生物医学工程发展史范文

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第1篇

20世纪60年代，美国一些著名大学先后开启了生物医学工程学科的建设，相继启动了生物医学工程专业人才的培养。美国的生物医学工程教育特点是在技术产业化需求驱动建立起来的具有其自身特性，且反映了生物医学工程学科建设与发展的前沿特征。各个学校的本科教育课程虽然具有自己的特色，但在课程设置上大致可以分为科学基础课程、专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社会科学课程、专业选修课程及其他选修课程等六类。不同学校本科课程的主要差异体现在专业选修课程及其他选修课程的设置上，各个学校根据自身的生物医学工程领域的研究方向和研究水平特点开设一些相应的选修课程，并培养学生在相应方向上的研究探索实践能力。这是美国生物医学工程本科教育的基本特点。

我国生物医学工程专业教育起步于20世纪80年代，主要发源于著名工科院校的信息技术类专业和力学专业，进而逐渐形成的生物医学工程专业教育，后来，一些医学院校在医学物理和医用计算机技术的基础上相继开展了生物医学工程专业教育，于是在我国基本上形成了这样两种类型的生物医学工程学科。上述两类院校的生物医学工程学科建设发展模式各具侧重，遵循了共同的学科基础，在培养生物医学工程专业人才的应用层面上有显著特点。相对来说，工科院校的生物医学工程培养模式注重工程技术的开发和功能拓展，医科院校则注重医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用。

1.中国生物医学工程学科发展思路

生物医学工程是一种交叉学科，交叉的学科基础及其融合的紧密程度决定了生物医学工程学科的发展水平，交叉的学科发展推动着生物医学工程学科的发展，并且使得生物医学工程学科研究领域变得十分广泛，而且处在不断发展之中。

1.1 学科发展轨迹

在中国，基于电子信息工程发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物医学仪器、生物医学信号检测与处理、生物医学信息计算分析、生物医学成像及图像处理分析、生物医学系统建模与仿真、临床治疗与康复的工程优化方法、手术规划图像仿真以及图像导引手术及放疗优化等；有基于力学发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物流体力学、生物固体力学、运动生物力学、计算生物力学和微观尺度的细胞生物力学等；基于化学材料工程发展而来的生物医学工程学科，主要包括生物材料学、组织工程与人工器官、物理因子的生物化学效应等。

1.2 学科发展特点

作为交叉学科的生物医学工程学科，其发展的关键在于交叉学科间的交叉融合。构建一种良好的交叉结构，对推动交叉学科的发展具有至关重要的作用。约翰霍普金斯大学对于生物医学工程这样的交叉学科的描述有一个形象的说法：交叉学科如同在不同学科之间建立起连接桥梁，如果在河两岸没有坚实的基础，桥是无法建立好的，对于生物医学工程这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说，它的发展要求具有坚实的交叉学科基础和交叉学科紧密融合深度。那么在生物医学工程学科构建良好的交叉结构，需要选取具有理论支撑和技术支撑的主干学科进行交叉，凝练学科方向，不能大而全，过于宽泛。

目前，医学仪器和医学成像技术具有良好的应用和发展前景，应该成为生物医学工程学科的重点发展方向。医学仪器和医学成像设备能有力推动医疗产业的发展。医疗仪器和医学成像设备是现代医疗器械产业中的主流产品，在产业发展中起着主导和引领作用。其发展水平已成为一个国家综合经济技术实力与水平的重要标志之一。产业化驱动也是学科发展的一种动力，也为学生未来职业发展奠定良好的基础。基于医疗卫生健康事业的需求和生命科学发展的大趋势，生物医学工程学科应大力促进医学仪器和医学成像方法的学科建设，从而提升整个学科的发展水平。

生物医学工程学科的建设离不开一流的学术研究和学术成果的应用。一流的学术研究不但能提升学科的发展水平，而且能开拓学科纵深发展，产生良好的经济效益和社会效益，进而增强学科服务社会发展的能力。学术研究的前瞻性和创新性将确保学科建设的发展动力和趋势以及学科发展的活力。

交叉学科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高，交叉学科存在的必要性就越小。如何减小生物医学工程学科可替代性的程度是需要深入思考的，是需要提升学科的特异性的。生物医学工程学的学术研究主要包括应用理论研究和理论应用研究，应用理论研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学问题，开展新理论、新方法的研究。理论应用研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学和技术问题，借助理工科的相关理论和方法开展应用基础研究和应用研究。应用理论研究是理论驱动型的学术研究，理论应用研究是应用驱动型的学术研究。理论驱动型和应用驱动型是生物医学工程学科学术研究的两种主要模式。理工科大学具有良好的理论创新基础和强大的交叉的学科背景，开展理论驱动型研究具有自身优势。医学院校具有丰富的医学资源，面临着大量需要应用理工知识解决的医学问题，开展应用驱动型研究，将很好地实现与医学的应用融合，具有较好的临床应用价值，有力推进医学的进步与发展。各自的学术优势将有利于生物医学工程学科特色发展，从而增强其不可替代的程度，实现学科可持续创新发展。

1.3 学科体系

作为一级学科的生物医学工程，包含学科的理论体系和技术体系，且该体系离不开所交叉的学科的理论体系和技术体系的支撑，此外生物医学工程学科理论体系和技术体系既要有学科自身的特色，又要具有可持续发展和一定程度上的不可替代性，这样学科才会有旺盛的生命力。要面向医疗卫生、生物科学所涉及的重大、重要技术理论问题及基础应用开展学术研究。实现良好的学术研究定位，形成自己的理论体系和技术体系。

2.大数据时代的生物医学工程学科发展

守正创新是生物医学工程学科发展的必由之路，人类已进入大数据时代，所谓大数据（bigdata），或称海量数据，是指由于数据容量太庞大和数据来源过于复杂，无法在一定时间内用常规工具软件对其内容进行获取、管理、存储、检索、共享、传输、挖掘和分析处理的数据集。大数据具有“4V”特征：①数据容量（volume）大；②数据种类（variety）多，常常具有不同的数据类型和数据来源；③动态变化快，如各种动态数据，非平稳数据，时效性要求高；④科学价值（value）大，尽管目前利用率低，却常常蕴藏着新知识和重要特征价值或具有重要预测价值。大数据是需要新的分析处理模式才能挖掘分析出其蕴藏的重要特征信息[6。

人体生老病死的生命过程就是一个不断涌现的生物医学大数据发生源，这种源源不断的生物医学大数据的检测、处理与分析，将给生物医学工程学科的建设与发展带来新的机遇和挑战。模式识别、人工智能、数据挖掘和机器学习的发展将带动大数据处理技术的进步。生物医学大数据广泛涉及人类医疗卫生健康相关的各个领域：临床医疗、基础医学、公共卫生、医药研发、临床工程、心里、行为与情绪、人类遗传学与组学、基因和蛋白质组学、远程医疗、健康网络信息等，可谓包罗万象，纷繁复杂。生物医学大数据中蕴藏了种种有科学价值的信息，研究有效的大数据挖掘的新理论、新技术和新方法，对生物医学大数据进行关联和融合计算分析，充分挖掘生物医学大数据中的信息关联和特征关联和数据空间映射关联，既能为疾病的预防、发生发展、诊断和治疗康复提供系统化的全新的认识，有利于深入疾病机理研究分析，开展个性化诊疗。还可以通过整合系统生物学与临床数据，更准确地预测个体患病风险和预后，有针对性地实施预防和治疗。

生物医学工程学科所面临的生物医学大数据主要包括多模态医学影像数据、多种类医学信号数据以及基因和蛋白质组学的生物信息数据。生物医学大数据在生物医学工程学科领域内有着广泛深远的应用前景，从三个方面应用将推动生物医学工程学科的发展。

（1）开展多模态影像大数据计算分析。医学影像学科的发展从早期看得到，到看得清，目前的看得准，未来的趋势是看得早。只有看得准和看得早才有利于临床早期干预，提高治疗预期。医学影像大数据计算分析在影像诊断、手术计划、图像导引、远程医疗和病程跟踪将发挥越来越大的作用。

建立新的医学影像大数据计算分析模型和数值计算方法，挖掘多模态影像数据的特征数据和特征关联，将会提供强有力的影像诊断分析手段，极大地推动影像技术的发展，具有重要的临床应用价值和科学价值。

（2）开展多种类医学信号大数据计算分析。医学信号大多直接产生于生理和病理过程中的信号，能在不同层面上表达生理和病理相关机制特征。融合多种医学信号的大数据计算分析，能对生理病理过程进行更好更全面的阐释，不仅能深入了解生理病理的状态特征和过程特征，而且能实现个体健康监测和管理。可以很好地开展回顾性研究和前瞻性研究，推进系统化的医学应用研究。实现强大的多种医学信号数据的特征挖掘及特征关联计算分析。大数据挖掘能够增加准确度和发现弱关联的能力，能更好地认识生理病理现象和本质。

（3）开展基因和蛋白质组学的生物信息大数据计算分析。基因组学、蛋白质组学、系统生物学和比较基因组学的不断发展涌现了海量的需要计算分析的生物信息数据，已进入计算系统生物学的时代。开展生物信息大数据计算分析，可以拓展组学研究及不同组学间的关联研究。从环境交互、个体生活方式、心里行为等暴露组学，至细胞分子水平上的基因组学、表观组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、基因蛋白质调控网络，再到人类健康和疾病状态的表型组学等不同层面不同方向上实现大规模的关联计算分析，可以全面阐述生命过程机制，挖掘生命过程特征及关联特征。

3.结论

第2篇

论文摘要:生物医学工程(biomedical engineering,bme)是一门生物、医学和工程多学科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新仪器设备 ，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

本文就其目前发展情况进行分析讨论。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

一、显微镜的发明

“解剖”一词由希腊语“anatomia”转译而来，其意思是用刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪lee wenhock发明了光学显微镜，推动了解剖学向微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、dna等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。

二、影像学诊断飞跃进步

影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。

50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于x线ct技术的出现和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography ct),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。x线ct片提供给医生的信息量，远远大于普通x线照片观察所得的信息。目前，螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的ct，提高了诊断准确率。

医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(mri)，它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为mri工程的进步，促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态mri、mra、fmri、mrs发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18f，11c，13n)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(pet)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把pet列为十大医学生物技术的榜首。pet问世不过30年历史，但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

三、介入医学问世

介入医学是一种微创伤的诊疗技术。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年margulis首先使用过介入放射学，这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(dsa)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学。

四、人工器官的应用

当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们称这种装置为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上可见，20世纪生物医学工程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推动着医学科学的进步。

五、生物医学工程展望

纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现x线到今天x射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天b超诊断的广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天mri的问世，从赫斯费尔德发明ct到今天ct成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。

（一）各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。

（二）介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

（三）医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着pet的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。

（四）生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。

（五）材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。

第3篇

生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。

1、什么是生物医学工程？

1.1含义

生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。

1.2内容与领域

生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。

2课程安排

根据我国《生物产业发展“十一五”规划》，生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向，我们将设定14次课，分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展，让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]：

1.生物医学工程概况：介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支，以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。

2.组织工程学：应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。

3.生物材料学：研究与生物体（特别是人体）组织、血液、体液相接触或作用时，不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构，从事生物材料及制品的开发研究，在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。

4.人工器官：主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。

5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展；②生化检测的智能化系统；③仿生生物学的发展。

6.生物系统的建模与仿真：对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域，主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法，对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。

7.生物医学信号检测与处理技术：生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息，并将其转换为易于检测和处理的电信号。

8.医学成像与图像处理技术：研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式，或对已有的医学图像进行分析处理，为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。

9.数字化X射线影像技术及设备：数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。

10.磁共振影像技术及设备：磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。

11.核医学成像技术及设备：核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术：单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。

12.数字化超声波成像技术及设备：超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括：多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#

13.医学纳米技术和纳米材料：可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体；发展纳米尺度的显微探针成像技术；发展用于组织再生修复的纳米生物材料；建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法，都是当前重点发展方向。

14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。

3教学模式的探索

针对课程本身的特点和学生认知的特点，设想从以下几个方面探索课程的教学：

3.1多媒体教学

多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点，并可节约教学时间，提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍，涉及的知识点多且泛，采用多媒体教学课件进行教学，形象直观，趣味性强，可以使学生印象深刻，降低了抽象知识的理解难度和记忆难度，激发了学生的学习兴趣。

3.2优化课程内容，加强实践教学

在教学中注意把握课程的整体体系，强调课程知识点和适用性。教学重点清晰，适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时，应创造条件充实参观和实验内容，让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系，安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统，开展现场教学和尽可能多的实验课，提高学生的学习兴趣。如果条件允许，还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学，使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及，从而增强他们对理论知识学习的兴趣。

第4篇

[关键词] 现代医院人际关系形成发展

根据关于事物是不断向前发展的观点来看,现代医院人际关系的形成正是有人类社会以来医疗活动中所形成的人际关系不断完善的结果。在“医院人际关系”这一称谓前冠以“现代”二字,不仅表明了这一过程的不断延续直到今天,也包含了其本身仍在发展变化的深刻寓意。

一、现代医院人际关系的形成与发展

医院人际关系的形成与发展经历了一个漫长的历史过程,它的形成与发展是受生产力水平和医学科技的影响和制约的,与整个自然科学与哲学思想的发展有密切的联系。从古至今,从东方到西方,经历了由简单到复杂,由面到立体多维的医院人际关系,期间大体上可以分为以下四个发展阶段。

1.原始医学的人际关系

原始医学在人类社会医学发展史上占据了漫长的时间,包括有早期的图腾幻想医学及其晚期的巫术医学。原始人类为了生存和减轻痛苦,研究各种动物、植物、矿物对生物体的利害特征,或通过自己的经验判断,或通过畜养动物身上观察某些植物的疗效来寻找治病的方法,如某些植物有毒,某些植物能治疗或减轻疾病,原始人类知道用砭石、棘刺、骨针作为外科手术工具,用于取出异物、开放脓肿、施行放血术。尽管这些做法仍是原始人类保护生命的本能,但在原始思维指导下的原始人类通过观察、思索,再加上把原始的经验积累起来,使无意识的动物本能逐渐过渡到有意识的人类原始医疗经验的积累。虽然这一时期医疗活动的人际关系非常简单,没有医业分工,人际关系主要体现在自救、互救,更没有形成过固定的医生与患者的关系,但正是基于这种原始的互相帮助才得以使其在恶劣的条件下求得生存。

2.古代医学的人际关系

古代医学的最大进步体现在医学逐渐地成为一种独立的职业,并且出现了医业分工,像我国战国时期公元前5世纪名医扁鹊,秦汉时期名医张仲景,东汉末年外科杰出名医华佗。古代时期,个体医疗是医疗的主要形式,医者主要多为个体行医。许多医生游历乡间为民治病,当然,很多医者属于“座门等患”的“座堂”先生。古代医学主要是经验医学,医疗活动中的人际关系主要体现在医生与病人之间的关系,医生通过为病人治病而谋生,病人为治病而求助于医生,是相对平等的供求交换关系。古代时期医院萌芽已出现,公元前7世纪,春秋时代在各国都城设立残废院,在公元2年汉朝建立最早的收容传染病的隔离院,东汉时建立了军医院叫“庵芦”,元代军医院叫“安乐堂”。这一时期医院的人际关系也只是较以往相对复杂些,独立个体行医仍是当时条件下医疗的主要形式,这些医者间少有往来,多是通过口口相传、著书立说为人所知。

3.近代医院的人际关系

近代医学开始于“文艺复兴”之后,欧洲在16,17世纪步入封建社会后期,由于手工业工厂的出现,生产力的发展,封建关系瓦解,从而推动了科学技术的发展,也促进了医学的发展,使医学摆脱了僧侣的统治,克服了唯心主义的束缚,使医学的发展与当时的科学技术更相结合。近代医学一个最显著的特征是其建立在分析实验的基础上,近代实验医学的标志就是近代医院的产生,近代医院成为社会医疗的主要形式。[1]尽管同一时期还有大量个体医疗的存在,但无论从医疗技术水平,医疗能力和物质条件来说,医院都处于领先地位,个体医疗从此退居辅助、边缘地位。近代医院为适应近代实验医学的发展,实现了专科分工,医护分工,医技分工,集体协作医疗。尽管分科、分工不细,但这些分工与集体协作仍是近代医院基本特征。

近代医院人际关系开始走向复杂,主要有医生与患者之间的关系、医生与护士之间的关系,医生与医生之间的关系,医生与医技人员之间的关系。医生与患者之间的关系是近代医院人际关系中的主要关系,医患关系既有“主仆关系”,又有“平等合作”的关系,人际关系既有集体协作的关系,又有同行竞争的关系。这一点,前些年曾有一部脍炙人口的电视剧《神医喜来乐》,就集中鲜明地塑造了晚清末期宫廷、民间医者之间医德医术的矛盾对立乃至大时代背景下中外医者之间的智慧的交叉与碰撞。

4.现代医院人际关系

20世纪中期后特别是近三十年来,由于电子、核子、计算机等最新自然科学领域的重大突破,大量高新技术渗入医学领域,为医学的发展提供了现代化的技术手段,并且为医学奠定了坚实的理论基础,使医学科学技术向宏观和微观两个方面飞速发展。多学科的互相渗透,促使医学也产生了众多新兴学科:如分子生物学、现代免疫学、遗传工程、病理生物学、生物物理学、生物医学工程等。进入现代医学阶段,医学迅速发展。本世纪70年代,欧美等工业、科技先进国家率先进入现代医院发展阶段。这是现代化科学技术、文化发展的必然结果。时至今日,这股大潮已席卷全球。虽然现代医院的发展还不够全面和充分,远未到终点,但这一切都昭示了现代医院发展的趋势。现代医院人际关系呈现出立体多维的结构体系。人际交往剧增,人际关系复杂多样,联系广泛,呈现网络状,并有多向合作、互相交流沟通的特点。人际关系还有国际化趋势、法规化趋势。人际关系多种类型并存,多种形式同在。

二、现代医院人际关系的特点与发展趋势

现代医学模式由近代传统生物医学模式向现代生物、心理、社会医学模式转变,医学科学呈现出六个方面的特点:(1)医学发展的高速化,发明与应用周期明显缩短,知识更新加快;(2)医学学科既高度分化又高度综合,使一些医学体系呈现立体多维网络化;(3)微观与宏观研究两级并进,医学科学社会化趋势明显加大;(4)大量新技术,如计算机信息技术广泛应用于医学,医学研究科学化;(5)重视社会因素,心理因素对人健康与疾病的影响。医学工作者不仅重视人体微观低层次内环境的动态平衡,而且重视整体性,如精神与躯体的平衡;(6)医学科学国际化的趋势。医学科学研究打破国界,医学科学技术相互引进。现代医学和现代医院的发展,使现代医院的人际关系形成了明显的特点和发展趋势,概括起来主要有以下五点:

在现代医院发展过程中,由于医务人员在医疗行为中始终占据主导地位,并且医院分科精细,医务人员分工专一,医疗活动必须在集体协作之下共同完成,这就需要医务人员之间要“避免相妒,凡事求真,言必由衷;应谦恭有礼地相处,不可任意批评,更不能再患者或其家属面前”起争执。现代医院人际关系呈现出明显的特点和趋势,主要有以下四点:

1.多维联系趋势

由于医学科学技术的发展,分科分工精细,病人从诊断到治疗药经过许多科室,许多医务人员。因此,病人要得到及时的诊治,从心理上和行为上要与多方发生联系,希望得到各方面的“关照”。医务人员越来越懂得重视社会、心理因素对健康和疾病的影响,注意接触病人,同病人主动建立联系,以加强心理治疗。因此,病人与医生都主动建立多维联系和进行信息、心理的交流,心灵的沟通。

2.经济关系强化趋势

现代医院既讲社会效益,也讲经济效益;现代医院既讲管理,也讲经营;现代医生既讲奉献,也必须追求个人价值和经济利益。在市场经济条件下,医患双方始终存在着经济关系,这是不可避免的。正是由于患者具有病人和消费者的双重角色,医务人员通常也具有医者和经营者的双重身份,因此,近年来医患之间的经济关系在不断强化,随之而来的就是大到整个医疗卫生体系,小到每个医疗科室内部的利益合理分配问题。

3.法规化趋势

传统医院人际关系,很大程度上是靠伦理道德规范维系的,通过人的内心信念、传统习俗和社会舆论来调节、约束人际关系。在现代社会,单靠伦理准则来规范约束医务人员彼此之间的行为显然是不够的,即便单靠行政管理也是不完整的。因此,对现代医院医务人员彼此间权益、地位关系的立法,不妨成为一种构想,并且在条件成熟的情况下促使之成为维护人际关系正常发展的制度和重要手段。

4.国际化趋势

由于现代各国都扩大对外开放,国际间交流不断扩大,医学科学技术打破国界,各国医务人员之间相互交流、接触日趋增多,而这种交流在某种意义上代表着医学发展的高端水平和未来的趋势。相信在未来,不仅一个国家内部的医务人员可以在本国内跨地区行医,亦可以实现各国医务人员间的跨国行医,从而实现全球范围内的医疗人才、资源互补,而不再只限于学术上的交流。因此,现代医院医生必须适应人际关系的国际化趋势。

通过深入挖掘现代医院人际关系的演变发展进程以及综合概述现代医院人际关系的特点,我们可以发现其中包含着对我们现代医院建设的深刻意义。现今,国内学者对于现代医院人际关系的综合研究相对较少,既往的研究也局限于某些特定专业立场。例如管理人员对医患关系矛盾冲突根源进行深入挖掘,护理专业学者从维护护理工作人员权益出发对医护间各种现象研究较多,医院行政管理人员对其与临床间关系研究较多……当然,这些都不乏正面积极的作用,但我们更需要能够站在一个全面统筹的高度对现代医院人际关系作整体、深入、权威的把握,才能对现代医院人际关系有一个全面、准确的认识,真正理顺现代医疗活动中所衍生的各项人际关系,以便更好地服务于现代医院发展的长远规划。

参考文献:

[1]王志杰:现代医院人际关系学[M].北京:学苑出版社,1998.5:7

[2]王志杰:现代医院人际关系学[M].北京:学苑出版社,1998.5:8

第5篇

关键词： 医学化学 生物化学 基础医学

在大多数的文化中，最早的医学多是根据一些经验证明有效的物质进行治疗，比如一些植物（草药）、动物药和矿物药等。随着社会文明程度的不断提高，医学也随之发展，越来越多的科技融入医学研究和教学中，如生物医学工程、医学成像、纳米医学等。秦伯益院士指出：“我国医学科学研究目前存在四个误区：一是重视明显治病因素，忽视环境治病的潜在因素；二是重视治疗，轻视预防的成果；三是重视围观（如分子生物学），轻视宏观战略问题；四是重视躯体性疾病，对精神性疾病关切不够。”刘德培院士认为：“我国医学科技发展的战略转移有四点，其中两点是从重视诊治到重视预防，对生命全程保护；再有就是从重视机体向重环境、心理、社会因素与机体相互作用的结合研究转变。”因此，有必要对现行的医学教学开展必要的研究与探讨。

一、注重医学发展史教育，培养医学道德

医学史多是医学类院校的第一课，俗语说：良好的开端是成功的一半，因此，医学史的教学是必然。医学史，是又称医疗史或医药史，是历史学的一个分支，以疾病经验及其对应手段为研究对象。二十世纪初期的医学史，大多由医生所撰写，强调医学技术的进步与突破。近期的医学史，则强调病人的经验，以及不同时代或文化对身体和疾病认知的差异。期间共经历过三次卫生革命：第一次卫生革命以传染病、寄生虫病和地方病为主要防治对象，社会卫生策略主要是国家制定卫生措施，研究有效疫苗，推广广泛免疫接种计划，推行消、杀、灭等综合性卫生措施，使急、慢性传染病的发病率和死亡率大幅下降，平均期望寿命得以延长；第二次卫生革命则是以慢性非传染性疾病为主要防治对象，主要是心脑血管系统性疾病、恶性肿瘤、意外伤害、精神病等。社会卫生策略主要是发展早期诊断技术、增强治疗效果，并不断强化疾病的监测，提倡广大市民建立健康的生活行为方式，即不抽烟、不酗酒、不吸毒等，随之也提出了合理营养与体育锻炼等综合性的卫生措施，降低慢性非传染性疾病的发病率和死亡率。第三次卫生革命以提高生活质量，促进人类健康长寿为目标，社会卫生策略更加注重健康促进策略，且涵盖了决策指挥系统，新型公共卫生体系建设，预防控制系统，执法监督系统，应急预警系统，医疗救治系统和后勤保障补给系统等，以合力保障社会群众的生命健康。

后医学时代（WHO言论）认为：“未来死亡率的下降是大部分靠非卫生部门的努力来实现的，防治心血管病、癌症等需要依靠社会行为措施，并树立医师是改变人类行为的工程师的概念，从而实现人人享有卫生保健（HFA），保障人人健康。”

二、重视基础性课程教育

医学教学与工作中常使用到分析化学、生物化学、有机化学等基础性学科，学习效果直接影响到学生日后工作的效果。医用化学作为面向非化学专业医学类学生的公共基础课，对于提高学生的综合素质有着重要的作用。这就需要教师首先要备好课，刻苦钻研教材，精心设计教学过程，使抽象、难懂的知识变得浅显易懂、生动有趣。教师在备课时应多参考些相关教材，并进行分析比较、归纳总结，避免片面偏颇。在解释问题时，注重对知识的条理化、将文字转化为生动的语言，便于学生理解和记忆。如：物质的结构与其化学性质有着必然的联系，从其化学键的性质及其官能团的性质推测其可能发生的化学反应。又如：能发生水解反应的物质有：氯代烃、酯（油脂）、二糖、蛋白质（肽）、盐等；能被氧化的物质多为含有碳碳双键或碳碳三键的不饱和化合物、苯的同系物、醇、醛、酚等，大多数有机物都可以燃烧，燃烧都是被氧气氧化；能使蛋白质变性的物质有强酸、强碱、重金属盐、甲醛、苯酚、双氧水、碘酒和三氯乙酸等物质。

教师在讲课过程中，应采取精讲与粗讲互搭的方式，突出重点。精讲部分要求学生必须掌握，讲课时教师的思路一定要清晰，如较难理解的共轭效应，应采取由浅入深的方式，从回顾1，3-共轭二烯开始，并讲述共轭双键的电子云分布及轨道重叠情况，由于形成共轭二电子离域，键长、电子云密度分布平均化，电子效应导致其能发生1，4-加成，由1，3-共轭二烯再引申到含较多共轭键的卤代烯分子，讲共轭效应对其的影响，之后讲含有羰基的共轭体系，电子云密度的改变按交替方式传递至共轭链的另一端。最后讲苯环上共轭效应的传递情况，而不是简单地只讲述卤代烃的共轭。

三、培养关注医学化学新动态的热情

治学大师朱熹说：“无一事而不学，无一时而不学，无一处而不学，成功之路也。”罗曼·罗兰说：“成年人慢慢被时代淘汰了，最大原因不是年龄的增长，而是学习热忱的减退。”同志也曾语重心长地说：“情况是在不断地变化，要使自己的思想适应新的情况，就得学习。”学习是人们建功立业，实现远大理想的有效途径，也是一个人获得成功的公开秘诀。郑板桥作画“四十年来画竹枝，日间挥写夜间思；冗繁削尽留青瘦，画到生时是熟时”。正是这种日复一日、年复一年的勤学苦练，才使他的画艺达到炉火纯青的地步。对医学化学发展动态的关注是保持学习热情的重要方式之一，例如生物化学是运用化学的理论和方法研究生命物质的边缘学科。其任务主要是了解生物的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化。从早期对生物总体组成的研究，进展到对各种组织和细胞成分的精确分析。目前，正在运用诸如光谱分析、同位素标记、X射线衍射、电子显微镜，以及其他物理学、化学技术，对重要的生物大分子（如蛋白质、核酸等）进行分析，以期说明这些生物大分子的多种多样的功能与它们特定的结构关系。近年来，酶的结构与功能的关系、反应动力学及作用机制、酶活性的调节控制等是酶学研究的基本内容是生物化学的热点研究问题。再例如对一些常见病和严重危害人类健康的疾病的生化问题进行研究，有助于进行预防、诊断和治疗。如血清中肌酸激酶同工酶的电泳图谱用于诊断冠心病、转氨酶用于肝病诊断、淀粉酶用于胰腺炎诊断等。在治疗方面，磺胺药物的发现开辟了利用抗代谢物作为化疗药物的新领域，如5-氟尿嘧啶用于治疗肿瘤。青霉素的发现开创了抗生素化疗药物的新时代，再加上各种疫苗的普遍应用，使很多严重危害人类健康的传染病得到控制或基本被消灭。生物化学的理论和方法与临床实践的结合，产生了医学生化的许多领域，如：研究生理功能失调与代谢紊乱的病理生物化学，以酶的活性、激素的作用与代谢途径为中心的生化药理学，与器官移植和疫苗研制有关的免疫生化等。

四、重视复习环节

第6篇

关键词：形状记忆高分子； 记忆机理； 材料特性； 医疗；纺织

文章编号：1005－6629(2009)02－0053－04中图分类号：O63 文献标识码：E

材料、能源、信息分别是现代文明的三大支柱，而材料是人类社会文明发展历史上里程碑式的阶段性标志。所谓的形状记忆材料听上去似乎有点玄乎，给人一种具有生物智能特性的错觉。那么，它究竟是不是真的如此神奇呢？它的神奇之处在哪？

自1981年，有人发现高分子材料聚乙烯具有独特形状记忆功能，至1984年，形状记忆高分子材料(Shape memory polymers，简称SMP)的概念在日本提出。可以说，SMP是当代材料化学发展的产物。时至今日，其功能已经得到了人们的广泛关注。

1形状记忆高分子的“记忆”机理

形状记忆是指具有初始形状的制品，经形变固定之后，通过加热等外部条件刺激手段的处理，又可使其恢复初始形状的现象。研究最早也最为广泛的是热致形状记忆高分子(简称TSMP)。以此为例来阐述。

1.1 橡胶弹性理论对SMP形状记忆特性的解释[1]

图1 线形高分子材料的温度与形变的关系图

如图，Tg为玻璃化温度(材料达到玻璃态与橡胶态时的临界温度)，Tt是粘流温度。橡胶在室温下处于高弹态，而塑料是玻璃态。这是由两者分子结构和相对分子质量等因素的不同造成的。如果材料的玻璃化温度高于室温，则材料在室温下处于玻璃态。如果材料的玻璃化温度低于室温，在室温下它就处于高弹态。

橡胶在室温下就处于高弹态，一根橡胶管在适当的外力作用下可伸长数倍而当外力解除之后便可回复到原长。但是，如果把一个橡胶管放在液氮里，它便会失去弹性，拿出来以后进行敲打，它也会像玻璃一样极易被打碎。把它放到室温下，使其温度慢慢升到室温，它仍会恢复为具有弹性的橡胶管。这便是所发现的橡胶的形状记忆功能：橡胶的交联网络起到记忆其原来形状的作用，而其玻璃态具有固定其形变的作用。

一般塑料的加工要先升温到粘流态，吹塑后冷却为一定形状的制品，也是一样的道理。

1.2 SMP的形状记忆机理

从分子结构及其相互作用的机理方面加以解释，形状记忆高分子可看作是两相结构, 即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆的固化和软化的可逆相组成。

固定相的作用在于成形制品原始形状的记忆与回复, 而可逆相的作用则是形变的发生与固定。固定相可为聚合物的交联结构、部分结晶结构、超高分子链的缠绕等结构。可逆相可以是产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶相,或发生玻璃态与橡胶态可逆转变的相结构。在高分子形状记忆材料中,由于聚合物分子链间的交联作用,即材料中固定相的作用束缚了大分子的运动,表现出材料形状记忆的特性。并且,由于可逆相在转变温度Tg会发生软化-硬化可逆变化,材料才可能在Tg以上变为软化状态, 当施加外力时分子链段取向改变, 使材料变形。当材料被冷却至Tg以下,材料硬化、分子链段的微布朗运动被冻结、改变取向的分子链段被固定,使得材料定型。当成形的材料再次被加热时,可逆相结晶熔融,材料发生软化,分子链段取向逐渐消除,材料又恢复到了原始形状。

图2 图为形状记忆高分子在60℃下, 45秒内回复原状[2]

由高分子材料形状记忆原理可知，可逆相对形变特性影响较大，而固定相对于其形状恢复特性影响较大。从这个理论出发,就可以解释为什么凡是既具有固定相又具有可逆相结构的聚合高分子材料, 都可显示出一定的形状记忆特性。

2形状记忆高分子的“记忆”分类

形状记忆材料除了形状记忆高分子之外，还包括形状记忆合金(SMA)和形状记忆陶瓷(SMC)。相比较而言，前两者的应用更为广泛。

表1热致形状记忆高分子的类型

而与SMA相比，形状记忆高分子不仅形变量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，而且具有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等特点。以前的研究着重于对热致形状记忆高分子的研究，笔者按具体的组成物质将其分类，见表1。

随着研究发展的深入，除了热致形状记忆高分子，人们还发现了其他类型的形状记忆高分子。根据回复机理来定义的形状记忆高分子材料类型。具体见表2。

表2 形状记忆高分子的分类[4]

3 形状记忆高分子的具体应用解析

尽管只有短短27年的发展史，SMP的应用已涉及社会的很多领域。

3.1SMP在医疗装备中的应用[5]

首先，可以利用形状记忆聚合物的记忆特性，制作外科医疗器械或介入诊疗(介入诊断及治疗)器材。比如, 美国利弗莫尔国家实验室将聚合物聚氨酯、聚降冰片烯或聚异戊二烯等注射成为螺旋形,加热后拉直再冷却定型,即制得血栓治疗仪中的关键部件――微驱动器。装配到治疗系统上后，利用光电控制系统加热，使其恢复到螺旋形可拉出血栓。这种方法快捷、彻底，没有毒副作用，是治疗血栓的有效途径之一。

其次,利用低温形状记忆特性的聚合物聚氨酯、聚异戊二烯、聚降冰片烯等可以制备用作矫形外科器械或用作创伤部位的固定材料，比如代替传统的石膏绷带。利用聚氨酯塑料的生物降解性能，通过内窥镜可将由形状记忆聚合物制成的器件, 如断骨的外套管、血管的内扩管、血液的过滤网等精确地定位植入人体。此类材料在体温的作用下能回复形状,达到治疗目的。这种治疗方法, 不仅可以减小放置器件时所需的外切口, 而且由于器件本身在人体中可以逐步地通过降解而消失,不需要为取出器件而进行第二次手术，大大降低了危险性。

美国麻省理工学院报道了用形状记忆材料来固定骨折部位的方法。将二次成型后的聚乳酸制件放入带有裂纹的骨髓腔内。利用消毒后的盐水对其进行加热，使骨髓腔内的形状记忆材料恢复到最初的形状，变得较厚，从而和骨髓腔的内表面紧密接触而不会滑移，固定作用良好。

另外，形状记忆高分子材料还在手术缝合，止血、药物释放体系、人工组织及器官以及抗原响应等许多新兴的高技术领域得到应用。

3.2SMP在纺织工业中的应用

形状记忆聚氨酯在纺织品中的应用形式既可以进行纺丝以赋予纱线记忆功能，也可以作为织物涂层剂，或作为整理剂对织物进行功能性整理。利用它的透气性可受温度控制的特性，在室温下就可以改善织物的穿着舒适度。具有良好的防水透气、抗褶皱、耐磨性能。

3.2.1在防水透气织物中的应用[2]

形状记忆聚氨酯的透气性可受温度控制，在响应温度范围附近其透气性有明显的改变：将响应温度设定在室温,则涂层织物能在低温(低于响应温度) 时因低透气性起到保暖作用;在高温(高于响应温度) 时, 因高透气性起到散热作用。聚氨酯的分子间隔随体温的升高或降低而扩张或收缩,正如人体皮肤根据体温张开或闭合毛孔一样,起到调温保暖的作用。薄膜的孔径远远小于水滴平均直径,因此还可起到防水效果,使织物在各种温度条件下都能保持良好的穿着舒适性。日本三菱重工公司已有相关聚氨酯涂层织物“Azekura”的报道。

3.2.2在防皱整理中的应用[6]

利用聚合物的形状记忆恢复功能,以此类织物纱线或经形状记忆整理的织物制成的服装,具有不同于传统意义上的防皱功能。当此类服装具有足够强的形状记忆功能时,服装在常温下形成的折皱可以通过升温来消除折痕,回复至原来的形状。我们甚至可以设计高分子并将响应温度调在室温或人体温度范围内,从而可即刻消除形成的折皱。

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3.3在数码通讯产品中的应用

图3 概念手机

如图，这款手机的材料是具有形状记忆功能的聚乳酸复合物（PLA）。聚乳酸(PLA)可称为是一种生物塑料，无毒、无刺激，具有良好的生物相容性，可生物分解吸收，强度高，不污染环境，可塑性好，易于加工成型。应用聚乳酸材料制成的手机等设备不怕摔、挤、压，但是毕竟属于塑料制品，抗腐蚀性会受到一定局限，进一步研究后有待推出市场。

3.4 其他应用

3.4.1 “光驱动分子阀”

作为光能转变为力能的转换器，光致感应形状记忆高分子凝胶不能产生很大的感应力。但是如果在多孔质的聚乙烯醇薄膜上接枝光致变色分子的凝胶，经此处理过的聚乙烯醇薄膜固定后，根据水的透过速度测定光照效果后我们可以发现：光照前，由于凝胶的小孔堵塞，水的透过速度很小；光照时，由于凝胶膨胀，水的透过速度增大6O倍；光照停止后，水的透过速度又减小。这就表明利用SMP材料的光照效应可制造可控启闭阀。

3.4.2 “光缓释剂”

高分子凝胶放入含有药物的水溶液内，药物则浸入凝胶中，然后取出凝胶。依据药物从凝胶向水溶液的释放速度受光照的影响情况来研究光照效果。结果表明，光的存在与否对药物的释放有显著的影响。利用此效应，药物以合适的速率和剂量放到人体病灶位置，可达到更好的医疗效果。

4应用展望

随着SMP技术的愈加成熟，人们开始研制通过加温处理使汽车外壳、机壳和建筑物某些部件自动除去凹痕的制品；同时还萌生了用形状记忆聚合物制造机器人四肢的想法, 设想用跳跃来代替机器人现在那种步履蹒跚的行走方式。环保方面,将热致感应形状记忆高分子材料应用于环保,利用其形状记忆特性回收电子产品的新思路也很有意义。设计用SMP材料替代电子产品的紧固件如螺钉、螺纹套管、夹子回收时通过加热的方法自行脱落。解决电子废弃物因体积较小、构造复杂而产生的处理困难的问题，同时实现回收利用, 节约成本, 减少电子废弃物的环境污染。

参考文献:

[1]杨青，郑百林等.形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论分析[J].材料工程，2006年增刊1：492-494.

[2]胡金莲,杨卓鸿.形状记忆高分子材料的研究及应用[J].印染，2004，No. 3，44-47.

[3]朱光明.形状记忆聚合物及其在生物医学工程中的应用[J].生物医学工程学杂志，2005，22(5):1082-1084.

[4]徐祖耀等.形状记忆高分子材料[M].上海.上海交通大学出版社，2002年：314-340.

[5]李志宏等.形状记忆高分子材料及其在医疗装备中的应用[J].医疗卫生装备,2007年9月第28卷第9期，26-28.

[6]韩永良等.热致感应型形状记忆高分子材料与纤维[J].合成纤维工业，2005，28.(1).

第7篇

有一类具有共同演化特征的产业在19世纪末逐渐形成，并在二战后导致了全球经济和社会的巨大变化，而进入21世纪，这类产业逐渐成为国家经济的新引擎。这类产业的发展与科学进步有很强的关联性，将其称之为“基于科学的产业”。基于科学的产业可能推动整个经济范式的改变，这充分体现在19世纪现代电气工业与化工业及20世纪半导体对整个经济范式的改造。而21世纪生物化学、生物医药、新能源、新材料等产业的影响初见端倪，逐渐成为国际产业竞争的焦点，也成为各国政府所密切关注的产业。改革开放三十多年来，我国在水利工程、机床制造、家电业等基于技术的产业领域取得了很大成就，但主要是基于产品和工艺技术、工程技术的改良。而在基于科学的产业领域，尽管我国在政策、投资、研发、新技术产业化等方面都进行了诸多努力，但发达国家相对于我国始终保持着较为稳定、强劲的竞争优势。我国在上述产业领域的赶超存在诸多困难，在于没有厘清基于科学的产业其独特的现象和发展规律。本文通过访谈剑桥大学工程系石墨烯中心以及北京大学医学院心血管科的研究人员获得一手资料，结合二手数据分析心电图和石墨烯两个产业的发展历程，分析并提出了基于科学的产业“积淀—突破—爆炸式增长”的发展模式以及该模式中的三类关系，即科学与技术的Z字形互动关系、核心产品与衍生产品的关系以及形成主导设计后本产业与其他产业的融合。

1文献回顾与分析框架

1.1基于科学的产业概念的界定基于科学的产业有其一系列独特的发展规律。如科学在该类产业发展中始终起着关键作用，是每一次产业根本性进步的发端；经历长期的基础科学研究的积淀，往往出现科学上的根本性突破，引发爆炸性的科研浪潮，形成平台，支撑科学、技术、产业的快速发展；当产业的核心技术形成及核心产品结构定性后，技术往往与其他产业技术融合或向多个产业扩散。上述基于科学的产业中的技术进步现象用现有的六代创新模型都难以解释。由于这六代模型形成时的商业环境和产业环境与现代有很大差异，导致其并没有洞察这种新发展范式的特点。通过对六代创新模型的总结发现，后三代创新模型侧重于关注创新的组织模式，前三代模型更多地关注创新的原始动力。然而由于20世纪50年代到80年代的经济环境，学者们并没有关注科学作为一种重要的创新原始动力对创新的独特影响（如表1所示）。自20世纪70年代起，学者们开始专注这类基于科学的产业。Gibbons和Johnston首次提出了“基于科学的产业”这个概念，认为有一类产业，相对于其他产业，其技术创新明显更加依赖于科学进步。Nelson和Winter在其《经济演化理论》一书中对不同产业的技术创新进行了实证研究，提出了两类技术体制，即“基于科学的技术体制”和“积累性的技术体制”。他们认为在前者产业中，技术创新的原始动力是产业发展的外生变量，如大学基础科研的突破；而后者产业中，技术创新更多地依靠产业内部的技术积累。其他学者们也发现了这类产业的特性，并对其进行了研究。在总结上述学者研究的基础上，本文将产业分为两类：基于科学的产业：产业发展强烈地依赖于科学研究，产业的核心技术进步普遍地、一贯地、强烈地依赖于科学新发现。典型产业如生物化学、制药业、有机化学、化妆品业等。基于技术的产业：产业发展对科学研究依赖性弱，该产业的技术进步主要表现为技术自身的演化，也就是由已有技术的突破、改进、组合、调整、变形而形成的新技术。典型产业如水利工程、道路桥梁建设、家具业、印刷业等。前人对上述两类产业的特点进行了描述，在此基础上分别将基于科学和基于技术的产业特点总结如下。基于科学的产业特点：（1）创新显著地来源于科学研究成果。（2）创新源往往来自企业外部，多为公共研究部门。大学和研究所参与创新的程度很高，产学研是最典型的创新模式。产品和工艺等创新的本质是将科学新发现商业化。（3）企业与公共研究部门保持密切联系来获得外部知识成为创新成功的关键要素。（4）产业的技术创新机会丰富，科学上的进步创造了一系列的潜在产品。（5）R&D投入强度很高。（6）在这类产业—科学关联中，往往是产业与其所基于的科学两个领域发展都不成熟。例如生物医药业，该产业处于成长期，所基于的科学领域——生命科学、生物医学也处于快速发展时期，不断有新的研究发现[11]。基于技术的产业特点：（1）创新是技术本身的发展或工程活动的结果。（2）企业创新能力主要来源于组织内部积累性的学习过程。（3）创新成功的关键要素在于本企业的技术投入、技术积累以及对各种技术知识和能力要素的整合。（4）技术创新机会的增长相对稳定。（5）R&D投入强度相对较低。（6）在这类产业—科学关联中，往往是产业处于成长期或成熟期，而相关的科学领域发展比较成熟。如公路、铁路桥梁工程、船舶制造、机床制造等工程领域，对应的机械原理、工程学等相对成熟、稳定，在较长的时间内没有突破性的新发展。

1.2基于科学的产业发展模式的分析框架经典的产业发展模式分析一般重点关注技术和市场（或产品、产业）两个维度的演化问题。技术维度的分析主要涉及Dosi的技术范式和技术轨道理论，Christensen、Kim等人提出了技术成长曲线理论以及Galvin、Probert总结的技术路线图工具。市场、产品、产业层面主要涉及Vernon的产品生命周期理论、Abernathy和Utterback的A-U模型以及Gort和klepper的产业生命周期理论。由于本文的研究对象——基于科学的产业其发展强烈地依赖于科学研究，产业的核心技术进步普遍地、一贯地、强烈地依赖于科学新发现，本文将科学作为一个维度来分析该类产业发展与科研的关系。同时，通过初步的数据分析，发现基于科学的产业存在普遍的产业融合现象，为了研究产业融合问题，本文将相关产业设为一个与科学、技术、产业平行的维度进行分析。

1.2.1分析的维度科学：重点关注重大的科研事件，剖析科研事件之间的联系，如核心科学突破与科学进步之间的关系结构以及对技术发展的影响。技术：关注技术突破的典型事件，技术突破之间的关系，技术突破对科学的影响，以及技术突破对产业发展的影响，如技术兴起对产业兴起的影响，主导设计对产业发展的影响等。产业：关注早期市场需求的形成、早期产品的形成、何时开始产业化并出现专利、核心产品与衍生产品等典型产业发展事件。其他产业：关注相关产业技术对所研究的产业的影响，分析产业融合问题。

1.2.2关注的指标时间及顺序：需要关注关键事件的发生时间及顺序，例如技术、产业兴起的时间节点，科研积淀、核心科学突破、主导设计确立、产业融合发生的时间区间，以及发生的先后次序。通过时间顺序初步推断事件间的因果关系。维度间的关系：关注4个维度的相互关系。在基于科学的产业这个分析背景下，在整个产业发展的系统中，重点关注科学与技术之间是什么关系，技术如何影响产业，产业间的融合又产生什么影响等。

2基于科学的产业发展案例

2.1研究方法与数据来源考虑到“基于科学的产业”这个研究课题尚未形成成熟的理论体系，本文选取心电图产业和石墨烯产业进行探索性案例研究，通过归纳法进行理论构建。选取心电图和石墨烯两个产业的原因在于这两个产业是典型的基于科学的产业，心电图的发明和石墨烯的成功制备分别获得了1924年诺贝尔医学奖和2010年诺贝尔物理学奖，两个产业的发展都持续地高度依赖于科学研究。本文通过对心电图和石墨烯两个案例的研究，探讨基于科学的产业的发展模式。案例资料数据来源：（1）科学论文：主要涉及心电图、石墨烯技术路径方面的文献。（2）图书：关于心电图、石墨发展史的图书。（3）访谈：分别对北大医学院心血管内科、剑桥大学工程系石墨烯中心的研究人员进行了访谈，收集了一手数据。心电图领域的访谈主要涉及心电图科研成果、技术、产品的关系以及在临床上的应用等。剑桥大学工程系石墨烯中心在全球石墨烯研究处于领先地位，笔者对该中心的几名研究人员进行了访谈，主要涉及石墨烯基础科研发展之间的关系以及石墨烯的应用前景。

2.2心电图产业案例概况本文梳理了心电图领域科学、技术、产业以及相关产业4个层面在发展历史上的重大事件，厘清了各个事件之间的逻辑关系，总结为表2，并根据表2总结了心电图产业发展路径（见图1）。心电图产业的发展可以分为早期基础科研、心电图兴起和近现代心电图产业发展三个时期。第一时期（17世纪—18世纪）：电的利用，电对生物体组织的影响的观察以及生物电的发现。17世纪初，物理学家Gilbert、Browne等发现了静电的存在，在此之后，各种静电计不断被发明出来。在静电计的帮助下，18世纪中叶到19世纪中叶的一个世纪里，Bancroft、Walsh、Sowdon、Galvani、Kite、Nobili等学者陆续发现并验证了生物电的存在，并通过解剖实验发现了生物电与肌肉、神经和部分器官（特别是心脏）机能之间的联系。第二时期（1800—1895）：为了检测出心电，验电设备不断改进，机器灵敏度不断提高。在19世纪一个世纪里，Oerste、Schweigger、Nobi-li、Thompson、Arsonval、Deprez等学者不断推动着验电设备的进步。1858年Thompson发明了镜式电流计。1872年Lippmann发明了毛细管电位计。由于验电设备越来越灵敏，新的心电现象得以观察，很多猜想得到了验证。1850年，Hoffa证明了电流会导致心颤。1856年Koelliker和Muller利用电流表证明了每一次心跳都伴随着电流变化。1875年Caton制成了第一份有明确记载的心电图记录。1885年Einthoven首次从体表记录到心电波形。1887年Waller通过毛细管静电计记录下历史上第一个人类的心电图，证明了人类心脏跳动伴随着有规律的电流变化并提出“心电图（electrocardiogram）”一词。1890年Burch通过数学方法，将毛细管静电计记录的数据转化为图形。第三时期（1895至今）：第一个精确心电图问世，心电图逐渐产业化为一种医疗工具。1895年Einthoven利用改良后的静电计和1890年Burch改良的数据—图像算法，检测到人类心电5种波形：P、Q、R、S和T，成为现代心电治疗的基础。1903年，Einthoven开始与剑桥科学仪器公司商讨弧线电流计的商业化生产。1906年，通过心电图仪（以弦线电流计为基础）测度的正常和异常心电图，Ein-thoven首次系统地论述了许多心电医学现象如：左、右心房、心室肥厚时，U波，QRS波，室性早搏，室性二联律，心房扑动和完全性心脏传导阻滞等。自此，有了心电图仪和通过5种波形表达的标准正常心电图，形成了现代心脏医疗和设备创新的基本逻辑：医学家们逐步形成某类心脏疾病的心电图确诊标准—测度心电图—与正常心电图对比发现某类波形的异常—心电干预仪器—临床治疗。遵循这种基本逻辑，20世纪初至今，左、右心房、心室肥厚时，U波、QRS波、室性早搏、室性二联律、房颤、心绞痛、梗死、心动过速等越来越多的心脏疾病被发现并形成确诊的心电图标准。同时，心电图仪在一个多世纪的时间里也越来越先进，并与其他电路技术、无线技术结合，如1978年晶体管应用于心电图仪。另外，起搏器、除颤器等心电干预设备得以问世并不断改良，越来越轻薄，并可植入人体。1924年，Einthoven因发现心电图机制获诺贝尔生理学或医学奖。

2.3石墨烯产业案例概况与心电图产业的分析类似，本文梳理了石墨烯领域科学、技术、产业以及相关产业4个层面在发展历史上的重大事件，厘清了各个事件之间的逻辑关系，总结为表3，并根据表3总结了石墨烯产业发展路径（见图2）。与心电图产业不同，石墨烯产业兴起于2004年，发展时间短但产业化速度快，科学、技术、产业3个层次间的时滞不如心电图产业那样明显。另外，由于材料产业本身的特点，石墨烯产业与其他相关产业的关联十分密切。石墨烯产业的发展可以分为早期基础科研、实验室石墨烯制备、石墨烯产业化发展3个时期。第一时期（1859—2004）：石墨结构和性质的早期研究，及石墨薄片的分离方法探索。1859年，英国化学家Brodie发现了氧化石墨具有层状结构。20世纪初，X射线晶体学创立以来，石墨薄片的研究开始兴起，科学家们努力尝试观察并分离更薄的石墨薄片。另一方面，也有很多科学家认为石墨烯是不可能在常温下存在的。1918年，Kohlschütter和Haenni通过粉末衍射法发现了石墨氧化物薄片（graphiteoxidepaper）的性质。1924年，通过单晶衍射法发现了石墨氧化物质的结构。1934年，Peierls提出准二维晶体材料由于其本身的热力学不稳定性，在室温环境下会迅速分解或拆解。关于石墨烯存在的可能性，科学界一直有争论。1947年，Wallace率先开始研究石墨烯的性质，这是对石墨三维电子性质探索的开始。在这期间，Semenoff、DeVincenzo和Mele提出了无质量狄拉克方程，提出狄拉克点导致量子霍尔效应（石墨烯的特性之一是存在常温量子霍尔效应）。随着电子级显微技术的发展以及分离萃取技术的发展，科学家们提取出的石墨薄片越来越薄。1948年，Ruess和Vogt发表了最早用透射电子显微镜拍摄的少层石墨（层数在3~10层之间的石墨）图像。随后，电子显微镜观察到单层石墨。1966年，Mermin和Wagner提出Mermin-Wagner理论，证明不可能存在二维晶体材料。因此，作为二维晶体材料的石墨烯只是作为研究碳质材料的理论模型，一直未受到广泛关注。然而对石墨薄片的研究热情依然没有减退，20世纪70年代，对单层碳原子石墨平面材料的关注超过了其他材料，这期间对石墨的研究主要依靠透射电子显微镜。1990年，开始尝试微机械分离法制作石墨薄片，但到2004年前，薄度一直在50~100层以上。2002年，出现最早的石墨薄片生产技术专利，叫做“纳米级石墨薄片”。这是最早的石墨薄片大规模生产的专利。第二时期（2004—2005）：成功分离单层碳原子石墨层，即石墨烯。2004年，Geim和Novoselov首次成功从石墨中分离出了单层碳原子石墨层，即石墨烯。由于上述提取技术，石墨烯的光、电、热传导、机械、生物化学、化学传感等一系列优良性质得以直接观察。2005年，Kim和Zhang证实了石墨烯的准粒子（quasiparti-cle）是无质量迪拉克费米子（diracfermion），引起一股研究石墨烯的热潮。自此，众多科学家投身于石墨烯的研究。第三时期（2005至今）：石墨烯的各种特性被发现，科学成果激发了许多技术创新，产业化迅猛发展。由于成功实现了石墨烯的制备，大大促进了科学研究的进度，石墨烯在光、电、热传导、机械、生物化学、化学传感等多方面的多种优良特性在9年的时间里不断被发现。如室温量子霍尔效应、室温高载流子迁移率、高光电转换效率、石墨烯薄片与单层氦键合形成绝缘的石墨烷、超高等效热导率和超低界面热阻等。同时，在9年的时间里，石墨烯的制备方法也有了改善，从最初的昂贵且产量小的机械剥离法到SiC热解外延生长法、氧化石墨还原法以及目前最常用的化学沉降法，成本不断降低，产量不断提升。科学领域，石墨烯的各种优良特性激发了一系列的技术创新，形成了石墨烯包装材料、石墨烯单分子传感器、石墨烯高频电路、石墨烯锂电池、石墨烯薄膜等。这些技术创新推动了海水淡化、DNA测序、飞机材料、包装材料、医用传感器、电子产品、光通讯系统、防弹衣等领域的发展。Geim和Novoselov因成功制备石墨烯获得了2010年诺贝尔物理学奖。

3对案例的讨论——基于科学的产业发展模式

3.1基于科学的产业中科学、技术、产业互动三角形基于科学的产业遵循积淀—突破—爆炸式增长的发展模式。图3描述了这种发展模式中科学、技术、产业以及其他产业的互动关系以及技术兴起、产业兴起、产业融合的现有顺序和科学重大突破、核心产品主导设计几个重要节点形成的时间区间。产业发展中这种互动系统依次经历技术的兴起、产业的兴起和与其他产业的融合几个阶段，形成了一个科学、技术、产业及其他产业的互动三角形。在科学的重大突破之前，有一个较长时间的科研积淀。在这个时期，技术和产业层面比较平静。经过长期的科研积淀，科学研究产生重大突破，形成科学研究、技术创新、产业发展爆炸式的进步，并形成一个发展的平台，支持相关的创新。科学的重大突破后产业开始逐渐形成。产业经过一定的发展形成核心产品的主导设计。而与其他产业的融合往往出现在核心产品的主导设计形成以后。在这个发展过程中，科学研究往往是每一项新进步的发端，是整个发展的原动力。上述科学研究的重大突破，根本性地提升了科学研究进步、技术创新、产业发展速率，使得整个领域的图景发生根本性变化。例如人类心电5种波形的发现和标准的确定就是心电图产业发展的一个“爆炸点”。人类将电疗应用于临床用了将近3个世纪的时间，而早搏，二联律，房颤，心绞痛，梗死，心动过速等一系列心脏疾病的诊断和治疗方法应用于临床一共经历了不到一个世纪的时间。总的来看，在爆炸点之前该领域科学、技术和产业的发展都相对平静，而爆炸点之后，形成了三方面的变化：科学层面，基于人类心电标准波形和心电图仪器的进步，上述很多心脏疾病得以研究。技术层面，心电标准的形成大大促进了心电图仪的进步，同时发端于对各种疾病的科学研究，对应的起搏器、除颤器等设备应运而生。产业层面，各种仪器设备越来越便携和便宜，产业化程度不断提高。再如，石墨烯领域“爆炸点”以前的平静和以后的活跃程度对比更加显著。人类分离石墨烯的尝试经历了150年的时间，而之后石墨烯迅猛发展并渗透到各个领域仅仅用了10年的时间。在“爆炸点”之后，科学层面，石墨烯各个方面的性质研究速度增长迅速，新研究成果的公布需要按月衡量。这种速度的暴涨也是因为石墨烯的成功分离吸引了众多其他相关领域的科学工作者进入该领域。技术层面，各类产品技术在10年的时间里迅速发展。产业层面，石墨烯向海水淡化、DNA测序、包装运输、通讯、电子等产业的渗透蓄势待发。图3说明的科研核心角色、核心与衍生创新的关系、与其他产业的融合以及科学与技术的Z字形互动关系将在下面中进行论述。这种互动三角形在心电图产业中表现十分典型，但在石墨烯产业中表现不很明显。主要是由于石墨烯产业兴起仅仅十几年的时间，整体的三角形互动模式还未完全显现。

3.2科研在基于科学的产业发展中的角色本文发现在基于科学的产业发展中，科学研究自始至终处于核心地位。这种科研在产业发展中的核心角色并不能被经典产业演化理论所解释。Ver-non将产品生命周期划分为导入期、成熟期和标准化期3个阶段。20世纪70年代，Abernathy和Utter-back提出了A-U模型，讨论了产品创新和工艺创新的关系，并将产品的创新过程分为流动、过度和确定3个阶段。Gort和Klepper提出了G-K模型，论述了产品的主导设计。他们按厂商数目对产品生命周期进行划分，提出引入、大量进入、稳定、大量退出（淘汰）和成熟等5个阶段。Phaal提出了产业发展的科学—技术—应用—市场（S-T-A-M）的转化，认为产业发展的S曲线上，随时间推移产业发展的核心遵循科学—技术—应用—市场的转化路径。Christensen、Kim等人提出了技术成长曲线，认为技术的发展遵循S型路径成长。Dos（i1982）等学者提出了技术范式和技术轨道的概念。上述理论的一个共同特点是认为在产业发展初期科学研究极其活跃，引领产业的发展，随后科学研发频率和规模下降，引领产业发展的核心要素向技术因素、工艺因素和市场因素转移。然而上述产业演化及创新理论都未能解释本文发现的这一现象，即在某些产业领域，科学自始至终处于核心和引领地位。例如心电图产业的发展过程中，科学研究一直是产业发展的原始动力，是每一次进步的发端。第一时期基础科学的进步阶段，观察电对生物体组织的影响以及发现生物电，特别是心电成为心电图产业发展的基础。正是这些基础科学的积淀，逐渐催生了心电图产业。这一阶段科学原理的发现也推动了技术层面各种验电设备的早期发展。第二时期心电图产业开始形成的直接原因在于实验室首次成功绘制了人类心电图。由于前一时期对生物电的长期科研积淀，人们对生物电有了充分的了解并认可临床的电疗方法，实验室心电图的成功发现使人们看到了它的临床价值。因为之前对心脏的电疗处于“误打误撞”碰运气的状态，并没有原理上的指导，电疗使病情加重甚至使病人加速死亡的现象十分常见。心电图的出现无疑成为了电疗的“眼睛”，从此电疗结束了误打误撞的发展阶段。实验室心电图的发现很快促成了产业化生产。到了第三时期，心电图产业的几乎所有发展都来源于Einthoven发现的人类心电的5种波形。这5种波形至今依然是心脏疾病诊疗的基础。即自从人类心脏正常波形发现后，所有的产业发展都遵循这样的模式。心脏异常临床表现、发现心电图与标准心电图的差异、研究干预原理和方法、干预仪器的发明及生产制造、二联律、心肌梗塞、心绞痛等心脏疾病的诊断和治疗都是以人类心电5种波形为基础的。再如石墨烯产业的发展，在最初的基础科学进步阶段，发现石墨的层状结构、观察并分离石墨薄片成为石墨烯成功提取的基础。第二阶段，实验室成功分离出单原子层石墨薄片，即石墨烯，成为该产业兴起的直接原因。第三阶段，由于之前对石墨烯的研究处于“猜想”阶段，进展缓慢。实验室中成功提取了石墨烯，使得它成为研究者能够拿在手中的“实实在在”的研究对象，对石墨烯的研究发展速度迅速提升。对石墨烯光、电、热、机械、化学传感等一系列优良性质的研究都来源于实验室的石墨烯提取技术。在这一阶段，产业开始形成，但精密光学仪器、石墨烯薄膜、包装材料、纳米器件、光感材料、电路器件等一系列石墨烯相关技术发展以及在医疗器械、光通讯、电子产品、武器、包装等领域的产业发展都基于科学层面实验室中对石墨烯各种性质的发现和原理的研究。

3.3基于科学的产业中的核心创新与衍生创新基于科学的产业中，核心的科学突破形成核心产品，而一系列周边的技术进步会形成产品系列。例如，核心的心电验电技术和人类5种波形的标准确立形成了该产业的核心产品心电图仪，用于各种心脏疾病的诊断。基于相同的心电基本原理，形成了心脏起搏器，通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，刺激心脏跳动；形成了心脏除颤器，通过较强电脉冲恢复窦性心律，治疗心律不齐；形成了可以24小时监护的便携心电图仪等仪器。石墨烯产业也有类似的现象。由于科学上石墨烯分离技术实现了石墨烯材料的制备。这个核心产品形成了用于海水淡化的石墨烯薄膜、用于DNA测序的石墨烯薄膜，形成了用于包装、防弹衣、飞机材料等表面材料，形成了用于各种电路的电路材料等。

3.4基于科学的产业领域的产业融合产业发展到一定阶段可能产生产业融合。上述两个产业在发展到一定阶段都出现了产业融合。对于心电图产业，当科学领域形成标准、核心技术成熟，产业层面出现主导设计之后，发生了3次与其他产业的融合，根本性地提高了心电图仪的性能。第一次融合发生在20世纪30年代，电子管应用于心电图，取代了庞大易坏的弦线式电流计心电图。第二次融合发生在20世纪50年代到80年代，晶体管取代了电子管，将静态心电图拓展为动态心电图，发展了三维向量心电图，性能提高的同时，心电图仪的体积大大减小了。第三次融合发生在20世纪80年代，大规模的专用集成电路和计算机芯片应用于心电图，同时CPU和软件支持使得心电图智能程度大大提高，实现了12导联同步描计，能对心电波形数据进行存储、回放、编辑、打印和传输。另外，无线技术也应用于心电图仪，1999年心电图实现了与无线技术结合，有助于组织专家会诊。2005年，丹麦心脏病专家通过无线技术把心电图数据从救护车传送到医生的电脑上，节省了抢救时间。而石墨烯作为材料领域的创新与其他产业的融合体现了材料领域的特性，能够快速向多领域渗透。石墨烯本身也存在很多其他材料没有的特别之处，在光、电、热、化学传感、生物、机械等几个方面都有优良特性，导致石墨烯材料在医学仪器、过滤膜、包装材料、电路、武器、光通讯、飞行材料、电池等很多领域都得到了应用。

3.5科学与技术的“Z”字形互动基于科学的产业中，本文还发现了科学与技术的“Z”字形互动关系。即科学研究明确原理促进了技术的发展，同时，科学的进一步发展需要技术上的支持，形成了技术需求。技术的发展进一步支持和推动了科学的发展。例如在心电图领域，各种验电设备的基本原理来源于对电的研究。同时，为观测生物电，科学对技术的需求催生了无定向电流表的发明，使得生物电得以观察。为了观测心电，需要更精确的验电设备，产生了新的技术需求，推动了毛细静电计的发明，使得心电得以观测。为了绘制心电图，需要进一步增加验电精度，于是发明了弧线电流计，成功绘制了心电图。科学与技术遵循的上述关系，如果以时间作为横轴，发现科学与技术的关系箭头形成了一系列的“Z”字。石墨烯产业也有类似的现象。实验室首次成功分离石墨烯为石墨烯的制备提供了理论依据，但物理剥离法无法应用于大规模制备。于是在技术层面出现了SiC热解外延生长法、氧化石墨还原法及目前最常用的化学沉降法，为科学研究提供了更多的材料。

4理论思考与启示

第8篇

医改持续推动，医疗体制不断完善建全，医疗基础设施不断升级改造，全国各医疗机构采购预算的持续增加，整体健康产业的辅助带动，让现今医疗器械产业“生机勃然”。

反观同时，站在“世界之林”，我国医疗器械产业在世界医疗器械市场仅占不足3%的份额。在高端医疗设备市场，我们已“失意多时”，显然与我国“轻工业品生产大国”地位极不匹称，李旭先生认为：我国医疗器械“前途精彩，其修远兮”，产业梳理，链条完善，企业集群，品牌集群，技术创新，市场跨占，有待我们付出更多努力。

一：医疗器械洋货围城

思想革命和工业革命改变了世界，而今，科技创新将改变产业格局和商业格局，欧美等国外企业依托自身卓越的创新能力，使其在世界经济领域内具有强大的领导力、垄断力、竞争力。

大型医院里我们不难发现，核磁、MR、CT所用的高端医疗设备几乎是清一色的洋货，首入耳目的便是GE、飞利浦、东芝、西门子、强生等洋品牌。几乎看不到几个国产品牌。外资与合资企业成为供应公立医院高端医疗设备的主力军，在我国市场几乎形成垄断格局。而被“洋品牌”包围的国产医疗器械，只能在自家门口的低端市场“艰难图存”。

在我国医用电子产品领域：

90%的心电图机市场

80%的中高档监护仪市场

90%的高档多道生理记录仪市场

60%的睡眠图仪市场

90%超声波仪器市场均被外资品牌占据

我国每年从国外进口的高端医疗设备比例高达70%。现阶段应用的中高端国产医疗器械设备，80%－90%均为仿制，所以背负“山寨”与“低端”头衔，这也是整体“山寨大国”的“冰山一隅”。

“冰冻三尺，非一日之寒”。 医疗器械属于技术高度密集产业，面对国外与国内的产品科技差距，非我们不支持同货，也并非只是“崇洋媚外”，在高端医疗设备方面，我们整体水平与国外水平的差距约为十多年甚至更多，不在同一个档次级别。所以大型医疗机构在选择采购高端设备时，通常会优先考虑外资品牌，而中小型医疗机构和社区医院因国产器械价格便宜，资金上容易协调等原因才得以采购。

“差距”已是老生常谈，但不得不正视。

虽然我们在个别领域实现原创性突破，如：多层螺旋CT、高性能全自动生化分析仪、电阻抗成像技术等领域，我们实现了“自主原创”、“从无到有”、实现了“从低端到高端”的产业发展态势，但从整体来看，研发、产品技术、创新力、与欧美等国家深有差距，虽然产业发展动力强劲，空间巨大，但依然“理想丰满，现实骨感”。

医疗器械，在我国起步晚，企业多、小、散、乱、低、整体核心技术不足、未形成标志性产品和核心竞争力、几乎无国际化品牌、创新力较薄弱、创新链不完善、创新战略体系不建全、产业配套落后、产学研医结合不紧密、诸多因素影响，医疗器械自主品牌面临严峻形势，本土企业如何走出困境？

二： 医疗器械，自主品牌“提气快跑”

李旭先生认为：医疗器械，属于明显技术创新驱动产业，又属于综合性产业，多学科交叉，参与全球化竞争，技术门槛高，具有高度战略性，带动性和成长性，已成为衡量一个国家技术进步和国民经济现代化水平的重要标志。

说到自主品牌，迈瑞值得我们侧目学习。

20年耕耘，迈瑞结出硕果累累，成为我国医疗器械标杆企业。盘点迈瑞的成就，“自主品牌创新力”是其成功之脉。

：生命信息与支持、临床检验及试剂、数字超声、放射影像。这四大传统领域，每一条产品线的发展史都创造了众多国内第一。

：20年里迈瑞持续推出80多款新品，已授权及申报的专利有1100多项，(其中200多项国际专利)。在每年推出的新品中，至少都会填补一项国内空白，产品拥有完全的自主知识产权。

：迈瑞成立第一年，全部经费运用到自主创新的研发道路上，每年约10%的销售收入投入到产品研发中，至今研发总投入超过4亿多元。这种前瞻性魄力，值得其它企业去学习。

：1000多人的研发团队，国内国外布局研发中心，不断完善国际标准研发管理平台，始终将自主研发和技术创新作为推动企业发展的核心力量。

盘点迈瑞，来观照自己，我们需要太多象迈瑞这样勇于创新的企业。商业如逆水行舟，不进则退，我国自主品牌的持续创新，提气快跑，不单依靠某个企业单打独斗，独领辉煌。而是需要整体医疗器械企业的共同“提气”。

当然医疗器械产业的整体规划、布局、梳理、战略调整是前提。

1：国家政策帮扶与体制的完善

现今：我们国内医疗器械产业主要靠市场自我调节，缺少政府主导和相关扶持政策，所以没有形成良好研发创新环境和激励机制，政府、企业、科研院所、大专院校、风投、等资源关系没有协调和“配套式发展”。

在欧洲和日本，医疗器械行业是国家作为福利行业来进行扶持的，虽然我们国情不同，但政府的利好鼓励政策会为产业发展带来光明。

―― 国家要从税收、信贷等方面给予医疗器械企业一定优惠政策并不断扶持。

―― 在原材料、器械研发、生产，探索创新模式的同时，政府应给予相应的激励政策。

―― 制定相关机制，让国内的科研大学和国立研究机构更直接地协助企业技术创新。

―― 加强国产品牌的知识产权保护，重点扶持打造龙头企业，集群式崛起，增强与国际企业抗衡能力。

―― 加强医院、医疗设备生产商中的复合型人才培养，鼓励临床医生“智慧形”参与产品研发，提供更多符合国人特征和病症特点的适用型产品。

2：持续完善产业业态

整体来看，我们国内缺少对医疗器械产业业态的宏观布局，尤其在高端医疗器械的业态构建中我们势单力薄，力不从心。没有完整产业业态，其综合研发能力和持续创新力都将成为行业发展桎梏。因此，政府、行业协会、产业园区、要高度重视业态环境的构建和引导。

中国医疗器械行业整体提升，不是单个企业的提升，业态的形成不是某些企业所能完成的，而是整个产业链业态的提升，需要在上下游以及配套环节进行全面完善，形成合力，最终构建起规模性业态，才能真正实现产业的结构性升级。

以深圳为例：创新型自主品牌企业200多家，占总数80%以上，企业整体研发投入和销售额一直保持在7%至8%，许多企业已超过10%，出口额连续保持强劲增长。深圳的大学生物医学工程重点实验室、中科院深圳先进技术研究院、深圳清华大学研究院生物医学与先进材料重点实验室、深圳市医疗器械检测中心等机构成为了这些企业创新研发的强力后盾。

核心技术的不断创新，使得深圳医疗器械企业涌现出以迈瑞为代表的优秀企业和一批中高端的新产品，如彩超、全自动血液分析仪、新型支架导管、基因探针等，其部分性能指标已达到国际高端产品水平，在中高端市场有较强的市场竞争力。

爱尔兰、德国杜塞夫都是著名的医疗器械产业基地，产业链条较完善，从产品设计、研发、到加工均由不同企业承担，企业间协作紧密。同时形成“一带多”局面，即一家领头企业带动周边几十家企业为其生产配件或代工。目前：深圳南山、江苏常州、山东等地，这些区域的医疗器械圈也初具规模，但链条的完善仍需不断强化。

以产业园区做为基础，结合当地传统产业的优势，可以将一些在精密加工、模具、新材料、等方面具备深厚基础的区域作为铺垫，从而来营造具有紧密联系的医疗器械业态圈。同时通过上下游的协作，还可以避免产品同质化，以及低水平恶性竞争的局面出现。

3：战略突围，错位经营

第9篇

如果你的心脏被置入一枚支架，你需要为这种直径2～4毫米、重量不足万分之一克的“金属丝网”支付大约1万～2万元钱。

“如果患者花这么多钱，买到的只是精神上的痛苦和身体上的损失，那是非常尴尬的。如何避免介入技术的过度使用，这让我非常焦虑。”中华医学会心血管分会主委、北京大学人民医院心脏中心主任胡大一告诉记者。

据统计，2008年，中国接受冠心病介入治疗的患者约18.8万人。

卫生部心血管疾病(冠心病介入)医疗质量控制中心负责人、北京大学第一医院心内科主任霍勇对这个数字喜忧参半：“这的确说明冠心病介入技术得到普及推广，但我们并不知道，这些病例中究竟有多少不合乎规范。”

霍勇坦言，中国需要在高起点上解决冠心病介入技术使用不足与过度同时存在的问题：既要抓技术的普及推广，又要强调规范和质量。

介入与搭桥

在冠心病介入技术进入中国之初的上世纪80年代，它承载的是帮助患者“起死回生”的希望。

冠心病是冠状动脉性心脏病的简称，它是由于冠状动脉粥样硬化或痉挛，导致血管狭窄或阻塞，最终引发心肌缺血缺氧梗死的一种疾病。

这种最常见的心脏病，发病率高、死亡率高，多年来一直位列中国人口死因前列。

据霍勇介绍，冠心病的治疗大致包括药物疗法、外科搭桥疗法和内科介入疗法三种传统方法，以及尚处于研究初期的基因治疗等新型疗法。“世界上是先有搭桥疗法，后有介入疗法，但就进入中国的时间来说，二者几乎同时。”

搭桥手术是外科中较复杂、较昂贵的手术之一，且死亡率较高。与之相比，介入疗法无需打开胸腔，只需穿刺外周动脉插入一根导管，把支架送到狭窄的冠状动脉，即可解决问题。

霍勇评价说：“介入治疗是心血管病治疗史上的一场革命。”

30多年来，以单纯球囊扩张术、金属裸支架置入术和药物洗脱支架置入术为标志，冠心病的介入治疗已经跨越3个台阶。中国无不亦步亦趋，紧紧追随。

霍勇说，为了攻克单纯球囊扩张术后出现的急性血管闭塞、术后中远期再狭窄率高(30%～50%)等问题，发明了支架置入术；然而，早期的金属裸支架未能从根本上解决再狭窄问题，只是将血管再狭窄率降到 20%～30%，药物洗脱支架的诞生，使血管再狭窄率得以低于10%。

胡大一向记者回忆说，他上世纪80年代被派到美国学习时，想的就是应该学习这项先进技术，让中国的老百姓能够有权利、有勇气享受现代医学科学技术的进步。“所谓勇气，就在于当时对介入治疗方法，很多人谈虎色变，毕竟这种治疗会带来创伤。”

对于微创手术的看法尚且如此，术中需要开胸、全麻的搭桥技术在中国面临的压力可想而知。霍勇评论道：“搭桥和介入虽几乎同时被引入中国，但介入治疗的发展形势远远好于搭桥。”

霍勇行医近三十年，目睹并亲身经历了心脏病介入治疗，尤其是冠心病介入治疗的发展。“从1984年到1996年，中国总共只做了5000例介入手术，起初每年只能做几十例。从1996年至今，随着大批医生从国外培训回来，介入技术迅速发展，日臻成熟，2007年总共完成14万多例介入手术，2008年达到18.8万例，今年的统计数字肯定超过去年。”

是否滥用

大发展中，介入技术开始遭遇质疑——人们对冠心病介入诊治的“度”存有争议，因而反思这种大发展是不是“”。

2004年，中国生物医学工程学会副理事长、工程院院士俞梦孙在接受媒体采访时，直率地以心脏支架手术为例，抨击过度医疗。他说，现在有很多心血管病人动辄就需要“插导管、放支架”，这本来是急救措施，但目前已经到了“使用泛滥”的地步，很多心脏科医生都最擅长这个技术难度很高的手术。

俞梦孙认为，在没有出现支架之前，很多心血管阻塞的病人通过改变生活方式和行为嗜好缓解病情，医疗效果非常显著，如无意外发生，根本不需要在心脏内安放用于扩张血管的支架。

霍勇表示，“对于某个病例究竟是药物治疗，还是选择搭桥、介入治疗，这是可以说得清的。”

据他介绍，根据《经皮冠状动脉介入治疗指南》，稳定性心绞痛症状不严重的患者一般只需药物治疗，而在发生较大面积较严重心肌缺血或出现急性心脏事件时，应考虑介入治疗，前提是接受药物治疗的患者必须严格控制危险因素，遵医嘱服药。“当然，指南不是强制性的，经治医生有权决定最终治疗方案。有些医生没有始终严格遵循指南，看到狭窄就首先考虑放支架，问题是一旦支架扩张导致血管发生撕裂或其他并发症，患者的情况反而会恶化。这种做法不提倡。”

如果确定药物保守治疗不奏效，那就要考虑是搭桥还是介入。这被视为冠心病治疗的第二道关口。

“假如介入医生告诉患者，冠心病可以搭桥，也可以介入，搭桥要开胸，介入不开胸，我认为这种引导是非常荒谬的。”胡大一说。

支架是否过热、介入技术是否滥用，是一道摆在全世界心脏病医生面前的问题。据胡大一介绍，2001～2006年，全世界约600万人接受了支架介入手术。

“特别是在引进药物洗脱支架后，一时间，中国的医生对药物洗脱支架预防再狭窄的结果过于兴奋，甚至觉得可以取消搭桥手术了，外科搭桥大夫也可以失业了。”胡大一说。

胡大一疑惑的是：搭桥手术已有半个多世纪的发展史，技术非常成熟，这样一种在发达国家和印度广泛开展的技术为什么在我国至今未能充分推广？介入技术却得到大范围的普及？

霍勇认为，选搭桥还是选介入，“既有学术观点不同，同时也有患者及其家属的观念问题”。

以冠状动脉左主干病变导致的狭窄为例，胡大一拥护搭桥技术，认为介入技术不适宜。“这不是我个人的看法，这是美国心脏协会等六大相关学会召集心内科、心外科专家、公共卫生学、卫生经济学和政府代表等人士一起研究后达成的共识。”

胡大一说：“搭桥术后10年，90%以上的血管依然开通。如果置入药物洗脱支架，则存在中远期的血栓风险。一旦发生血栓，后果常常是猝死。为了预防血栓，患者需长期服用阿司匹林和氯吡格雷，但这又会使患者处于出血危险性增高的境地，老年患者尤其让人担心。还不讲一片药20多元钱。”

恶性循环

霍勇表示，由于搭桥技术的出现和成熟早于介入技术，国际上左主干90%的传统治疗方法是搭桥。但是，药物洗脱支架和搭桥技术的中长期比较结果目前尚未出现，中国、韩国等亚洲国家使用左主干介入技术比较多，因此更有发言权。“只是国际上还没有广泛采用我们的数据，不过这个问题并不是铁板一块。美国7月份的最新说法是对经选择的左主干病变也推荐支架，但要更谨慎地掌握适应症，同时应该在有条件的大型医疗中心由有经验的术者施行”。

霍勇说，介入治疗由于疗效显著、创伤小、起效快、疗程短等优势，受到心血管医生和患者的青睐，国外的搭桥手术做得多，成功率也比较高，但在中国，“不客气地说，我们能找出很多称职的介入医生，但合格的搭桥医生很少”。

霍勇并不讳言这可能造成外科搭桥技术的恶性循环：病情不重不做搭桥，不得不考虑搭桥的往往是复杂病变，于是手术成功率低，越低越没人做。“当然，如果让一个明明介入治疗就能够有效的患者去做创伤和风险较大的搭桥，我也不忍心，同时搭桥术后的桥血管病变不论对外科大夫还是内科大夫都是一个很难处理的难题。”

胡大一认为，中国搭桥发展缓慢有多种原因，其中之一是心内科没有很好支持心外科发展，本应搭桥的患者也介入了。“在一些搭桥做得很精彩的医院，介入医生也不转诊左主干和复杂病变的患者，而在患者身上放入过多支架。”

谈及搭桥手术的恶性循环，胡大一表示，药物洗脱支架确实让再狭窄率维持在一个较低的水平，但这毕竟没有消除再狭窄，恰恰相反，支架内再狭窄的处理变得更为棘手。“药物洗脱支架置入后失败或并发症的处理正面临更为严峻的挑战。”

冠心病诊治的第三关在于：如果需要用介入疗法，是使用金属裸支架还是药物洗脱支架。当然，后者的价格高于前者。

2002年，强生公司研发的药物洗脱支架——“心扉”(CYPHER)率先在欧洲通过认证上市，随后获准进入中国，当时的市场定价是3.6万元。

据胡大一介绍，药物洗脱支架数的使用比例一度高达整个支架使用数的98%。“这在美国、巴西、古巴、印度等很多国家都是不可能出现的。”

2006年，中华医学会胸心血管外科分会主委、中国医学科学院阜外心血管病医院院长胡盛寿公开表示，冠心病介入治疗需进一步规范，药物洗脱支架热该降温了。

在记者联系采访胡盛寿时，该院主管新闻宣传的工作人员表示，胡盛寿前往国外出差，“但他对药物洗脱支架等技术仍然关注，看法应该没有变化。”

胡大一认为，药物洗脱支架只是针对再狭窄，因此，对再狭窄危险不大而出血风险大的患者来说，对其使用药物洗脱支架是不合理也不安全的。

霍勇表示，药物洗脱支架的潜在问题的确需要进一步研究。“可以肯定的是，它适用于大部分病人，但不是适用于所有病人。”