生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的智能硬件

徐瑩

摘 要：電子技術(shù)成熟和革新以及信息通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，并與健康生活、醫(yī)療衛(wèi)生相結(jié)合。近期以來智能設(shè)備形態(tài)迅猛變革，不斷向生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域滲透交叉。智能制造產(chǎn)業(yè)鏈向智能化方向延伸，以智能硬件為代表的生物醫(yī)學(xué)檢測和治療設(shè)備蓬勃興起，其中，以可穿戴的智能設(shè)備最為普遍。生物醫(yī)學(xué)設(shè)備變革的大幕即將拉開。

關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)工程；智能硬件；應(yīng)用

1智能硬件的發(fā)展現(xiàn)狀

具備信息處理和連接能力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)感知和交互服務(wù)的設(shè)備產(chǎn)品稱之為智能硬件。伴隨移動(dòng)互聯(lián)產(chǎn)業(yè)的升級和高性能低功耗處理器件的商業(yè)化，智能硬件設(shè)備正向著商業(yè)化、大眾化的方向邁進(jìn)?？v觀我國智能硬件制造領(lǐng)域，基本上形成了以北京、上海和深圳為中心的產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。智能硬件產(chǎn)品已經(jīng)形成了一定的比較優(yōu)勢，但核心技術(shù)方面仍有欠缺；公共硬件服務(wù)環(huán)境條件基本建立，但具體細(xì)節(jié)方面有待完善；可穿戴設(shè)備發(fā)展迅速，但對于海外市場的開拓有所欠缺。近期以來，智能硬件的發(fā)展主要得益于以下四個(gè)方面：企業(yè)巨頭爭相入主智能硬件產(chǎn)業(yè)、布局市場；器件廠商不斷革新技術(shù)工藝、控制成本；電商巨頭整合線上資源、大力營銷；傳統(tǒng)設(shè)備制造廠家和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的跨界合作日益密切。

2智能硬件應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的主要驅(qū)動(dòng)力

筆者認(rèn)為智能硬件能夠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得以應(yīng)用，存在的驅(qū)動(dòng)力主要有以下幾個(gè)方面。第一，電子信息技術(shù)迅猛革新；第二，硬件制造成本大幅下降，使智能硬件設(shè)備商用化、大眾化；第三，各大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)軍生物醫(yī)學(xué)設(shè)備領(lǐng)域；第四，多元化產(chǎn)業(yè)鏈快速形成，智能硬件形態(tài)日新月異；第四，人們對衛(wèi)生健康的日益重視和登山運(yùn)動(dòng)員等特殊人群的需求不斷增加。上述諸多因素活躍了智能硬件市場，為智能硬件與生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)相結(jié)合提供了新的契機(jī)，智能硬件產(chǎn)品與醫(yī)學(xué)技術(shù)的結(jié)合為生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域的前進(jìn)探索了新的道路方向。

3生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中的智能硬件

3.1智能血糖監(jiān)護(hù)設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

羅氏制藥公司旗下的智能醫(yī)療產(chǎn)品有血糖儀、血凝儀、細(xì)胞分析儀等諸多產(chǎn)品，其中的血糖監(jiān)護(hù)設(shè)備較為出色。羅氏血糖儀與ACA數(shù)據(jù)平臺和羅氏智動(dòng)型胰島素泵相結(jié)合，互成一體。新型皮下胰島素輸注設(shè)備——羅氏智動(dòng)型胰島素泵通過無線連接技術(shù)，將多功能血糖儀和胰島素泵相連接，血糖儀檢測血糖水平、設(shè)置和遙控胰島素的輸注并進(jìn)行血糖圖譜分析等工作，實(shí)現(xiàn)了血糖的實(shí)時(shí)監(jiān)測和無人化的智能給藥控制。另外，在血糖監(jiān)測領(lǐng)域雅培制藥公司也占有一席之地。雅培公司的血糖儀具有易于使用、采樣量小，使用舒適、智能化顯示等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3.2智能可穿戴設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

智能可穿戴設(shè)備是一類可以直接穿戴在身上的電子設(shè)備。在相關(guān)支撐軟件輔助下探測、分析生物體體征，甚至控制相關(guān)器械進(jìn)行疾病治療和健康監(jiān)護(hù)。醫(yī)學(xué)與工程技術(shù)的交叉融合，智能傳感技術(shù)的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，使可穿戴設(shè)備迅速商業(yè)化、大眾化?？纱┐髟O(shè)備改變著人們的生活方式和疾病預(yù)防模式，顯現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭和巨大的市場潛力。但是，受限于當(dāng)下傳感技術(shù)的發(fā)展，目前可穿戴設(shè)備可測試的健康信息種類受到極大限制，不但如此，在專業(yè)化、準(zhǔn)確度和精確性上也存在較大欠缺。在當(dāng)下，可穿戴設(shè)備在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要應(yīng)用于生物信息的采集和醫(yī)療器械的控制方面。

3.3智能超聲設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

隨著智能硬件設(shè)備向超聲波技術(shù)的延伸性發(fā)展，智能超聲設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到了一定的應(yīng)用，以GE公司的超聲診斷儀：Vscan為例。Vscan是一款袖珍手持式可視化的超聲檢測工具，擁有彩色編碼成像等諸多前沿技術(shù)，以實(shí)時(shí)迅速、非侵入式的檢測方式檢測病灶情況，突破了傳統(tǒng)檢查的局限，掌握了實(shí)時(shí)的可視化信息。它自身所配備的超聲波發(fā)射和接受裝置對患者的檢測部位進(jìn)行信息采集，設(shè)備的內(nèi)置智能處理芯片憑借其自身優(yōu)越的運(yùn)算性能對采集的超聲信號進(jìn)行智能化快速處理，從而能夠提供實(shí)時(shí)的黑白解剖影像和彩色血流影像。

3.4智能化聽力技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

西門子醫(yī)療集團(tuán)在助聽行業(yè)內(nèi)也有著深厚積淀，其助聽設(shè)備中的智能之作——百納？玲瓏小星有著出色的隱蔽性和保真性，產(chǎn)品使用安卓和iOS系統(tǒng)操作，具有指向性麥克風(fēng)系統(tǒng)幫助聚焦談話，并且可以進(jìn)行程序調(diào)試。與之配套的智能硬件——easyTek，是一款助聽器遙控和傳輸?shù)闹悄芘浼?，通過收音器工作狀態(tài)的控制實(shí)現(xiàn)對聲波信號的智能化濾噪。easyTek憑借其自身所具有的藍(lán)牙、無線和FM信號實(shí)現(xiàn)與助聽設(shè)備和其他智能終端的連接。

3.5其他智能硬件設(shè)備在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的其他智能硬件設(shè)備諸如飛利浦公司的睡眠檢測設(shè)備，Gecko公司的智能哮喘吸入器，美敦力公司的智能心臟檢測儀，禮來制藥公司的藍(lán)牙注射筆，等等。

4應(yīng)用意義及發(fā)展展望

智能設(shè)備除了數(shù)據(jù)檢測、存儲、傳輸、分析等功能外，還要兼顧設(shè)備的體積、用戶體驗(yàn)、及功耗等一系列問題。在未來的智能設(shè)備領(lǐng)域，整體上將朝向準(zhǔn)確、高效、舒適、安全四個(gè)大方向發(fā)展。其中，數(shù)據(jù)安全性將大幅提高；傳感器件也將朝向微型化、高精度、強(qiáng)穩(wěn)定性、低功耗發(fā)展；數(shù)據(jù)采集更加專業(yè)快捷；借助機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)，交互方式不再拘泥于點(diǎn)觸操作，手勢識別、語音識別、腦機(jī)接口等新型交互方式將運(yùn)用于智能設(shè)備的制造；智能設(shè)備的外形設(shè)計(jì)更加符合人體需求，舒適度更好，穿戴性更強(qiáng)、更美觀。

5結(jié)語

近年來，生物醫(yī)學(xué)借助智能硬件的浪潮迅速發(fā)展，智能硬件作為醫(yī)學(xué)檢測和治療的重要設(shè)備更是顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。本文從當(dāng)前智能硬件的發(fā)展入手，分析其發(fā)展現(xiàn)狀以及能夠應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主要驅(qū)動(dòng)力，并列舉了幾個(gè)較為典型的智能硬件應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)例，最后結(jié)合智能硬件的應(yīng)用分析了今后智能硬件設(shè)備的發(fā)展方向。

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