生物醫學工程領域中的智能硬件

徐瑩

摘 要：電子技術成熟和革新以及信息通信產業的發展，智能設備應運而生，并與健康生活、醫療衛生相結合。近期以來智能設備形態迅猛變革，不斷向生物醫學領域滲透交叉。智能制造產業鏈向智能化方向延伸，以智能硬件為代表的生物醫學檢測和治療設備蓬勃興起，其中，以可穿戴的智能設備最為普遍。生物醫學設備變革的大幕即將拉開。

關鍵詞：生物醫學工程；智能硬件；應用

1智能硬件的發展現狀

具備信息處理和連接能力，并且能夠實現感知和交互服務的設備產品稱之為智能硬件。伴隨移動互聯產業的升級和高性能低功耗處理器件的商業化，智能硬件設備正向著商業化、大眾化的方向邁進?？v觀我國智能硬件制造領域，基本上形成了以北京、上海和深圳為中心的產業開發區。智能硬件產品已經形成了一定的比較優勢，但核心技術方面仍有欠缺；公共硬件服務環境條件基本建立，但具體細節方面有待完善；可穿戴設備發展迅速，但對于海外市場的開拓有所欠缺。近期以來，智能硬件的發展主要得益于以下四個方面：企業巨頭爭相入主智能硬件產業、布局市場；器件廠商不斷革新技術工藝、控制成本；電商巨頭整合線上資源、大力營銷；傳統設備制造廠家和互聯網企業的跨界合作日益密切。

2智能硬件應用于生物醫學的主要驅動力

筆者認為智能硬件能夠在生物醫學領域得以應用，存在的驅動力主要有以下幾個方面。第一，電子信息技術迅猛革新；第二，硬件制造成本大幅下降，使智能硬件設備商用化、大眾化；第三，各大互聯網企業進軍生物醫學設備領域；第四，多元化產業鏈快速形成，智能硬件形態日新月異；第四，人們對衛生健康的日益重視和登山運動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學工程技術相結合提供了新的契機，智能硬件產品與醫學技術的結合為生物醫學工程技術領域的前進探索了新的道路方向。

3生物醫學工程領域中的智能硬件

3.1智能血糖監護設備在生物醫學中的應用

羅氏制藥公司旗下的智能醫療產品有血糖儀、血凝儀、細胞分析儀等諸多產品，其中的血糖監護設備較為出色。羅氏血糖儀與ACA數據平臺和羅氏智動型胰島素泵相結合，互成一體。新型皮下胰島素輸注設備——羅氏智動型胰島素泵通過無線連接技術，將多功能血糖儀和胰島素泵相連接，血糖儀檢測血糖水平、設置和遙控胰島素的輸注并進行血糖圖譜分析等工作，實現了血糖的實時監測和無人化的智能給藥控制。另外，在血糖監測領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點。

3.2智能可穿戴設備在生物醫學中的應用

智能可穿戴設備是一類可以直接穿戴在身上的電子設備。在相關支撐軟件輔助下探測、分析生物體體征，甚至控制相關器械進行疾病治療和健康監護。醫學與工程技術的交叉融合，智能傳感技術的進步，物聯網絡的逐步形成，使可穿戴設備迅速商業化、大眾化?？纱┐髟O備改變著人們的生活方式和疾病預防模式，顯現出強勁的發展勢頭和巨大的市場潛力。但是，受限于當下傳感技術的發展，目前可穿戴設備可測試的健康信息種類受到極大限制，不但如此，在專業化、準確度和精確性上也存在較大欠缺。在當下，可穿戴設備在醫學領域主要應用于生物信息的采集和醫療器械的控制方面。

3.3智能超聲設備在生物醫學中的應用

隨著智能硬件設備向超聲波技術的延伸性發展，智能超聲設備在生物醫學領域中得到了一定的應用，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，以實時迅速、非侵入式的檢測方式檢測病灶情況，突破了傳統檢查的局限，掌握了實時的可視化信息。它自身所配備的超聲波發射和接受裝置對患者的檢測部位進行信息采集，設備的內置智能處理芯片憑借其自身優越的運算性能對采集的超聲信號進行智能化快速處理，從而能夠提供實時的黑白解剖影像和彩色血流影像。

3.4智能化聽力技術在生物醫學中的應用

西門子醫療集團在助聽行業內也有著深厚積淀，其助聽設備中的智能之作——百納？玲瓏小星有著出色的隱蔽性和保真性，產品使用安卓和iOS系統操作，具有指向性麥克風系統幫助聚焦談話，并且可以進行程序調試。與之配套的智能硬件——easyTek，是一款助聽器遙控和傳輸的智能配件，通過收音器工作狀態的控制實現對聲波信號的智能化濾噪。easyTek憑借其自身所具有的藍牙、無線和FM信號實現與助聽設備和其他智能終端的連接。

3.5其他智能硬件設備在生物醫學中的應用

在生物醫學中應用的其他智能硬件設備諸如飛利浦公司的睡眠檢測設備，Gecko公司的智能哮喘吸入器，美敦力公司的智能心臟檢測儀，禮來制藥公司的藍牙注射筆，等等。

4應用意義及發展展望

智能設備除了數據檢測、存儲、傳輸、分析等功能外，還要兼顧設備的體積、用戶體驗、及功耗等一系列問題。在未來的智能設備領域，整體上將朝向準確、高效、舒適、安全四個大方向發展。其中，數據安全性將大幅提高；傳感器件也將朝向微型化、高精度、強穩定性、低功耗發展；數據采集更加專業快捷；借助機器視覺、機器學習等前沿技術，交互方式不再拘泥于點觸操作，手勢識別、語音識別、腦機接口等新型交互方式將運用于智能設備的制造；智能設備的外形設計更加符合人體需求，舒適度更好，穿戴性更強、更美觀。

5結語

近年來，生物醫學借助智能硬件的浪潮迅速發展，智能硬件作為醫學檢測和治療的重要設備更是顯示出強勁的發展勢頭。本文從當前智能硬件的發展入手，分析其發展現狀以及能夠應用于醫學領域的主要驅動力，并列舉了幾個較為典型的智能硬件應用在醫學領域的實例，最后結合智能硬件的應用分析了今后智能硬件設備的發展方向。

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