医疗穿戴设备“异想天开” 呵护人类健康“无微不至”
——首届全国生物医学电子创新设计竞赛侧记
8月30日，由教育部高等学校生物医学工程类专业教学指导委员会主办，东南大学承办，全球领先的模拟与嵌入式处理半导体厂商德州仪器（TI）赞助的首届全国大学生生物医学电子创新设计竞赛颁奖典礼和获奖学生作品展示于东南大学举行并圆满落幕。其“鼓励自主创新，锻炼实践能力”的竞赛理念获得了企业代表、竞赛组评委以及到场嘉宾们的一致好评。此次竞赛开创了“大学创新——企业创业”的一体化新模式，在我教育界与医学研究领域产生重要影响。竞赛共吸引了104所高校的1219支队伍参赛，经过层层选拔最终有6 1支队伍进入决赛参与最后的激烈角逐。决赛环节中，极富创意的队伍脱颖而出，分获自命题组和命题组的一、二等奖。继本届竞赛以后，我国生物医学工程类专业学科将每两年举办一次这样的竞赛，既可以为同学们提供自主研学的平台，也为“产—学—研”一体化开辟了更好的沟通渠道。
竞赛初衷：医疗产业飞速发展下的教学思考
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，“健康”在人们心目中的分量越来越重。围绕着人类健康、疾病防治、康复等生物医学相关的产品更多地引起关注,进入人们的视野，走进人们的生活。科技改变世界。苹果2014年发布的IOS 8系统将所有的健康应用都集成到了HealthKit中，使移动应用端的健康监测成为可能，将远程医疗提上了科技发展的日程；google glass、运动手环，各种可穿戴设备的如雨后春笋般出现并进入人们的生活，通过云端数据交互可能在未来极大的改变人们的生活习惯、医疗方式……这些生物医学工程飞速发展下的应用实例，不胜枚举。
生物医学工程是为着改善人类健康,在医学和生物学领域结合物理学、化学、数学和计算机科学,运用工程学的原理和方法获取和产生新知识，促进生命科学和医疗卫生的发展，理论与实践并重，极富创造性的综合性新型学科。她将各个学科的智慧融于一身，碰撞出耀眼的火花，推动着科技进步的步伐。
生物医学工程领域的诸多方面是未开垦的处女地，广阔的前景也引起我们足够的重视。大型医疗器械的核心技术现阶段大多被外企垄断，国内的医疗器械行业有待进一步发展。国家正在加大医疗仪器设备国产化的力度， 扶持和发展医疗仪器设备生产的民族企业。社会对生物医学工程专业的人才需求有很大空间。未来的10年甚至更长一段时间将是中国医疗器械市场的快速增长的新时期。人工器官、医学成像在临床获得广泛应用，这些改变人类生命轨迹的伟大成就来自于生物医学工程。培养这方面的“创新性”“复合型”人才的就是生物医学工程专业教育的使命。
在此大背景下，“全国大学生生物医学电子创新设计竞赛”应运而生，每两年一届，今年是首届。
本届竞赛分成命题项目组和自选项目组，命题项目组围绕“低功耗心率测量仪”和“宽温恒流源”两道命题，重点考察学生基本实践能力；自选项目组基于生物医学工程学科特点，学生自主选题，突出学生创新能力的培养。
比赛进程：活泼紧张的答辩与充满激情的团队
8月29日一早，参赛队员和评审老师就从下榻的宾馆来到了东南大学九龙湖校区。虽然天气微凉，但大家精神饱满。
决赛的答辩地点定在教七二楼，命题组和自选题组分别在五个教室进行。选手准备室里，参赛队伍在进行最后的准备。选手们在认真调试着自己的作品，不同的参赛队伍之间也在互相交流鼓励着。一切都有条不紊地进行和展开。而有的参赛队员则满脸不安地望着窗外，窗外是淅淅沥沥的雨和滴答滴答的雨声，仿佛队员们忐忑的心声。带队老师们的脸上虽总是挂着对学生们的期待与微笑，但也会悄悄地告诉本报记者，“其实还是会很紧张”。
答辩室里则完全是另外一番景象。盘根错节般的插线板上挤着密密麻麻的电源线，桌上的密封袋里装着大量清晰的对比本，数据表上完整而明确的字迹与数据清晰可见。同学们抽丝剥茧，深入浅出的阐释更是一次次博得评委的掌声。在命题A组的答辩室里，19支队伍向评委展示了他们设计的低功耗心率测量仪。参赛队伍用不同的方案设计出了心电信号采集和心率计算的设备，不仅可以采集人体心率数据，而且耗电小、体积轻。这一课题对于便携式的医疗设备的发展应用有着广泛的应用前景。紧邻的命题B组的答辩教室里，6支队伍在向评委展示他们的宽温恒流源。电源是所有电子产品的基础，而这个课题就旨在设计出可以在宽温度范围下稳定使用的高精度电源，具有很大的实用价值。
与命题组高精度、严标准、硬指标的特征相比，自选组更多的是宽思维、广思路、深思考的作品。“失眠和走失是老年群体中频发的健康和社会问题，我们采用陀螺仪角度传感器、GSM、GPS、MSP430处理器研制了一款能够监测老人行动位置和突然跌倒的智能手镯”，“依据脑卒中偏瘫患者手功能康复临床需求，研究开发一款集气功、终端牵拉和外骨骼相结合的机械结构设计，患者被动训练……”，自选项目包括了医学诊断与治疗仪器、移动医疗、可穿戴健康设备、医学信号及图像处理、康复机器人、环境参数检测等众多热点研究方向：有感应人体姿态的康复机器人，可以帮助偏瘫患者等进行康复的治疗；有利用液体变焦的验光仪，不再使用插片式的验光方法，而采用液体灌注的方法实现变焦功能，使近视患者的验光过程变得更加方便快捷；有贴近生活的蓝牙水杯，可以监控水的温度、测算出每天的饮水量，通过蓝牙与电脑或手机相连，为合理饮水提供建议和帮助……对于这些充满想象力的项目，评委们的要求也十分严格，一方面要求构想的可行性和合理性，另一方面也关注各个队伍的作品是否真正有将这些天马行空的构想付诸于实践。同学们活跃的思维，精巧的解答，勾起了评委们对一个个新项目和新思路浓厚的兴趣，评委们甚至直接与参赛选手展开了讨论，现场场面热烈，答辩精彩。
本次竞赛共评出自选项目一等奖6组，二等奖22组，命题项目一等奖12组，二等奖13组。
来自5822yh银河国际的孔向晖同学的团队参赛作品是“反射式血氧心率监护仪”。这个项目最终拿到了竞赛自选题组一等奖的好成绩。传统的血氧监护设备一般需要将血氧探头夹在用户的手指上，整个传感器体积大，限制手指活动，十分不方便，且适用范围窄，只能检测能被夹住部位的血氧饱和度。随着医疗事业的进步发展，人们对血氧测量也提出了新的要求。为了满足这些要求，孔向晖团队设计了这款反射式的血氧心率监护仪。这款作品集血氧血压和心电测量三位一体，不需要像传统的传感器那样套在手指上，只要将传感器贴在人体表面就可以检测到脉搏波信号。这样一来，整个设备就可以做的很小巧便携，可缝在衣物、帽子里面，嵌入在耳机里面，设计成指环状的等等。硬件成本很低，易于转换为产品。“从决定参赛开始设计到比赛结束，共用了两个月的时间。”孔向晖如是说。“总体的设计方案是经过大家商量敲定下来的。整个过程中我们有分工也有合作，一起讨论相互帮助。我们团队里的每一位队员都功不可没！”充分体现了团队优势。
我们还与来自清华大学医学院的团队进行了交流。他们的课题是“连续无创的血压测量”。“传统的血压测试方法都是使用袖带加压、听诊判断。而我们只需要用一个夹在手指上的探头，就可以连续地读出被测者的血压。这是我们的特色。”他们非常自豪地介绍他们的成果。
此外还有许多极富创意的参赛队伍和作品。来自第四军医大的团队设计了一种自动控制的输液器，可以在输液即将结束时将消息发送到附近的护士站，由护士前来更换输液瓶。“市场上类似的产品价格昂贵，而我们的成本不仅连它们价格的一半都不到，而且还兼具生理参数监测的功能。”最终，这一组作品也拿到了自命题组一等奖的好成绩。
颁奖典礼：精彩落幕，永不落幕的是思考与收获
30日上午，在九龙湖教三举行了作品展示和颁奖典礼。每支队伍都做好了充足的准备，向到来的嘉宾们进行了作品的演示及讲解。颁奖典礼前，参赛选手们在展位上积极推介自己的作品，并接受现场嘉宾的点评和考验，整个场面活泼有序。有很多企业家、专家、同学前来参观，饶有兴趣地试用着这些产品。一位女老师试用了一个团队自行开发设计的“人体成分测试仪”，仪器测试出来的结果显示：身体内脂肪成分微微偏高，引得这位女老师哈哈大笑并连呼“很准，很准！”；德州仪器的全球大学计划经理道格. 菲利普斯也出现在了展会现场，来自东南大学的参赛选手用非常自信的英语向他介绍了他们团队“智能水杯”的设计。
十点半，颁奖典礼准时开始。出席这次颁奖典礼的有东南大学郑家茂副校长，华中科技大学骆清铭副校长，教育部高等学校生物医学工程类专业教学指导委员会（简称“教指委”）万遂人主任和前主任郑筱祥教授及相关委员，东南大学生物医学工程学院顾宁院长，美国德州仪器公司嵌入式产品业务程晓伟总监、全球大学计划经理道格. 菲利普斯、亚洲大学计划总监沈洁等。本次决赛还邀请到深圳迈瑞总裁徐航的代表，上海联影总裁张强，江苏鱼跃董事长吴光明的代表和沈阳东软刘积仁教授的代表康雁院长等10余位来自国内生物医疗电子行业的领导出席本次活动。
教指委主任万遂人教授对竞赛的设立、筹备和执行作了全面汇报。竞赛评委对参赛作品的创新性，可产品化等进行了点评。嘉宾们为获胜队进行颁奖。
东南大学郑家茂副校长说：“非常荣幸，第一届生物医学电子创新设计竞赛能够在我校举行。此次比赛提出 “培养创新意识，锻炼实践能力”的口号，非常贴切当前我国人才需求的现状，也非常贴切当前生物医学研究发展的方向——这次竞赛的作品可谓是精彩纷呈，既有设计的创意，也有制作的精致，但是从作品深入的程度来看还有一定的缺陷，这也是此次比赛没有评出特等奖的原因。举办这样的比赛，我们主要的目的是为同学们搭建自主研学的平台，促进学生‘做-研-学’自主性、研究性学习的进一步深入。”
教育部高教司理工处侯永峰副处长指出，“对于同学们的作品，我的第一个感觉是同学们对前沿的应用有一个清醒的认识，另外很好地体现我们生物医学的特点，包括生命科学、机械。电子。材料，今天的项目已经很好地体现可这一点。还有一点给我的体会很深，以前总有人说我们的工科生只会做不会说，今天的作品展示中，我接触的几个组的同学们都能够流利清晰地讲解并展现出自己作品的特点、优势以及开发的必要性，这也是我们竞赛的目标之一。”
复旦大学信息与工程学院院长汪源源教授在作技术总结时说：“本次比赛我们设命题组与自命题组，经过层层选拔，我们普遍认为本次比赛有以下特点：（1）参赛选手们有二年级、三年级和四年级，其中尤其是低年级的同学让我们印象深刻；（2）心电监测这个项目中，同学们均在以往的基础上增加了新的功能，在电源这个题目上，同学们测试的数据精度普遍较高，很多作品都具有蓝牙、无线等功能；（3）虽然这是我们生医学科的竞赛，仍然吸引了电子、信息等专业的学生，部分还进入了决赛。”同时，他也提出了本次比赛的一些不足之处。
颁奖典礼上，竞赛组评委对同学们的作品给与了极大的肯定，现场也是一次次掌声雷动。台下同学们的掌声既是对自我参赛作品的认同，也是对其他同学作品的肯定，更是为东南大学奉上这样一场电磁、肌电、医疗交相辉映的思想盛宴而由衷地钦佩与感动。
当我们把镜头缩小，当让焦点仅仅落在一名队员的脸上，我们会看到荣耀与自豪的背后，是他与他的队友在实验室里一丝不苟的神情和汗水，在答辩现场的自信昂扬的嘴角与隐藏在心底的忐忑。
颁奖典礼末尾，在全场的欢呼声中，东南大学向2016年承办下一届竞赛的华中科技大学移交了竞赛旗帜。
本次竞赛促进了大学生在医疗健康领域进行探索，锻炼了大学生的科技实践能力，充分展现了当代大学生在生物医学尤其是医学电子领域的创新实践成果,激发了大学生创新实践精神和热情，作品精彩纷呈，百花齐放。同时也提高了教育质量，使大学可以为国内相关企业输送更多更优秀的人才，提供更多的具有自主知识产权的产品与技术。
文/ 王蒙蒙 葛海琦
整理/ 田媛