，致力于培養(yǎng)既能推動科研發(fā)展又能滿足產(chǎn)業(yè)化需求的高素質(zhì)復合型人才，為該專業(yè)下階段的跨越式發(fā)展進行力量儲備。
（2）根據(jù)學科發(fā)展的規(guī)律及特點，逐步實現(xiàn)我國高校師資隊伍的有機整合。生物醫(yī)學工程專業(yè)屬于交叉學科，是理、工、醫(yī)等多學科的交織融合。美國生物醫(yī)學工程本科教育的教師很多都是各學科分支的領(lǐng)軍人物，將他們整合在一起組成師資隊伍順應(yīng)了學科發(fā)展規(guī)律，發(fā)展勢頭必然明顯。隨著我國生物醫(yī)學工程專業(yè)的發(fā)展，目前國內(nèi)也有一大批該領(lǐng)域的專家學者，他們在各自的研究領(lǐng)域都有著不菲的成績，掌握著豐富的理論知識與科技前沿技術(shù)，對臨床需求有著深刻的認識與理解。因此，各高校在師資隊伍建設(shè)方面應(yīng)當充分考慮生物醫(yī)學工程專業(yè)的發(fā)展規(guī)律，真正理解交叉學科的內(nèi)涵，一方面通過高校聯(lián)合優(yōu)勢，集中解決各個分支專業(yè)的教學問題；另一方面，盡可能將該領(lǐng)域的專家融入到教育隊伍當中，高效整合師資隊伍，使其充分體現(xiàn)醫(yī)工融合的特點，從而為學生提供優(yōu)質(zhì)的教學資源，使其真正領(lǐng)會醫(yī)工結(jié)合的真諦與內(nèi)涵，那么優(yōu)秀的生物醫(yī)學工程人才必將源源不斷地被挖掘、培養(yǎng)出來。
（3）筑牢學生人文素養(yǎng)基礎(chǔ)，強化學生實踐能力，課程體系設(shè)置應(yīng)基于產(chǎn)業(yè)市場需求和科研發(fā)展。美國生物醫(yī)學工程的本科課程尤其以專業(yè)課程設(shè)置突出其學科本身涉及面廣的特點，同時注重學生人文素質(zhì)的綜合培養(yǎng)以及實驗實踐能力的有效鍛煉，具有相當?shù)撵`活性，并且能夠結(jié)合科研優(yōu)勢突顯重點。我國開設(shè)生物醫(yī)學工程的各高校應(yīng)該充分借鑒學習這些經(jīng)驗做法，并結(jié)合各高校的實際情況，貼合自身的科研方向與優(yōu)勢，有針對性地指導學生進行科研實踐，提升學生的實驗實踐能力。同時，要強化研究與產(chǎn)業(yè)的雙方面發(fā)展，將市場需求納入課程設(shè)置的考慮因素，并且融合學生自身的興趣及未來就業(yè)形勢等相關(guān)方面，靈活創(chuàng)新地設(shè)計課程，爭取培養(yǎng)出具有特點鮮明的、發(fā)展方向廣泛的、綜合素質(zhì)與競爭力強大的醫(yī)工人才。
5結(jié)語
(1)雖然醫(yī)學工程學科在一定程度上得到了發(fā)展，但就我國目前的發(fā)展態(tài)勢而言，存在醫(yī)學工程技術(shù)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)普遍較低的情況。因此，對于醫(yī)學工程技術(shù)人員應(yīng)加強技術(shù)培訓、提升技術(shù)水平是當務(wù)之急，應(yīng)盡快扭轉(zhuǎn)醫(yī)學工程技術(shù)人員在醫(yī)療機構(gòu)中的被動狀態(tài)。同時，醫(yī)學工程人員應(yīng)不斷學習符合國際科學領(lǐng)域標準的管理模式和方法，努力構(gòu)建完善的生物醫(yī)學工程學科體系，在衛(wèi)生行政管理部門和醫(yī)院領(lǐng)導層的高度重視下創(chuàng)造更大的價值。(2)醫(yī)療機構(gòu)應(yīng)加大對醫(yī)學工程學科的投入力度，改善其在人員、技術(shù)及檢測設(shè)備上的不足，改變國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)臨床工程科劣勢的局面。醫(yī)院工程部門應(yīng)參照國際標準體系中的醫(yī)療設(shè)備管理模式，使醫(yī)學工程技術(shù)人員的技術(shù)水平無論是從形式還是在內(nèi)涵上都得到提高，真正發(fā)揮醫(yī)學工程在醫(yī)療體系中的作用和價值。
2醫(yī)學工程學科的外部要素
2.1機會(O)生物醫(yī)學工程學是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的新興邊緣性學科，是生命科學的一個重要支柱。目前，該領(lǐng)域與臨床醫(yī)學相比還存在著比較多的空白，諸多種類的醫(yī)療設(shè)備還依賴于進口，有許多內(nèi)容需要進行規(guī)范，因此有很大的發(fā)展空間。隨著醫(yī)學科學技術(shù)的公開及共享，國內(nèi)、國外的醫(yī)療設(shè)備廠商為我國醫(yī)學工程的發(fā)展提供了較為有利的機會和廣闊的平臺。通過這個平臺，醫(yī)院可及時了解世界醫(yī)療設(shè)備和臨床醫(yī)學工程的前沿發(fā)展及最新動態(tài)，并有機會與世界一流的技術(shù)人員進行交流，醫(yī)院有雄厚的實力開展各種形式的技術(shù)交流活動，并進行高精尖醫(yī)療器械領(lǐng)域的科研和技術(shù)合作。
2.2威脅(T)隨著各領(lǐng)域新技術(shù)的高速發(fā)展，大批高精尖的醫(yī)療設(shè)備得以發(fā)明并涌現(xiàn)，醫(yī)療設(shè)備的硬件電路及技術(shù)組成越發(fā)表現(xiàn)出集成和高端的特征。然而，目前醫(yī)院內(nèi)的工程師對于新型電路板的維修知識較為匱乏，技術(shù)水平有限，這一現(xiàn)象已成為醫(yī)院工程師隊伍建設(shè)中的瓶頸之一，并阻礙了醫(yī)院整體的發(fā)展進程，在一定程度上限制了臨床醫(yī)學工程學科的發(fā)展和進步。
3醫(yī)學工程學科的發(fā)展趨勢
3.1學科定位打造技術(shù)團隊(1)重視臨床工程部門隊伍的建設(shè)及優(yōu)化，普及其優(yōu)化建設(shè)的重要意義，并給予相應(yīng)的培訓及指導，提升工程技術(shù)人員的文化專業(yè)知識水平。提高基礎(chǔ)能力，增強其專業(yè)技術(shù)技能，有計劃、有組織和有步驟地對醫(yī)院現(xiàn)有工程技術(shù)人員進行再教育，提供相應(yīng)的培訓指導，以更好地適應(yīng)并滿足醫(yī)學工程的發(fā)展需求，與國外醫(yī)學工程的發(fā)展有序銜接。培養(yǎng)大批高技術(shù)的醫(yī)學工程專科畢業(yè)生，以充實醫(yī)院工程技術(shù)人員隊伍，提升整個醫(yī)學工程團隊的素質(zhì)建設(shè)。
3.2把握機遇提升技術(shù)水平(1)工程技術(shù)人員把握好醫(yī)學工程學科建設(shè)的發(fā)展機遇，摒棄以往固化的工作作風，同時應(yīng)該轉(zhuǎn)變思想觀念，改變工作思路，更新知識系統(tǒng)，充分利用新知識和新技術(shù)提升自身的綜合素質(zhì)，以適應(yīng)日益復雜的維修、維護及計量質(zhì)量控制等工作。工程技術(shù)人員需要熟悉常規(guī)的設(shè)備管理流程及儀器的工作原理，掌握現(xiàn)代設(shè)備管理技術(shù)。同時，制定設(shè)備的購置戰(zhàn)略計劃，考慮運行過程中的經(jīng)濟效益和使用率分析，在最大程度上為醫(yī)院領(lǐng)導的決策提供科學參考。(2)醫(yī)學工程人員在提高自身修養(yǎng)、豐富相關(guān)技術(shù)的同時，需拓寬工作的范圍，如積極開展醫(yī)療設(shè)備的使用風險評估等提高安全性的預(yù)測或檢測工作。有資料顯示，當醫(yī)學工程人員自身業(yè)務(wù)能力提高時，均能在力所能及的業(yè)務(wù)及工作范圍中得到醫(yī)護人員或患者的肯定。工程技術(shù)人員除了自身熟練掌握設(shè)備原理和設(shè)備操作過程外，還要為醫(yī)護人員及時或定期進行培訓，并為大、專院校臨床醫(yī)學工程學生開展相應(yīng)的教學工作，以實踐升華理論，同時也使理論和經(jīng)驗被更廣泛的傳播和借鑒。
4展望
關(guān)鍵詞： 醫(yī)用診斷儀器 示教儀 設(shè)計初衷 應(yīng)用思考 發(fā)展前景
隨著社會的發(fā)展與進步，醫(yī)用診斷儀器在整個社會醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中起著相當重要的環(huán)節(jié)，它已經(jīng)成為生命科學和醫(yī)學中一個不可或缺的組成部分。同時，在其滿足醫(yī)學進步與工作的需要時，作為生物醫(yī)學工程方面的一個相關(guān)分支，在高校對醫(yī)用診斷儀器進行教學時，又對醫(yī)用診斷儀器提出了新的要求。首先醫(yī)用診斷儀器是集醫(yī)學、數(shù)理化、電子學、機械學、分子生物學、精密儀器、超聲、計算機等于一體的綜合性儀器，它所涉及的知識面比較寬，內(nèi)容較為復雜；其次，面對現(xiàn)代醫(yī)學和生命科學的飛速發(fā)展及醫(yī)用電子儀器的日新月異，其更新速度較快；再次，由于各個生產(chǎn)醫(yī)用診斷儀器的生產(chǎn)廠商不同，其原理與結(jié)構(gòu)也有較大差異，真正綜合起來有一定困難。但是從醫(yī)用診斷儀器的教學需求來看，其對學生“實踐、動手、綜合”能力要求較為突出，在教學之中，既要教授理論方面知識，又要突出教學方面的動手性、應(yīng)用性。因此，醫(yī)用診斷儀器示教儀應(yīng)運而生，本文主要結(jié)合自己平時所接觸的相關(guān)醫(yī)用診斷示教儀，例如B型超聲診斷示教儀、數(shù)字腦電地形示教儀、心電示教儀、生命體征監(jiān)護示教儀等儀器，談?wù)剬Ξ斍搬t(yī)用診斷儀器示教儀的探索與想法。
一、醫(yī)用診斷儀器示教儀設(shè)計初衷與當前形勢
醫(yī)用診斷儀器示教儀是診斷和教學儀器相互結(jié)合的一類具有鮮明特色的示教儀。首先，它可以滿足實際診斷的基本需要，同時，作為其突出的一個特點，它的初衷是與教學診斷結(jié)合在一起，在其教學或者實驗過程中，結(jié)合相關(guān)教學資料，讓學生更快、更全面、更深入地掌握最實用的診斷設(shè)備知識和技術(shù)，擴大學生就業(yè)面，讓學生的學習達到事半功倍的效果。
結(jié)合市面上各種類型的醫(yī)用診斷儀器示教儀，可以看到此類產(chǎn)品需求量有固定的客戶群，整體發(fā)展前景較好。另外，現(xiàn)在市面上各種類型的醫(yī)用診斷儀器示教儀大多采用原理圖式，模塊化布局設(shè)計，在其圖上，信號的處理和信號的流向清晰、直觀。大多數(shù)情況下，通過面膜板上的固定元器件的插管，可以在教學中即時更換電參數(shù)相近的部件，可在顯示器上直接觀測到插入不同部件前后的差異，方便學生的學習與實驗測試。
二、醫(yī)用診斷儀器示教儀應(yīng)用在教學中的思考
醫(yī)用診斷儀器示教儀具有鮮明特點，在教學中也有很大用途，學生在利用醫(yī)用診斷儀器示教儀進行學習的過程中，可以從其面膜板上直觀地看到原理圖與信號的流向圖，打破以往只是操作，接觸不到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的局面，提高學生的學習興趣，也便于教師進行教學，同時，學生可以通過示波器對儀器相關(guān)信號進行測量，自己設(shè)置相應(yīng)故障，這是它的一個突出特色。
但是，在實際教學過程中，即使是同一類型的儀器，例如B型超聲診斷儀，其生產(chǎn)廠家的不同、型號的差別等都會使其在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有較大差異，無法全面兼顧，廠商如何應(yīng)對現(xiàn)在更新日益快的儀器？如何把握最核心最前沿的知識？教學又如何和最新前沿知識接軌？在其設(shè)計過程中，采取接插件的方法，可以讓學生直觀地看出各個不同現(xiàn)象，不過這類儀器本身一般都較為復雜，由于其特殊性，儀器系統(tǒng)存在不穩(wěn)定性，如何改變這種現(xiàn)象，從特別向一般，從不定到穩(wěn)定？最后，最重要的一點是，醫(yī)用診斷儀器示教儀其實服務(wù)的是以下三類主體：最核心的主體應(yīng)是學生，學生由于年齡層次不一、接收層次，如何真正讓學生所用？如何保護好相應(yīng)的精密的示教儀？同時如何達到教學的真正目的？直接的傳授者：教師是傳道授業(yè)解惑者，如何傳？如何和實際現(xiàn)實接軌？有沒有相應(yīng)的考核措施？示教儀本身是企業(yè)和學校方面的相互結(jié)合，那么在傳授知識方面，是否可以以此為平臺，真正做到二者融為一體？最終隱含的主體：需要診斷的病人、或者會修儀器的操作者、維修者，所有教與學的目的，都是服務(wù)最后的隱含主體，在教學中，掌握他們所需的要求，如何真正做到學有所用？這幾者之間有什么關(guān)聯(lián)，有什么沖突？又有什么取舍？
三、醫(yī)用診斷儀器示教儀的希望與發(fā)展前景
醫(yī)用診斷儀器示教儀現(xiàn)在已經(jīng)逐漸發(fā)展完善，前景也越來越樂觀。面對眾多優(yōu)勢，我們應(yīng)該好好維護這個發(fā)展趨勢，打造特色。
不過由于本身接觸及經(jīng)驗有很大不足，我只能從下面幾個方面提出看法。關(guān)于示教儀可以通過教學、醫(yī)院、企業(yè)三者互相結(jié)合，找到所需點，使功能更加完善，更加為我們所需；從其性能方面來看，醫(yī)用診斷儀器示教儀本身的穩(wěn)定性、安全性是最重要的，同時，可以通過模塊化處理，加入新的元素，與實際科研接軌，便于與時俱進；至于教學方面的資料，可以成為一個系統(tǒng)，和企業(yè)雙向合作，找到企業(yè)與教學的共同點，共同參與；再者，醫(yī)用診斷示教儀還可以更為廣泛地推廣，在進行教學的同時，多方向、前沿發(fā)展，對企業(yè)及學校有很大好處。
參考文獻：
[1]范繼田.安全用電實用組合示教儀.儀器自制與改進，2003（11）.
關(guān)鍵詞：機電一體化技術(shù)；醫(yī)療儀器；醫(yī)療科學技術(shù)；醫(yī)學工程；機械工程
機電一體化技術(shù)為一種由多種學科交織發(fā)展所形成的產(chǎn)物，為一類維持社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展與提升的必然產(chǎn)物，在提高工程技術(shù)手段以及工作效率方面扮演著重要的角色。機電一體化技術(shù)通過將微電子、機械工程、信息技術(shù)等方面相互滲透于融合，促進提高了對信息的處理與控制。目前國內(nèi)外機電一體化技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，同時也在一定程度上改變了其原本的功能及生產(chǎn)方式，而這一改變在醫(yī)療器械方面得到了明顯的體現(xiàn)?，F(xiàn)我院對此展開分析，結(jié)果總結(jié)報告如下：
1機電一體化的概念
機電一體化為一個綜合的概念，主要是指通過利用軟件系統(tǒng)將電子裝置與機械裝置相結(jié)合，將微電子技術(shù)應(yīng)用于機械各項功能中的一個系統(tǒng)。有研究報道指出，機電一體化技術(shù)通過將自動保護、自動診斷及自動控制等功能與機械系統(tǒng)相互結(jié)合起來，明顯提高了信息的處理及控制能力。另外，機電一體化技術(shù)反映出了現(xiàn)代機電發(fā)展的最前沿最高新的技術(shù)，在現(xiàn)代醫(yī)療儀器使用中可發(fā)揮重要的作用。
2機電一體化在我國的發(fā)展現(xiàn)狀
機電一體化的應(yīng)用對我國發(fā)展承擔著重要的意義，標志著一個國際的工業(yè)發(fā)展水平。早在20世紀80年代，我國就開始了與機電一體化技術(shù)的相關(guān)研究，并經(jīng)過30多年的研發(fā)與努力，我國的機電一體化技術(shù)取得了較大的進展，明顯提高了工作效率。近年來，機電一體化技術(shù)雖然已經(jīng)在醫(yī)療儀器中得到了應(yīng)用，但有專家指出，由于此項技術(shù)仍較為新穎，部分醫(yī)療工作人員缺乏正確認知以及相關(guān)操作方法，在使用期間導致了醫(yī)療儀器應(yīng)用不當。因此，醫(yī)療工作人員需不斷完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提高專業(yè)素養(yǎng)，掌握有關(guān)于醫(yī)療儀器的正確使用方法。例如，應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的多功能監(jiān)護儀器相比于以往臨床工作中使用的監(jiān)護儀器，將相應(yīng)的開關(guān)與案件顯示到了內(nèi)部菜單中，通過手動按鍵在菜單中選擇設(shè)置的參數(shù)與功能，且通常發(fā)展為了一鍵多用，甚至有部分操作采用的英文、字符等情況。
3機電一體化在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用
3.1機電一體化技術(shù)在診斷儀器中的應(yīng)用
醫(yī)療診斷儀器作為醫(yī)學診斷工作中不可缺少的工具，較為常用的包括心電圖儀器、核磁共振診斷儀、超聲診斷儀、腦電圖儀、血管造影設(shè)備儀器等。其中血管造影設(shè)備在診斷心腦血管疾病中得到了廣泛的應(yīng)用，通過為患者注射血管造影劑，利用計算機記錄造影劑達到病灶前后的圖像，在采用軟件系統(tǒng)對兩組圖像的變化情況給予分析，即可得到血管的模擬分布信息，以幫助醫(yī)生完成對患者病情的診斷。
3.2機電一體化技術(shù)在檢驗儀器中的應(yīng)用
隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷革新，基因與分子生物學得到了廣泛的發(fā)展，為了科學地對患者進行臨床檢驗，現(xiàn)醫(yī)療人員開始將信息技術(shù)、機械技術(shù)、生物技術(shù)及微電子技術(shù)等緊密地結(jié)合到一起，并相繼研究出了電解質(zhì)分析儀器、血細胞分析儀器、血氣分析儀等。大量臨床經(jīng)驗證實，上述較為常用的醫(yī)療機器通過幫助臨床醫(yī)生從血液學以及免疫學等方向?qū)熘募膊∵M行的檢驗與診斷，極大程度地降低了傳統(tǒng)檢驗效率低、準確率較低等問題，提高了診斷的敏感性及準確性。
3.3機電一體化技術(shù)在治療儀器中的應(yīng)用
近年來，機電一體化技術(shù)在治療儀器中也得到了準確與高效的應(yīng)用，并引起了相關(guān)臨床工作者的足夠重視。通過采用機電一體化技術(shù)，我國相繼研究出了手術(shù)機器人、伽馬刀等儀器，并在微創(chuàng)手術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。結(jié)合以往操作經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)這些治療儀器可通過準確捕捉醫(yī)生的操作動作，利用軟件系統(tǒng)將指令向機械臂進行傳遞，以幫助完成相應(yīng)的各類手術(shù)操作，獲得更好的效果。另外，這些應(yīng)用了機電一體化技術(shù)的儀器不僅改善了傳統(tǒng)手術(shù)操作方法，縮短了手術(shù)時間，減少了術(shù)中出血量，還在一定程度上降低了醫(yī)療人員的壓力，極大程度地提高了手術(shù)的工作效率及成功率。
3.4機電一體化技術(shù)在監(jiān)護儀器中的應(yīng)用
除了上述醫(yī)療儀器外，包括腦電圖儀以及心電圖儀器在內(nèi)的監(jiān)護儀器也在醫(yī)療工作中占有重要的地位，上述兩類常用的儀器通過準確收集與處理與患者相關(guān)的生命體征信息，能夠準確地對患者心率、血壓等指標進行監(jiān)測，有利于對疾病的觀察。另外，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展與應(yīng)用，機電一體化技術(shù)在綜合監(jiān)護系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，保證醫(yī)生對患者的生命體征進行了更好的監(jiān)控與分析，不僅可應(yīng)用于醫(yī)療場所，同時也可在患者日常生活中得到更加廣泛的應(yīng)用，有利于對疾病的監(jiān)護，一旦發(fā)展異常立即給予治療。
4結(jié)語
近年來，隨著科學技術(shù)的不斷快速發(fā)展為機電一體化技術(shù)提供了更加可靠的技術(shù)支持，且該項技術(shù)也不斷成熟，發(fā)展機電一體化技術(shù)不僅在改變?nèi)藗兩a(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)機構(gòu)以及生活理念方面具有重要的意義，還可應(yīng)用于醫(yī)療儀器中更好地對疾病進行診斷與治療，并得到了廣泛的應(yīng)用。綜上所述，將機電一體化技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療儀器中可有效促進醫(yī)療儀器的發(fā)展，期間需根據(jù)院內(nèi)實際需求并結(jié)合現(xiàn)有的科學技術(shù)，對機電一體化技術(shù)進行合理的應(yīng)用。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：生物制藥技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；產(chǎn)業(yè)化
我國生物制藥產(chǎn)業(yè)具有起步晚，發(fā)展滯后的特點，但在國內(nèi)龐大市場的推動下，我國生物制藥產(chǎn)業(yè)仍然有著非常良好的發(fā)展前景。再加上我國政府對生物醫(yī)藥領(lǐng)域不斷加大的投資力度和政策扶持，未來我國生物制藥產(chǎn)業(yè)將會成為推動國民經(jīng)濟發(fā)展的朝陽行業(yè)。生物制藥在這樣的情形下面臨著嚴峻的考驗，在過去的發(fā)展過程中，已經(jīng)取得了很好的成績，但是發(fā)展也進入了一個相對的穩(wěn)定期，這樣想要更好的發(fā)展，就面臨著嚴峻的考驗，應(yīng)該加大問題分析的廣度與深度，只有這樣，我們的問題才會取得更好的效果。
一、生物制藥原理
生物制藥，簡單的說，就是利用生物活體來生產(chǎn)藥物的方法。有時特指利用轉(zhuǎn)基因動植物的活體作為生物反應(yīng)器來生產(chǎn)藥物，如利用轉(zhuǎn)基因玉米生產(chǎn)人源抗體、轉(zhuǎn)基因牛乳腺表達人α1抗胰蛋白酶等。而生物藥物是指利用微生物學、醫(yī)學、生物學、生物化學等學科的研究成果，在生物體、生物組織、細胞、體液內(nèi)，綜合運用微生物學、化學、生物化學、生物技術(shù)、藥學等科學的原理和方法用以制造的一類用于預(yù)防、治療和診斷的藥物制品。盡管生物制藥是一種新興的技術(shù)，但其發(fā)展速度非?？欤?guī)模也發(fā)展的也極其壯大。目前，全國來看，已有近一半以上的藥品屬于生物制藥，尤其在合成分子結(jié)構(gòu)復雜的藥物時，其優(yōu)點更加顯著：操作簡單，提高效率，經(jīng)濟適用且市場廣闊。
二、生物技術(shù)藥物的分類
自從人類基因組計劃完成以來，結(jié)構(gòu)基因組，功能基因組，蛋白質(zhì)組等研究計劃相繼起動。這為生物技術(shù)的發(fā)展注入了強大的活力。各國對此十分重視，并把生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為國家經(jīng)濟發(fā)展中新的增長點之一。生物學的革命不僅依賴于生物科學和生物技術(shù)的自身發(fā)展，而且依賴于很多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)走向。盡管生物技術(shù)的高速發(fā)展使人們難以作出準確的預(yù)測，但是基因組圖譜、克隆技術(shù)、遺傳修改技術(shù)、生物醫(yī)學工程、疾病療法和藥物開發(fā)方面的進展正在加快。第一代重組藥物是一級結(jié)構(gòu)與天然產(chǎn)物完全一致的藥物，第二代生物技術(shù)藥物是應(yīng)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)制造的自然界不存在的新的重組藥物。自1982年第一個重組藥物――人胰島素上市以來，第二代生物技術(shù)藥物正在取代第一代多肽、蛋白質(zhì)類替代治療劑。重組蛋白質(zhì)和重組多肽藥物：即利用DNA重組技術(shù)，將重組對象的基因插入載體，拼接后轉(zhuǎn)入新的宿主細胞，構(gòu)建成工程菌（或細胞），實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因在工程菌內(nèi)進行復制和表達，最后將表達的目的產(chǎn)物純化并做成制劑，得到重組多肽、蛋白質(zhì)類藥物。重組DNA藥物：基因治療是指向靶細胞或組織中引入外源基因DNA或RN斷，以糾正或補償基因的缺陷；關(guān)閉或抑制異常表達的基因；刺激產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，從而達到治療和預(yù)防疾病的目的。其他生物技術(shù)藥物：如微生態(tài)制劑，另外還有利用生物技術(shù)生產(chǎn)的血液代用品、腫瘤疫苗等等。
三、我國的生物制藥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
與美國等西方國家相比，我國在生物制藥技術(shù)的研究方面相對起步較晚，且在早期受經(jīng)濟、技術(shù)以及其他因素的限制。目前我國的生物制藥技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成就，并且生物制藥產(chǎn)業(yè)也在逐漸形成并不斷擴大規(guī)?！，F(xiàn)如今我國己經(jīng)在腫瘤、心腦肺血管、免疫以及內(nèi)分泌等諸多疾病的藥物研制中充分應(yīng)用了生物制藥技術(shù)，研發(fā)出大批特效新藥，為這些疑難病癥的治療技術(shù)水平提高提供重要支撐。但相對來講，我國當前的生物制藥技術(shù)水平還是落后與西方等發(fā)達國家，且在發(fā)展中還是存在著一定的問題與不足，及新藥研發(fā)力度不足、融資渠道不通暢、研發(fā)成果轉(zhuǎn)換困難等三個方面。從當前的發(fā)展形勢來看，我國未來生物制藥技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。
（一）生物制藥產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)集群式發(fā)展
經(jīng)過多年的發(fā)展和市場競爭，加上政府不失時機地加以引導，我國生物技術(shù)、人才、資金密集的區(qū)域，已逐步形成了生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，由此形成了比較完善的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群。這些產(chǎn)業(yè)集群對于促進生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的作用，使得生物制藥整體產(chǎn)業(yè)鏈得到優(yōu)化，在生產(chǎn)效率方面得到大幅提升。我國生物制藥產(chǎn)業(yè)以后仍會朝著這一方面快速發(fā)展。政府也將會加大投資力度、重點建設(shè)產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，在基礎(chǔ)設(shè)施、配套服務(wù)業(yè)、研究開發(fā)、服務(wù)創(chuàng)新、教育培訓和風險投資等方面進行發(fā)展和創(chuàng)新，為生物制藥產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境。
（二）生物醫(yī)藥技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化推進
我國生物醫(yī)藥技術(shù)當前很大一部分還停留在科研方面，并沒有有效地轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力，這不僅浪費了很多的資源，也使得我國的生產(chǎn)實踐跟不上研發(fā)，造成了生產(chǎn)的滯后狀況。生物醫(yī)藥技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化推進要求企業(yè)通過委托外包策略，建立技術(shù)同盟，形成優(yōu)勢互補，使得自身能夠?qū)Ｗ⒂谧陨韺ｉL方面，從而能夠降低生產(chǎn)成本、提高競爭優(yōu)勢。我國生物制藥公司在未來發(fā)展過程中，勢必會朝這一趨勢發(fā)展，通過外包方式進行新藥開發(fā)，將技術(shù)較強的研發(fā)內(nèi)容分包給具備研究實力的小型公司來完成，充分發(fā)揮小公司在某些領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，共同開發(fā)新藥，大大提高新藥開發(fā)效率，使新藥研發(fā)周期縮短，實現(xiàn)技術(shù)與資金互補。
四、結(jié)束語
生物制藥技術(shù)是在科技不斷發(fā)展的推動下逐漸形成的，這是一種利用生物化學技術(shù)、免疫技術(shù)、微生物技術(shù)等諸多生物技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展得來的現(xiàn)代高新技術(shù)。本文主要分析了當前我國的生物制藥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀以及存在的問題，并指出其未來的發(fā)展趨勢主要是向著產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，從而為我國的醫(yī)藥行業(yè)做出更大貢獻。
參考文獻：
產(chǎn)業(yè)定位1、立足優(yōu)勢,形成集群合肥依托中國科技大學和合肥工業(yè)大學重點創(chuàng)新發(fā)展醫(yī)用激光儀器、核醫(yī)學儀器、醫(yī)學檢測儀器、醫(yī)用低溫設(shè)備等高新醫(yī)療器械產(chǎn)品。滁州以生產(chǎn)一次性使用輸液器、注射器、醫(yī)用衛(wèi)生材料及敷料、物理治療儀等在全國乃至世界都占有重要的位置,對發(fā)展化工類產(chǎn)業(yè)、提升勞動力就業(yè)具有重要意義。政府應(yīng)加以引入或培育,扶持有一定資產(chǎn)規(guī)模和良好發(fā)展前景的醫(yī)療器械企業(yè)成為龍頭企業(yè)來帶動中小企業(yè),鼓勵企業(yè)之間的收購兼并,或其他形式的協(xié)作與聯(lián)合,從而發(fā)揮聚集效應(yīng)。2、需求牽引,轉(zhuǎn)型升級中央和地方政府通過正在進行的醫(yī)療衛(wèi)生體制改革不斷給予衛(wèi)生機構(gòu)財政支持,這就給醫(yī)院在醫(yī)療器械領(lǐng)域提供了一個重大的升級周期,也給醫(yī)療器械生產(chǎn)商們提供了有吸引力的市場機會。安徽省應(yīng)及時抓住機遇,重點開發(fā)農(nóng)村、社區(qū)基層和家庭用的便攜式、社區(qū)醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)化、公共衛(wèi)生與應(yīng)急救援裝備等領(lǐng)域需求的醫(yī)療器械。醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)也要及時轉(zhuǎn)型升級,調(diào)整發(fā)展方向,突破核心技術(shù),開發(fā)關(guān)鍵部件和重點產(chǎn)品,自主創(chuàng)新高性能和市場化優(yōu)勢明顯的中高端醫(yī)療裝備,如早期篩查設(shè)備,體外診斷設(shè)備,人工器官及其功能輔助裝置,智能化生活輔助裝置等。形成高、中、低檔產(chǎn)品布局合理的醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)體系,提升安徽省醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的國內(nèi)、國際競爭力。
支撐體系建設(shè)1、相關(guān)產(chǎn)業(yè)支撐一個優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)不會是單獨存在的,它一定是與相關(guān)產(chǎn)業(yè)一同崛起的。醫(yī)療器械企業(yè)需要與多個行業(yè)產(chǎn)業(yè)和有潛力的小型公司建立戰(zhàn)略伙伴關(guān)系,將部分部件或產(chǎn)品研發(fā)工作外包,這實際就等于調(diào)動了數(shù)倍于己的力量進行聯(lián)合攻關(guān),降低技術(shù)研發(fā)成本,分散研發(fā)風險,從而能持續(xù)地推出新產(chǎn)品上市,有效提高企業(yè)的創(chuàng)新能力,形成能覆蓋新型醫(yī)療器械產(chǎn)品研發(fā)各個階段的服務(wù)鏈。安徽省應(yīng)將輕工業(yè)大省的優(yōu)勢,如化工、電子及信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),轉(zhuǎn)化成可以服務(wù)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐體系。2、基礎(chǔ)性技術(shù)研發(fā)當今的醫(yī)學難題主要表現(xiàn)在如何進行疾病防治、早期診斷、藥物量化使用、微創(chuàng)處理、個體醫(yī)療、遠程醫(yī)學、生物系統(tǒng)內(nèi)各單元之間的定量關(guān)系等方面,醫(yī)療器械恰恰是解決醫(yī)學發(fā)展難題的動力。安徽省應(yīng)通過體制機制創(chuàng)新,整合優(yōu)質(zhì)科技資源,推進生產(chǎn)企業(yè)、高等院校、科研院所和醫(yī)療機構(gòu)的聯(lián)合創(chuàng)新,在生物材料、組織力學、生物信號采集、影像處理、生物電子學等領(lǐng)域進行基礎(chǔ)學科研究,大力發(fā)展智能化機器人、高敏化傳感器、工程化生物活組織,促進理、工、醫(yī)交叉,構(gòu)建產(chǎn)、學、研、用、金一體的創(chuàng)新聯(lián)盟,為安徽省醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展提供技術(shù)支撐。3、構(gòu)建醫(yī)療器械配套服務(wù)體系在安徽省建立多類型的醫(yī)療器械基礎(chǔ)性研發(fā)平臺和重點實驗室,醫(yī)療器械檢測中心、臨床應(yīng)用評估中心、技術(shù)轉(zhuǎn)化平臺、生物醫(yī)藥研發(fā)外包,形成醫(yī)療器械檢測、臨床評價、計量與評估、產(chǎn)業(yè)化共性技術(shù)共享等若干機制合理、運行高效、資源密集的醫(yī)療器械配套服務(wù)體系,推進安徽省醫(yī)療器械共性技術(shù)服務(wù)性平臺和區(qū)域創(chuàng)新平臺建設(shè)。4、人才培養(yǎng)培養(yǎng)創(chuàng)新人才是醫(yī)療器械學科與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。對于生產(chǎn)一線的低端人才,可以通過大力發(fā)展醫(yī)療器械類專業(yè)的職業(yè)教育和培訓來解決。對于需要具備一定技術(shù)的中級人才,應(yīng)支持本土高校擴大生物醫(yī)學工程和醫(yī)療器械類招生規(guī)模,同時積極吸引外地高校畢業(yè)生來安徽就業(yè)、創(chuàng)業(yè)。對于戰(zhàn)略科學家、高級工程技術(shù)人才、學科帶頭人和中青年骨干等高級人才的培養(yǎng)和引進,可以通過項目實施、爭取國家重點實驗室建設(shè)來培養(yǎng),可以制定優(yōu)惠政策,通過高薪、股票、期權(quán)等形式來引進。5、園區(qū)建設(shè)園區(qū)建設(shè)的最大意義在于聚集企業(yè)、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生態(tài)鏈,促進不同要素的交叉聯(lián)動,整合資金、技術(shù)和信息。針對安徽省地理位置特征統(tǒng)一規(guī)劃,分別在皖北的蚌埠和宿州、皖中的合肥和滁州、皖南的蕪湖和寧國建立不同類型的醫(yī)療器械工業(yè)園,建立“政府主導、市場運作”的醫(yī)療器械園管理與運作模式,以園區(qū)建設(shè)帶動醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為企業(yè)提供項目申報、企業(yè)注冊、風險投資、咨詢、物流、培訓、財務(wù)、保險等一站式服務(wù),促進各企業(yè)之間的交流合作。
政策保障1、產(chǎn)業(yè)扶持政策有關(guān)部門應(yīng)盡快研究制定支持醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策,在資金、稅收、人才引進以及知識產(chǎn)權(quán)保護和政府采購方面給予支持。加強區(qū)域布局,對行業(yè)企業(yè)進行結(jié)構(gòu)性重構(gòu),扶持龍頭企業(yè),疏導產(chǎn)業(yè)鏈上下游,形成專業(yè)化企業(yè)集群。2、科技扶持政策加大創(chuàng)新人才培養(yǎng)和引進力度,建立高水平的研發(fā)機構(gòu),設(shè)立產(chǎn)品標準研究基金,設(shè)立醫(yī)療器械科技重大專項、醫(yī)療器械臨床研究專項。3、市場扶持政策醫(yī)療器械產(chǎn)品有公共產(chǎn)品屬性,屬于政府買單范圍,可以調(diào)整醫(yī)療保障政策、醫(yī)院評級標準和市場準入審批政策,改進醫(yī)療配置管理體系,健全臨床應(yīng)用監(jiān)管機制,優(yōu)化國產(chǎn)醫(yī)療器械產(chǎn)品的采購程序,鼓勵醫(yī)療機構(gòu)尤其是三級醫(yī)院的裝備國產(chǎn)化。4、資金扶持政策首先是政府投資,政府要逐步加大對醫(yī)療器械工業(yè)園、重大醫(yī)療器械技術(shù)研究和開發(fā)項目以及必要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的投入,設(shè)置創(chuàng)業(yè)基金,發(fā)揮政府在資源配置方面的引導作用。其次是鼓勵醫(yī)療器械企業(yè)進行資產(chǎn)重組,選擇具備條件的優(yōu)勢企業(yè)進行股份制改造,幫助其上市融資。三是吸引各類金融資本投資醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè),形成多渠道投融資機制。(四)創(chuàng)新驅(qū)動1、發(fā)展模式創(chuàng)新一是以企業(yè)自身的研發(fā)隊伍為核心,通過整合企業(yè)內(nèi)部力量進行的原始創(chuàng)新;二是企業(yè)通過委托開發(fā)、合作開發(fā)、購買兼并等方式從企業(yè)外部的研發(fā)資源中獲取企業(yè)發(fā)展所需的人才、技術(shù)、產(chǎn)品的集成創(chuàng)新模式;三是引進消化吸收再創(chuàng)新,促進創(chuàng)新驅(qū)動與產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)合。2、核心技術(shù)創(chuàng)新對于基礎(chǔ)研究、共性關(guān)鍵技術(shù)、核心部件和重大產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā),予以重點投入支持。圍繞疾病預(yù)防、促進健康、早期診斷、微創(chuàng)技術(shù)等技術(shù)發(fā)展趨勢,重點研究微創(chuàng)診療設(shè)備、導航定位輔助、動態(tài)高分辨影像、生物醫(yī)學材料、精密制造、神經(jīng)信號檢測與分析、急救設(shè)備對特種環(huán)境的適應(yīng)性等一批核心關(guān)鍵技術(shù),搶占未來醫(yī)學發(fā)展前沿,提高醫(yī)療器械產(chǎn)品的性能及可靠性,打造具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心產(chǎn)品與品牌,力求改變安徽省新型產(chǎn)品發(fā)展緩慢的局面。安徽省醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖與發(fā)達國家和發(fā)達省份相比有一定距離,但差距不到十年,應(yīng)抓住機遇,迎頭趕上。安徽省要大力發(fā)展醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè),必須堅持政策引導、創(chuàng)新驅(qū)動和需求牽引的原則,盡快適應(yīng)醫(yī)學模式從疾病為中心轉(zhuǎn)向以健康為中心的變革,優(yōu)先發(fā)展醫(yī)療衛(wèi)生體制建設(shè)迫切需求的醫(yī)療器械,著力解決制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的問題,采取多渠道創(chuàng)新模式,整合醫(yī)療器械支撐產(chǎn)業(yè)體系,開展新型醫(yī)療器械及其方法學的科技創(chuàng)新,實現(xiàn)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)能力的大提升,推動安徽省醫(yī)療衛(wèi)生體制改革和國民經(jīng)濟的跨越式發(fā)展。
這些從前僅存在于科幻世界的夢想，如今正被日新月異的人工智能技術(shù)推向現(xiàn)實：醫(yī)療領(lǐng)域中的醫(yī)用機器人，已經(jīng)在運送物品、移動病人、臨床診療和手術(shù)、康復護理和醫(yī)用教學等方面一顯身手，改變著人們的生活。
日趨智能化、精準化
近年來，醫(yī)用機器人已經(jīng)發(fā)展成為先進機器人領(lǐng)域的前沿性學術(shù)方向，大大促進醫(yī)療，尤其是外科手術(shù)的微創(chuàng)化和智能化發(fā)展。醫(yī)療機器人北京市工程實驗室主任張送根博士介紹說：“智能型手術(shù)及醫(yī)療機器人，有廣泛的感覺系統(tǒng)、智能和模擬裝置，涉及醫(yī)學成像、圖像分析、機器人、運動分析及虛擬現(xiàn)實等多個學科的最新成果，能夠全面擴展人類能力極限，提高醫(yī)生的手術(shù)及診療技能，輔助醫(yī)生進行手術(shù)規(guī)劃、仿真、操作等過程?！崩?，可減少手術(shù)差錯率，提高微創(chuàng)手術(shù)精準度，避免病人感染，降低輻射危害，增強抗疲勞能力等。醫(yī)用機器人既提高手術(shù)及診療質(zhì)量，又減輕患者痛苦，縮短康復周期，降低醫(yī)療成本，成為未來醫(yī)療領(lǐng)域的研發(fā)必然趨勢。
醫(yī)生受制于人體生理結(jié)構(gòu)，在操作精度、穩(wěn)定性、抗疲勞能力和抗輻射能力等方面有很大局限，而這些正是機器人的優(yōu)勢所在。與其他機器人相比，醫(yī)療機器人還具有獨特優(yōu)勢：在醫(yī)院、街道、家庭等多種環(huán)境下工作，決定了醫(yī)療機器人具有移動性與導航、識別與規(guī)避能力，還有智能化的人機交互界面，并在需要人工控制的情況下，具備遠程控制能力；醫(yī)療機器人的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計，都以易消毒和滅菌為前提，安全可靠且無輻射；以人作為操作對象的醫(yī)療機器人，要具有對狀況變化的適應(yīng)性，對作業(yè)的柔軟性以及對人體和精神的適應(yīng)性等；醫(yī)療機器人之間及醫(yī)療機器人和醫(yī)療器械之間具有或預(yù)留通用的對接接口，如人機交互接口等。
伴隨科技進一步發(fā)展，醫(yī)療機器人還會更加智能化和精準化。有科學家甚至大膽預(yù)測，“到2100年，日常生活中將充滿各種智能機器人，我們將同機器人緊密聯(lián)系”。這讓人振奮，但我們也要清醒地看到，受制造費用昂貴等限制，機器人的智能化之路還很漫長。
治療領(lǐng)域越發(fā)廣泛
自從20多年前首臺醫(yī)療機器人問世，如今，幾乎在醫(yī)學各個領(lǐng)域，都能看到醫(yī)療機器人的活躍身影。功能各異的醫(yī)療機器人正在改變傳統(tǒng)醫(yī)療模式，迅速提升病人的生命質(zhì)量。
據(jù)華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院院長陳安民教授介紹，醫(yī)療機器人從功能上可分為5種類型：一是輔助內(nèi)窺鏡操作機器人：這種機器人能夠按照醫(yī)生的控制指令，操作內(nèi)窺鏡的移動和定位。二是輔助微創(chuàng)外科手術(shù)機器人：它一般具有先進的成像設(shè)備、一個控制臺和多只電子機械手，手術(shù)醫(yī)生只要坐在控制臺前，觀察高清晰度的三維圖像，操縱儀器的手柄，機器人就會實時完成手術(shù)。三是遠程操作外科手術(shù)機器人：由于配備了專門的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，這種機器人可以完成遠程手術(shù)。四是虛擬手術(shù)機器人：這一機器人將掃描的圖像資料進行三維分析后，在電腦上重建為人體或人體器官，醫(yī)生便可以在虛擬圖像上進行手術(shù)訓練。制定手術(shù)計劃。五是微型機器人：主要包括智能藥丸、智能影像膠囊和納米機器人。智能藥丸機器人能夠按照預(yù)定程序釋放藥物并反饋信息；智能影像膠囊能輔助內(nèi)窺鏡或影像檢查；正在研制開發(fā)的納米微型機器人，還可以鉆入人體，甚至在肉眼看不見的微觀世界里，完成靶向治療任務(wù)。
目前，應(yīng)用最為廣泛的當屬外科手術(shù)機器人和智能影像膠囊?！巴饪剖中g(shù)機器人動作精細、失誤率低，可以避免醫(yī)生直接接觸患者血液，大大減少患者感染危險，并能夠大幅降低放射線對患者和醫(yī)生的雙重影響?！敝袊t(yī)學科學院研究員楊國忠介紹說。智能影像膠囊同樣聲譽廣泛。這項于上世紀90年代就獲得通過的專利技術(shù)，具有檢查方便、無創(chuàng)傷、無痛苦、不影響患者正常工作等多重優(yōu)點?；颊咧恍璺聝?nèi)置攝像與信號傳輸裝置的智能膠囊，就能接受消化道系統(tǒng)檢查，甚至接受機器人體內(nèi)定點給藥，可以作為消化道疾病診療的首選方法。
發(fā)展前景令人期待
醫(yī)療機器人顯著推動了現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，市場潛力和發(fā)展前景令人期待。美國、英國、日本、法國、瑞士、以色列、韓國以及新加坡等國的學術(shù)機構(gòu)和公司，均設(shè)立了與醫(yī)療機器人相關(guān)的研究機構(gòu)，開發(fā)出多種系統(tǒng)原型，部分已經(jīng)形成商業(yè)化產(chǎn)品。
首部商業(yè)化手術(shù)機器人于1994年在美國推出。目前，由醫(yī)生操縱臺、機械手和內(nèi)鏡裝置三大部分組成的美國“達·芬奇外科手術(shù)系統(tǒng)”最為暢銷，截至2011年初，全球共計售出1700多臺。此類手術(shù)機器人不僅能夠完成普外科，還能完成腦神經(jīng)外科、心臟修復、人工關(guān)節(jié)置換和整形外科等多領(lǐng)域手術(shù)，但上千萬元的設(shè)備價格，仍是醫(yī)療機器人產(chǎn)業(yè)亟待突破的瓶頸之一。
我國的手術(shù)與醫(yī)療機器人研究起步較晚，發(fā)展速度卻很快。據(jù)張送根介紹，“北京航空航天大學從1997年至2007年先后自主開發(fā)了5代腦外科機器人系統(tǒng)。2002年，又研發(fā)出國內(nèi)第一臺骨科手術(shù)機器人系統(tǒng)，并于2011年獲得醫(yī)療機器人注冊許可證”。該產(chǎn)品目前已經(jīng)成功進入市場。生產(chǎn)商也成為全球第五家獲得醫(yī)療機器人注冊許可證的公司，與國外同類產(chǎn)品相比性價比高、發(fā)展前景廣闊。
2003年，南開大學研制出面向生物醫(yī)學工程的微操作機器人系統(tǒng)，可實現(xiàn)克隆研究中的轉(zhuǎn)基因注射、染色體切割、細胞融合與分離等操作。2005年，天津大學研制出顯微外科手術(shù)機器人，能實現(xiàn)顯微鏡下1毫米動脈血管的吻合手術(shù)操作。
關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；現(xiàn)代電子設(shè)計；應(yīng)用
引言
EDA技術(shù)是上世紀90年代飛速發(fā)展起來的一項新型技術(shù)，是現(xiàn)代電子設(shè)計新的發(fā)展潮流，其是基于計算機工作平臺，綜合了計算機技術(shù)、電子技術(shù)、智能化技能等一系列技術(shù)達成電子產(chǎn)品的自動化設(shè)計。同時，EDA技術(shù)是當今信息化時展的必然趨勢，其應(yīng)用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。由此可見，對EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實意義。
1 EDA技術(shù)概述
1.1 EDA技術(shù)
EDA（Electronics Design Automation），即電子設(shè)計自動化，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，在電子技術(shù)、仿真模擬工作中扮演著十分重要的角色。在電子設(shè)計技術(shù)中，將可編程邏輯器件應(yīng)用于系統(tǒng)中可很大程度提高電子設(shè)計工作靈活性，可編程邏輯期間在軟件編程過程中重構(gòu)器件的結(jié)構(gòu)、運行方式，進一步使設(shè)計硬件靈活性得到顯著改善?？删幊踢壿嬈骷?yīng)用結(jié)構(gòu)原理、運行方式等的不斷發(fā)展，使以往的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計理念、方法、過程等均實現(xiàn)了轉(zhuǎn)變，一定水平上促進了現(xiàn)代電子技術(shù)的革新。在可編程邏輯器件相關(guān)技術(shù)越來越成熟及計算機技術(shù)飛速發(fā)展背景下，EDA技術(shù)逐漸在電子設(shè)計領(lǐng)域中得到廣泛推廣。EDA技術(shù)基于計算機上的EDA工具軟件平臺實現(xiàn)設(shè)計文件過程中依托硬件描述語言開展系統(tǒng)邏輯描述。EDA技術(shù)幫助設(shè)計人員通過硬件描述語言、電子設(shè)計自動化等實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計工作，其可自動實現(xiàn)邏輯分割、邏輯編譯、布局布線等功能，進一步促進電子線路系統(tǒng)功能的全面達成[2]。
1.2 EDA技術(shù)發(fā)展
伴隨計算機技術(shù)、電子系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)以及集成電路技術(shù)的不斷進步，為EDA技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了良好契機，EDA技術(shù)的發(fā)展、推廣，不僅顯著縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，還極大水平改善了產(chǎn)品的性能及價格比。EDA技術(shù)發(fā)展，具體可劃分成四個階段：
（1）上世紀70年代――計算機輔助設(shè)計階段，這一發(fā)展階段主要體現(xiàn)于CAD技術(shù)方面，計算機輔助設(shè)計得到了一定的推廣。人們逐步以計算機作為輔助開展IC版圖編輯、PCB布局布線等工作，取代了過去的手工作業(yè)方式。于此階段手工繪圖方式得到了一定優(yōu)化，進而在計算機輔助設(shè)計發(fā)展作用上得到了有效凸顯。
（2）80年代――計算機輔助工程階段，該階段是在上一階段基礎(chǔ)上引入一系列新型應(yīng)用功能，在具備圖形繪制功能的同時，還增添了電路功能設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且通過電氣連接網(wǎng)絡(luò)表實現(xiàn)了兩者的有效結(jié)合。計算機輔助工程主要功能包括：原理圖輸入、邏輯仿真、自動布局布線以及電路分析等。在這一系列功能應(yīng)用上，通過將原理圖、邏輯圖等用以重要應(yīng)用內(nèi)容，實現(xiàn)了設(shè)計功能的進一步豐富。
（3）90年代――電子系統(tǒng)設(shè)計自動化階段，該階段電子設(shè)計自動化目標得以實現(xiàn)，可經(jīng)由高級描述語言及系統(tǒng)識別仿真等優(yōu)勢開展應(yīng)用，極大水平改善了設(shè)計的效率。
（4）現(xiàn)代EAD技術(shù)即為將計算機作為工具，基于EDA軟件平臺，結(jié)合硬件描述語言實現(xiàn)的設(shè)計文件，可自動實現(xiàn)用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯仿真、布局布線、邏輯綜合等，進而實現(xiàn)對相關(guān)目標芯片邏輯映射、適配編譯等操作[3]。
2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用及意義
2.1 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用
憑借EDA技術(shù)廣泛的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計中，可起到一系列的作用。對于現(xiàn)代電子設(shè)計而言，相對流行的編程方式即為無線編程、在線編程，而EDA技術(shù)不僅能夠充分適應(yīng)電子設(shè)計的發(fā)展，還可促進達成無障礙編程，在編程過程中的保密性還能夠得到有效保障。EDA技術(shù)還有著十分顯著的可靠性，可有效解決電子設(shè)計中復位障礙、跑飛等問題。還可于集成、壓縮功能應(yīng)用情況下，完成對電子產(chǎn)品系統(tǒng)向某一芯片中的有效集成，如此可為設(shè)計管理實踐帶來極為便利，促進對電子設(shè)計風險控制工作的開展，還可使電子設(shè)計可靠性得到有效保障。除此之外，EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用，還可收獲極高的效率，可達成多任務(wù)同時運行的目的。在EDA技術(shù)應(yīng)用實踐中，可于多模塊功能應(yīng)用情況下，有效加快電子設(shè)計速度及改善子設(shè)計效率水平，推動電子設(shè)計工作進一步朝信息市場化方向發(fā)展。另外，EDA技術(shù)還具備一定的適應(yīng)性，通過對其高速、高效及大容量等特點的有效成效，積極促進電子設(shè)計的創(chuàng)新升級。EDA技術(shù)的一系列特征優(yōu)勢的凸顯可積極促進現(xiàn)代電子設(shè)計的有序發(fā)展。
2.2 EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用意義
電子技術(shù)是一項有著極強專業(yè)性的技術(shù)，現(xiàn)階段用于電子技術(shù)設(shè)計中的軟件多種多樣，經(jīng)由選取適用的應(yīng)用軟件，便可有效改善電子技術(shù)設(shè)計效率。EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用有著十分重要的意義，EDA技術(shù)是將計算機用以主要平臺，然后將一系列相關(guān)技術(shù)開展綜合應(yīng)用。對于現(xiàn)代電子設(shè)計而言，EDA技術(shù)是發(fā)展的新潮流，具備各式各樣優(yōu)勢作用發(fā)揮，將其應(yīng)用于現(xiàn)代電子設(shè)計中可收獲諸多便利。伴隨EDA技術(shù)的逐步發(fā)展進步，無不為現(xiàn)代電子設(shè)計帶來新的轉(zhuǎn)變，可有效改善全面電子技術(shù)設(shè)計效率水平，因此將EDA技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)設(shè)計中十分重要。
3 EDA技術(shù)的要點內(nèi)容
ESDA可算得上是現(xiàn)代電子設(shè)計的最新發(fā)展方向，可將其理解為：設(shè)計人員依據(jù)自頂向下設(shè)計方法，對全面電子系統(tǒng)開展方案規(guī)劃及功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路通過一片或者幾片特定集成電路（ASIC）達成，然后依托硬件描述語言開展系統(tǒng)行為級設(shè)計，最后經(jīng)由適配器、綜合其得到最終目標器件。該種設(shè)計方法可稱之為高層次電子設(shè)計方法。
3.1 自頂向下設(shè)計方法
對于自頂向下設(shè)計方法而言，第一步要從系統(tǒng)設(shè)計展開，于頂層開展功能方框圖劃分及結(jié)構(gòu)制定。于方框圖一級開展仿真、糾錯，同時選取硬件描述語言對高層次系統(tǒng)行為開展描述，于系統(tǒng)一級開展驗證。緊接著選取綜合優(yōu)化工具得出對應(yīng)門電路網(wǎng)表，網(wǎng)表相關(guān)的物理實現(xiàn)級既可以是印刷電路板，又可以是專用集成電路。設(shè)計的主要仿真、調(diào)試過程是于高層次上實現(xiàn)的，如此不僅可為盡早覺察結(jié)構(gòu)設(shè)計中的錯誤提供便利，提高設(shè)計工作效率，還可減輕邏輯功能仿真的工作量，提升系統(tǒng)設(shè)計一次成功率[4]。
3.2 硬件描述語言
硬件描述語言指的是一類開展電子系統(tǒng)硬件設(shè)計的計算機語言，其借助軟件編程來對電子系統(tǒng)中各項內(nèi)容開展有效描述，諸如電子系統(tǒng)的連接形式、電路結(jié)合以及邏輯功能等。近年來，在大型電子系統(tǒng)設(shè)計中硬件描述語言得到廣泛應(yīng)用。上世紀80年代美國國防部研發(fā)出高速集成電路硬件描述語言，以作用于對EDA產(chǎn)品不兼容問題進行解決，此外還可作用于開展多層次設(shè)計。IEEE利用高速集成電路硬件描述語言對過去硬件描述語言一系列功能予以了覆蓋。IEEE作為一類全方位的硬件描述語言，其涵蓋了多個設(shè)計層次，諸如邏輯門級、系統(tǒng)行為級以及寄存器傳輸?shù)?，并且還支持多種不同形式對全面項目開展混合描述。高速集成電路硬件描述語言一方面具備極佳的移植性，一方面其的設(shè)計還為工藝間轉(zhuǎn)換提供了極大便利，同時高速集成電路硬件描述語言使得設(shè)計人員主要工作轉(zhuǎn)變?yōu)殚_展實現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)功能。
3.3 ASIC設(shè)計
面對電子系統(tǒng)集成電路中存在的各式各樣問題，包括可靠性不足、功耗大以及體積大等，可于集成電路設(shè)計過程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現(xiàn)代電子產(chǎn)品市場需求的逐步嚴苛，ASIC芯片可劃分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可編程ASIC。在對全定制ASIC芯片進行設(shè)計過程中，設(shè)計人員要對芯片上全面晶體管幾何圖形、工藝規(guī)則予以界定，然后把設(shè)計成果轉(zhuǎn)交給IC生產(chǎn)商掩膜制造，如此可最大限度的確保ASIC芯片獲取最理想的性能，進一步實現(xiàn)高效、高利用率以及低能耗的目的。
4 EDA技術(shù)電子設(shè)計流程
EDA技術(shù)是一項系統(tǒng)級的設(shè)計技術(shù)，是一類層次比較高的電子設(shè)計手段，該項應(yīng)用技術(shù)基于概念驅(qū)動，確保電子設(shè)計工作人員在設(shè)計過程中無需對門級原理圖開展利用，工作人員在確立設(shè)計目標后便可應(yīng)用EDA技術(shù)對電路予以描述，如此一方面可有效縮減電路西決的制約，一方面可有效強化設(shè)計人員設(shè)計創(chuàng)造水平[5]。EDA系統(tǒng)支持設(shè)計人員把概念構(gòu)思、高層次描述輸入進計算機后，基于系統(tǒng)規(guī)則實現(xiàn)對電子產(chǎn)品的設(shè)計。就EDA技術(shù)電子設(shè)計流程而言，主要可劃分為系y劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級功能仿真、適配前時序仿真及ASIC實現(xiàn)等，具體而言：（1）電子設(shè)計通過文本或圖形編輯器對設(shè)計描述予以呈現(xiàn)，即為實現(xiàn)設(shè)計表述；（2）電子設(shè)計通過編譯器對設(shè)計開展錯排編譯，也就是輸入硬件描述語言程序；（3）設(shè)計人員對硬件、軟件開展溝通，為達成功能仿真提供便利，也就是綜合；（4）在仿真設(shè)計檢測滿意后，借助FPGA開展邏輯映射操作，即為編程下載，由此系統(tǒng)級設(shè)計便宣告結(jié)束。EDA技術(shù)電子設(shè)計流程，如圖1所示。
5 EDA技術(shù)的應(yīng)用
近年來，EDA技術(shù)得到飛速發(fā)展，在諸多領(lǐng)域的電子系統(tǒng)設(shè)計工作得到廣泛推廣，包括通訊、教學、醫(yī)學、航天、國家計算機應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)等等，并發(fā)揮著十分重要的作用。
5.1 EDA技術(shù)在通訊中的應(yīng)用
EDA技術(shù)在科研研究中的應(yīng)用，主要借助電路仿真工具開展電路設(shè)計、仿真；借助虛擬設(shè)備開展產(chǎn)品調(diào)節(jié)試用；在儀器設(shè)備中應(yīng)用FPGA器件開發(fā)。對于CDMA無線通信系統(tǒng)而言，全面無線基站、移動手機均于同一頻譜下運行，為了對各種呼叫進行區(qū)分，各部手機均有著一個特有的碼序列，CDMA基站唯有對多種觀點碼序列進行有效判定，方可對不同傳呼進程開展分辨，而此處的判定是經(jīng)由匹配濾波器輸出呈現(xiàn)于輸入數(shù)據(jù)流中探測到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設(shè)計，同時還具備DSP高級數(shù)據(jù)處理功能，所以FPGA在現(xiàn)代通訊領(lǐng)域中得到廣泛推廣。
5.2 EDA技術(shù)在生物醫(yī)學工程中的應(yīng)用
EDA技術(shù)是電子設(shè)計的重要工具，不管是芯片設(shè)計，還是系統(tǒng)設(shè)計，倘若未有得到EDA工具的支持，均將無法實現(xiàn)。近年來，生物醫(yī)學工程領(lǐng)域?qū)DA技術(shù)進行了引入，該項技術(shù)一方面可促進對人體血壓、心率等生理信號展開更為準確的檢測，一方面可經(jīng)由相關(guān)設(shè)計達成對生理信號的濾波、醫(yī)學圖像檢測等處理，使得生理信號更具臨床使用價值。所以，EDA技術(shù)在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域有著十分可觀的發(fā)展前景。
5.3 EDA技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)中的應(yīng)用
無論是數(shù)字信號處理器、性能極佳的微處理器，還是電子電路、冰箱、電視機等，EDA技術(shù)不僅應(yīng)用于前期計算機模擬仿真、產(chǎn)品調(diào)試，還應(yīng)用于電子設(shè)備的研發(fā)、制造，電路板焊接等一系列環(huán)節(jié)，并在其中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。某種意義上而言，EDA技術(shù)已然轉(zhuǎn)變成電子工業(yè)領(lǐng)域中必不可少的一部分。
6 結(jié)束語
總而言之，EDA技術(shù)是當今信息化時展的必然趨勢，其應(yīng)用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業(yè)，是現(xiàn)代電子設(shè)計的核心，在現(xiàn)代電子設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。伴隨EDA技術(shù)的日趨成熟，其將進一步推進電子產(chǎn)業(yè)及電子設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)變革，將進一步提升電子設(shè)計水平。鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要清楚認識EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的應(yīng)用作用及意義，強化EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計中的科學合理應(yīng)用，不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗，積極促進電子技術(shù)設(shè)計有序發(fā)展。
參考文獻
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一、生物醫(yī)用高分子材料的特點
生物醫(yī)用高分子材料是一種聚合物材料，主要用于制造人體內(nèi)臟、體外器官、藥物劑型及醫(yī)療器械。按照來源的不同，生物醫(yī)用高分子材料可以分為天然生物高分子材料和合成生物高分子材料2種。前者是自然界形成的高分子材料，如纖維素、甲殼素、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、明膠及海藻酸鈉等；后者主要通過化學合成的方法加以制備，常見的有合聚氨酯、硅橡膠、聚酯纖維、聚乙烯基吡咯烷酮、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯等。按照材料的性質(zhì)，生物醫(yī)用高分子材料可以分為非降解材料和降解材料。前者主要包括聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴，芳香聚酯、聚硅氧烷等；后者包括聚乙烯亞胺—聚氨基酸共聚物、聚乙烯亞胺—聚乙二醇—聚（β-胺酯）共聚物、聚乙烯亞胺—聚碳酸酯共聚物等。
生物醫(yī)用高分子材料作為植入人體內(nèi)的材料，必須滿足人體內(nèi)復雜的環(huán)境，因此對材料的性能有著嚴格的要求。首先，材料不能有毒性，不能造成畸形；其次，生物相容性比較好，不能與人體產(chǎn)生排異反應(yīng)；第三，化學穩(wěn)定性強，不容易分解；第四，具備一定的物理機械性能；第五，比較容易加工；最后，性價比適宜。其中最關(guān)鍵的性能是生物相容性。
根據(jù)國際標準化組織（InternationalStandardsOrganization，ISO）的解釋，生物相容性是指非活性材料進入后，生命體組織對其產(chǎn)生反應(yīng)的情況。當生物材料被植入人體后，生物材料和特定的生物組織環(huán)境相互產(chǎn)生影響和作用，這種作用會一直持續(xù)，直到達到平衡或者植入物被去除。生物相容性包括組織相容性、細胞相容性和血液相容性。
二、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展歷史
人類對生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用經(jīng)過了漫長的階段。根據(jù)記載，公元前3500年，古埃及人就用棉花纖維和馬鬃縫合傷口，此后到19世紀中期，人類還主要停留在使用天然高分子材料的階段；隨后到20世紀20年代，人類開始學會對天然高分子材料進行改性，使之符合生物醫(yī)學的要求；再后來人類開始嘗試人工合成高分子材料；20世紀60年代以來，生物醫(yī)用高分子材料得到了飛速發(fā)展和廣泛的普及。1949年，美國就率先發(fā)表了研究論文，在文中第1次闡述了將有機玻璃作為人的頭蓋骨、關(guān)節(jié)和股骨，將聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況，對醫(yī)用高分子的應(yīng)用前景進行了展望。這被認為是生物醫(yī)用高分子材料的開端。
在20世紀50年代，人類發(fā)現(xiàn)有機硅聚合物功能多樣，具有良好的生物相容性（無致敏性和無刺激性），之后有機硅聚合物被大量用于器官替代和整容領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，20世紀60年代，美國杜邦公司生產(chǎn)出了熱塑性聚氨酯，這種材料的耐屈撓疲勞性優(yōu)于硅橡膠，因此在植入生物體的醫(yī)用裝置及人工器官中得到了廣泛應(yīng)用。隨后人工尿道、人工食道、人工心臟瓣膜、人工心肺等器官先后問世。生物醫(yī)用高分子材料也從此走上快速發(fā)展的道路。
三、生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和趨勢
據(jù)相關(guān)研究調(diào)查顯示，我國生物醫(yī)用高分子材料研制和生產(chǎn)發(fā)展迅速。隨著我國開始慢慢進入老齡化社會和經(jīng)濟發(fā)展水平的逐步提高，植入性醫(yī)療器械的需求日益增長，對生物醫(yī)用高分子材料的需求也將日益旺盛。2015年1月28日，中國醫(yī)藥物資協(xié)會的《2014中國單體藥店發(fā)展狀況藍皮書》顯示，2014全年全國醫(yī)療器械銷售規(guī)模約2556億元，比2013年度的2120億元增長了436億元，增長率為20.06%。但是相比于醫(yī)藥市場總規(guī)模（預(yù)計為13326億元）來說，醫(yī)藥和醫(yī)療消費比為1∶0.19還略低，因此業(yè)內(nèi)普遍認為，醫(yī)療器械仍然還有較廣闊的成長空間，生物醫(yī)用高分子材料也將迎來良好的發(fā)展前景。
根據(jù)evaluateMedTech公司基于全球300家頂尖醫(yī)療器械生產(chǎn)商的公開數(shù)據(jù)而得出的報告《2015-2020全球醫(yī)療器械市場》預(yù)測，2020年全球醫(yī)療器械市場將達到4775億美元，2016-2020年間的復合年均增長率為4.1%。世界醫(yī)療器械格局的前6大領(lǐng)域包括：診斷、心血管、影像大型設(shè)備、骨科、眼科、內(nèi)窺鏡，其中生物醫(yī)用高分子材料在其中都得到了廣泛的應(yīng)用。
以往的醫(yī)學研究對組織和器官的修復，更多是選擇一種替代品，實現(xiàn)原有組織和器官的部分功能。隨著再生醫(yī)學和干細胞技術(shù)的迅速發(fā)展，利用生物技術(shù)再生和重建器官、個性化治療和精準醫(yī)學已經(jīng)成為趨勢。因此傳統(tǒng)的生物醫(yī)藥高分子材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的需求，需要模擬生物的結(jié)構(gòu)，恢復和改進生物體組織與器官的功能，最終實現(xiàn)器官和組織的再生，這也是生物醫(yī)用高分子材料未來的發(fā)展方向。
生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療器械領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在人工器官、醫(yī)用塑料和醫(yī)用高分子材料3個領(lǐng)域。
1.人工器官
人工器官指的是能植入人體或能與生物組織或生物流體相接觸的材料；或者說是具有天然器官組織或部件功能的材料，如人工心瓣膜、人工血管、人工腎、人工關(guān)節(jié)、人工骨、人工肌腱等，通常被認為是植入性醫(yī)療器械。人工器官主要分為機械性人工器官、半機械性半生物性人工器官、生物性人工器官3種。第1種是指用高分子材料仿造器官，通常不具有生物活性；第2種是指將電子技術(shù)和生物技術(shù)結(jié)合；第3種是指用干細胞等純生物的方法，人為“制造”出器官。目前生物醫(yī)用高分子材料主要應(yīng)用在第1種人工器官中。
目前，植入性醫(yī)療器械中骨科占據(jù)約為38%的市場份額；隨后是心血管領(lǐng)域的36%；傷口護理和整形外科分別為8%左右。人工重建骨骼在骨科產(chǎn)品市場中占據(jù)了超過31%的市場份額，主要產(chǎn)品是人工膝蓋，人工髖關(guān)節(jié)以及骨骼生物活性材料等，主要應(yīng)用的生物醫(yī)用高分子材料有聚甲基丙烯酸甲酯、高密度聚乙烯、聚砜、聚左旋乳酸、乙醇酸共聚物、液晶自增強聚乳酸、自增強聚乙醇酸等。心血管產(chǎn)品市場中支架占據(jù)了一半以上的市場份額，此外還有周邊血管導管移植、血管通路裝置和心跳節(jié)律器等。
目前各國都認識到了人工器官的重要價值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進展。2015年，美國康奈爾大學的研究人員開發(fā)出了一種輕量級的柔性材料，并準備將其用于創(chuàng)建一個人工心臟。在我國，3D打印人工髖關(guān)節(jié)產(chǎn)品獲得國家食品藥品監(jiān)督管理總局（CFDA）注冊批準，這也是我國首個3D打印人體植入物。
人工器官未來發(fā)展趨勢是誘導被損壞的組織或器官再生的材料和植入器械。人工骨制備的發(fā)展趨勢是將生物活性物質(zhì)和基質(zhì)物質(zhì)組合到一起，促進生物活性物質(zhì)的黏附、增殖和分化。血管生物支架的發(fā)展趨勢是聚合物共混技術(shù)，如海藻酸鈉/殼聚糖、膠原/殼聚糖、膠原/瓊脂糖、殼聚糖/明膠、殼聚糖/聚己內(nèi)酯、聚乳酸/聚乙二醇等體系。
2.醫(yī)用塑料
醫(yī)用塑料，主要用于輸血輸液用器具、注射器、心導管、中心靜脈插管、腹膜透析管、膀胱造瘺管、醫(yī)用粘合劑以及各種醫(yī)用導管、醫(yī)用膜、創(chuàng)傷包扎材料和各種手術(shù)、護理用品等。注塑產(chǎn)品是醫(yī)用塑料制品當中產(chǎn)量最大的品種。與普通塑料相比，醫(yī)用塑料要求比較高，嚴格限制了單體、低聚物、金屬離子的殘留，對于原材料的純度要求很高，對加工設(shè)備的要求也非常嚴格，在加工和改性過程中避免使用有毒助劑，通常具有表面親水、抗凝血等特殊功能。常用醫(yī)用塑料包括聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、熱塑性聚氨酯（TPU）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET）等。
目前醫(yī)用塑料市場約占全球醫(yī)療器械市場的10%，并保持著每年7%～12%的年均增長率。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，美國每人每年在醫(yī)用塑料領(lǐng)域消費額為300美元，而我國只有30元，由此可見醫(yī)用塑料在我國的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?/p>
我國醫(yī)用塑料制品產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，取得了長足的進步。中國醫(yī)藥保健品進出口商會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年上半年，紗布、繃帶、醫(yī)用導管、藥棉、化纖制一次性或醫(yī)用無紡布物服裝、注射器等一次性耗材和中低端診斷治療器械等成為我國醫(yī)療器械的出口大戶。但是也必須清醒地認識到，我國的醫(yī)用塑料發(fā)展水平還比較落后。醫(yī)用塑料的原料門類不全、生產(chǎn)質(zhì)量標準不規(guī)范、新技術(shù)和新產(chǎn)品的創(chuàng)新能力薄弱，導致一些高端原料導致國內(nèi)所需的高端產(chǎn)品原料還主要靠進口。
目前各國都認識到了醫(yī)用塑料的重要價值，加大了研發(fā)力度，取得了一些進展。2015年，英國倫敦克萊蒙特診所率先開展了塑膠晶狀體移植手術(shù)，不僅可以治療遠視眼或近視眼，還可以恢復患有白內(nèi)障和散光者的視力；住友德馬格公司推出一種聚甲醛（POM）齒輪微注塑設(shè)備，在新型白內(nèi)障手術(shù)器械中具有重要作用；美國美利肯公司開發(fā)了一項技術(shù)，可使非處方藥和保健品塑料瓶的抗?jié)裥院涂寡趸蕴岣?0%；MHT模具與熱流道技術(shù)公司開發(fā)出了PET血液試管，質(zhì)量不足4g，優(yōu)于玻璃試管；Rollprint公司與TOPAS先進高分子材料公司合作，采用環(huán)烯烴共聚物作為聚丙烯腈樹脂的替代品，以滿足苛刻的醫(yī)療標準；美國化合物生產(chǎn)商特諾爾愛佩斯推出了一款硬質(zhì)PVC，以取代透明醫(yī)療零部件中用到的PC材料，如連接器、止回閥、Y接頭、套管、魯爾接口配件、過濾器、滴注器和蓋子，以及樣本容器。
未來醫(yī)用塑料的發(fā)展趨勢是開發(fā)可耐多種消毒方式的醫(yī)用塑料，改善現(xiàn)有醫(yī)用塑料的血液相容性和組織相容性，開發(fā)新型的治療、診斷、預(yù)防、保健用塑料制品等。
3.藥用高分子材料，
藥用高分子材料在現(xiàn)代藥物制劑研發(fā)及生產(chǎn)中扮演了重要的角色，在改善藥品質(zhì)量和研發(fā)新型藥物傳輸系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。藥用高分子材料的應(yīng)用主要包括2個方面：用于藥品劑型的改善以及緩釋和靶向作用，此外還可以合成新的藥物。
藥物緩釋技術(shù)是指將衣物表面包裹一層醫(yī)用高分子材料，使得藥物進入人體后短時間內(nèi)不會被吸收，而是在流動到治療區(qū)域后再溶解到血液中，這時藥物就可以最大限度的發(fā)揮作用。藥物緩釋技術(shù)主要有貯庫型（膜控制型）、骨架型（基質(zhì)型）、新型緩控釋制劑（口服滲透泵控釋系統(tǒng)、脈沖釋放型釋藥系統(tǒng)、pH敏感型定位釋藥系統(tǒng)、結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)等）。
貯庫型制劑是指在藥物外包裹一層高分子膜，分為微孔膜控釋系統(tǒng)、致密膜控釋系統(tǒng)、腸溶性膜控釋系統(tǒng)等，常用的高分子材料有丙烯酸樹脂、聚乙二醇、羥丙基纖維素、聚維酮、醋酸纖維素等。骨架型制劑是指向藥物分散到高分子材料形成的骨架中，分為不溶性骨架緩控釋系統(tǒng)、親水凝膠骨架緩控釋系統(tǒng)、溶蝕性骨架緩控釋系統(tǒng)，常用的高分子材料有無毒聚氯乙烯、聚乙烯、聚氧硅烷、甲基纖維素、羥丙甲纖維素、海藻酸鈉、甲殼素、蜂蠟、硬脂酸丁酯等。
我國的高分子基礎(chǔ)研究處于世界一流，但是藥用高分子的應(yīng)用發(fā)展相對滯后，品種不夠多、規(guī)格不完整、質(zhì)量不穩(wěn)定，導致制劑研發(fā)能力與國際產(chǎn)生差距。國內(nèi)市場規(guī)模前10大種類分別為明膠膠囊、蔗糖、淀粉、薄膜包衣粉、1，2-丙二醇、PVP、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、微晶纖維素、HPC、乳糖。高端藥用高分子材料幾乎全部依賴進口。專業(yè)藥用高分子企業(yè)則存在規(guī)模小、品種少、技術(shù)水平低、研發(fā)投入少的問題。
目前，藥物劑型逐步走向定時、定位、定量的精準給藥系統(tǒng)，考慮到醫(yī)用高分子材料所具備的優(yōu)異性能，將會在這一發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。未來發(fā)展趨勢是開發(fā)生物活性物質(zhì)（疫苗、蛋白、基因等）靶向控釋載體。
四、結(jié)語
雖然生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進展，但是，隨著臨床應(yīng)用的不斷推廣，也暴露出不少問題，主要表現(xiàn)出功能有局限、免疫性不好、有效時間不長等問題。如植入血管支架后，血管易出現(xiàn)再度狹窄的情況；人工關(guān)節(jié)有效期相對較短，之所以出現(xiàn)這些問題，主要原因是人體與生俱來的排異性。
生物醫(yī)用高分子材料隸屬于醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展備受政策支持。國務(wù)院于2015年5月印發(fā)的《中國制造2025》明確指出，大力發(fā)展生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械，重點發(fā)展全降解血管支架等高值醫(yī)用耗材，以及可穿戴、遠程診療等移動醫(yī)療產(chǎn)品?？梢灶A(yù)見，在未來20～30年，生物醫(yī)用高分子材料就會迎來新一輪的快速發(fā)展。
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