美国生物医学工程专业留学
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专家指南

时间:2020-08-07

 

1.1 专业简介

生物工程(Bioengineerig),是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科,90年代诞 生了基于系统论的生物工程,即系统生物工程的概念。所谓生物工程,一般认为是以生物学(特别是其 中的分子生物学、微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电 子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,自觉地操纵遗传物质,定向地改造生物或 其功能,短期内创造出具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程 细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。

生物医学工程(Biomedical Engineering,简称BME)是结合物理、化学、数学和计算机与工程学原 理,从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究;提出基本概念,产生从分子水平到器官水平的知识, 开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法,用与疾病预防、诊断和治疗, 病人康复,改善卫生状况等目的。


1.2 生物工程和生医工程的区别

生物工程:The application of engineering skills and analysis to developing products utilizing biological processes, including pharmaceutical products, food supplements, preservatives, bio- nanotechnology, and biomass-based energy. Biological Engineering also includes machinery development, protecting the environment from erosion and pollution, and structural design. 利用生物过程的工程技术和分析的应用,以开发产品:药品,食品补充剂,防腐剂,生物纳米技术,生质能源等。生物工程还包括机械开发,保护环境免受侵蚀和污染,结构设计。

生物医学工程:The application of engineering skills and analysis to innovation in the health care industry and to quantitative understanding of biological systems. Biomedical engineers develop new medical devices, design diagnostic and therapeutic tools, and model physiological systems.

工程技术的应用和分析在卫生保健行业的创新和定量 理解生物系统。生物医学工程师开发新的医疗设备,设 计诊断和治疗工具和模型的生理系统。

 

备注:参考Penn State University的定义。虽然BE和BME有细小差别,不过学生们可同时申请两个专业。

 

1.3 生物医学工程常见分支

1.生物成像和信号处理(Bioimaging and Signal Processing)生物医学成像、图像处理和信号处理等各个方面。包括核磁工程、 CT 等几个方向。那么后期的图像处理是更接地气的一个方向,比如说是给医生一个核磁共振的图,现在大多都是用肉眼去看,以后肯定是要通过计算机的算法去看,这是由 BME 下的图像处理来完成的。

 

2.生物力学和机械生物学Biomechanics and Mechanobiology)生物力学和机械生物学是由生物对作用力和应变的反应联系起来的。要了解负荷对生物系统的整体影响,重要的是不仅要考虑力应用所导致的变形和剪切速率,还要考虑短期和长期的生物反应。

 

3.生物微机电/生物纳米(BioMEMs / BioNANO)BioMEMs将微小芯片用于生物和医学应用方面。因其形状简单,在先进的生物技术领域中,利用微细加工和微加工等技术来快速的、经济的建成可进行自动化测量的纳米级实验室。在更复杂的情形下,BioMEMS设备为人造器官、独特的药物疗法及观察细胞交流的新途径提供了一个宽广的渠道。

 

4.生化和生物环境工程Biochemical and Bioenvironmental Engineering)药物生物处理、生物材料、组织工程、药物输送、环境微生物学、生物处理/生物修复和环境建模方面。

 

5.电机控制(Motor Control) 一个跨学科的分支,目的是了解感知运动过程,控制和协调人类运动。对正常行为的学习和协调的洞察力将 为更好地理解诸如中风、帕金森氏症和他们的康复等神经系统疾病的异常行为提供基础。是神经科学、生物 学、控制理论、力学和动力学的交叉学科。

 

   6. 计算生物学(Computational biology)利用计算机工程和计算的优势应用于生物工程。比如说我们检测到一个 人的 DNA ,我们想要预测他以后会长多高、多胖。那么这个手段就要依靠计算生物学来完成。计算机生物学还有另外一个方面,就是基于常微分方程的一个方向,比如我们知道心脏的收缩是通过生物电在心脏表面的传输,收缩的节律完全是由生物电传输的速度来调控的。那么在什么情况下我们才能让心脏的收缩更节律呢,这就是计算生物学下一个大的方向。

 

7. 细胞和组织工程(Cell and Tissue Engineering) 生物分子工程、计算建模、发育生物学、成像、材料科学、纳米流体、机械生物学、分子细胞生物学和系统生物的交叉学科。是国外 BME下的一个大的方向。主要是指用细胞或者基因工程的手段对细胞或者组织进行改造。比如说我硕士做的组织工程,人可能会随着年龄的老化,他身上的器官或者组织会有变化,我可以给他在体外为他人造一个,重新更换。

 

国内外BME项目特点

1、国内:更偏向于应用及临床。比如国内有一个生物医学工程的方向叫医疗数据库系统。现在我们去医院看病的时候我们一般会拿一张卡。去看病的地方刷一下,这样你过去的检查情况、病历等都会呈现出来,让看病的医生得到了解。这个外国的BME是不做的。其次是国内生物医学工程的学科设置会根据国内学校的侧重点不同会放在不同的学院以及他们会有不同的主攻方向,比如说国内的北大医学院和首都医科大学其实是和医学紧密相关的,他们的 BME 方向可能会更偏向于细胞及组织工程这个方向。而那些传统的比较工科的学校如浙大、清华、上海交大和东南大学,他们对生物医学工程这方面的侧重点更多。

2、国外:更偏向于科研。比如说现在很热门的哈佛做的基因编辑的系统。这个系统在国内一定是生科院或者相关的方向在做,生物医学工程是不做的。其次,国外的伯克利就比较偏向于生物与医学相关的科学,但是 Stanford 和 UCLA 的生物学工程就更偏向于工程。


1.4 常见学位

MS in BME:这个项目一般开设在工程学院下,项目长度多为一年至一年半,申请者一般学医的、学生物或者工程的比较多,毕竟是交叉学科。MS是有机会进入实验室做研究的,很多学生MS之后继续Ph.D了。

 

MEng in BME:MS相比,MEng是偏向职业发展的,培养职业化工程师的。有的学校还可以和MBA一起读一个双学位。

 

Ph.D. in BME:博士学位,学制为5年,主要跟随教授做学术研究。毕业后可在高校任教,也可以进入企业的研发部门,主要培养高端学术科研人才。

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1.1 专业简介

生物工程(Bioengineerig),是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科,90年代诞 生了基于系统论的生物工程,即系统生物工程的概念。所谓生物工程,一般认为是以生物学(特别是其 中的分子生物学、微生物学、遗传学、生物化学和细胞学)的理论和技术为基础,结合化工、机械、电 子计算机等现代工程技术,充分运用分子生物学的最新成就,自觉地操纵遗传物质,定向地改造生物或 其功能,短期内创造出具有超远缘性状的新物种,再通过合适的生物反应器对这类“工程菌”或“工程 细胞株”进行大规模的培养,以生产大量有用代谢产物或发挥它们独特生理功能一门新兴技术。

生物医学工程(Biomedical Engineering,简称BME)是结合物理、化学、数学和计算机与工程学原 理,从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究;提出基本概念,产生从分子水平到器官水平的知识, 开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法,用与疾病预防、诊断和治疗, 病人康复,改善卫生状况等目的。


1.2 生物工程和生医工程的区别

生物工程:The application of engineering skills and analysis to developing products utilizing biological processes, including pharmaceutical products, food supplements, preservatives, bio- nanotechnology, and biomass-based energy. Biological Engineering also includes machinery development, protecting the environment from erosion and pollution, and structural design. 利用生物过程的工程技术和分析的应用,以开发产品:药品,食品补充剂,防腐剂,生物纳米技术,生质能源等。生物工程还包括机械开发,保护环境免受侵蚀和污染,结构设计。

生物医学工程:The application of engineering skills and analysis to innovation in the health care industry and to quantitative understanding of biological systems. Biomedical engineers develop new medical devices, design diagnostic and therapeutic tools, and model physiological systems.

工程技术的应用和分析在卫生保健行业的创新和定量 理解生物系统。生物医学工程师开发新的医疗设备,设 计诊断和治疗工具和模型的生理系统。

 

备注:参考Penn State University的定义。虽然BE和BME有细小差别,不过学生们可同时申请两个专业。

 

1.3 生物医学工程常见分支

1.生物成像和信号处理(Bioimaging and Signal Processing)生物医学成像、图像处理和信号处理等各个方面。包括核磁工程、 CT 等几个方向。那么后期的图像处理是更接地气的一个方向,比如说是给医生一个核磁共振的图,现在大多都是用肉眼去看,以后肯定是要通过计算机的算法去看,这是由 BME 下的图像处理来完成的。

 

2.生物力学和机械生物学Biomechanics and Mechanobiology)生物力学和机械生物学是由生物对作用力和应变的反应联系起来的。要了解负荷对生物系统的整体影响,重要的是不仅要考虑力应用所导致的变形和剪切速率,还要考虑短期和长期的生物反应。

 

3.生物微机电/生物纳米(BioMEMs / BioNANO)BioMEMs将微小芯片用于生物和医学应用方面。因其形状简单,在先进的生物技术领域中,利用微细加工和微加工等技术来快速的、经济的建成可进行自动化测量的纳米级实验室。在更复杂的情形下,BioMEMS设备为人造器官、独特的药物疗法及观察细胞交流的新途径提供了一个宽广的渠道。

 

4.生化和生物环境工程Biochemical and Bioenvironmental Engineering)药物生物处理、生物材料、组织工程、药物输送、环境微生物学、生物处理/生物修复和环境建模方面。

 

5.电机控制(Motor Control) 一个跨学科的分支,目的是了解感知运动过程,控制和协调人类运动。对正常行为的学习和协调的洞察力将 为更好地理解诸如中风、帕金森氏症和他们的康复等神经系统疾病的异常行为提供基础。是神经科学、生物 学、控制理论、力学和动力学的交叉学科。

 

   6. 计算生物学(Computational biology)利用计算机工程和计算的优势应用于生物工程。比如说我们检测到一个 人的 DNA ,我们想要预测他以后会长多高、多胖。那么这个手段就要依靠计算生物学来完成。计算机生物学还有另外一个方面,就是基于常微分方程的一个方向,比如我们知道心脏的收缩是通过生物电在心脏表面的传输,收缩的节律完全是由生物电传输的速度来调控的。那么在什么情况下我们才能让心脏的收缩更节律呢,这就是计算生物学下一个大的方向。

 

7. 细胞和组织工程(Cell and Tissue Engineering) 生物分子工程、计算建模、发育生物学、成像、材料科学、纳米流体、机械生物学、分子细胞生物学和系统生物的交叉学科。是国外 BME下的一个大的方向。主要是指用细胞或者基因工程的手段对细胞或者组织进行改造。比如说我硕士做的组织工程,人可能会随着年龄的老化,他身上的器官或者组织会有变化,我可以给他在体外为他人造一个,重新更换。

 

国内外BME项目特点

1、国内:更偏向于应用及临床。比如国内有一个生物医学工程的方向叫医疗数据库系统。现在我们去医院看病的时候我们一般会拿一张卡。去看病的地方刷一下,这样你过去的检查情况、病历等都会呈现出来,让看病的医生得到了解。这个外国的BME是不做的。其次是国内生物医学工程的学科设置会根据国内学校的侧重点不同会放在不同的学院以及他们会有不同的主攻方向,比如说国内的北大医学院和首都医科大学其实是和医学紧密相关的,他们的 BME 方向可能会更偏向于细胞及组织工程这个方向。而那些传统的比较工科的学校如浙大、清华、上海交大和东南大学,他们对生物医学工程这方面的侧重点更多。

2、国外:更偏向于科研。比如说现在很热门的哈佛做的基因编辑的系统。这个系统在国内一定是生科院或者相关的方向在做,生物医学工程是不做的。其次,国外的伯克利就比较偏向于生物与医学相关的科学,但是 Stanford 和 UCLA 的生物学工程就更偏向于工程。


1.4 常见学位

MS in BME:这个项目一般开设在工程学院下,项目长度多为一年至一年半,申请者一般学医的、学生物或者工程的比较多,毕竟是交叉学科。MS是有机会进入实验室做研究的,很多学生MS之后继续Ph.D了。

 

MEng in BME:MS相比,MEng是偏向职业发展的,培养职业化工程师的。有的学校还可以和MBA一起读一个双学位。

 

Ph.D. in BME:博士学位,学制为5年,主要跟随教授做学术研究。毕业后可在高校任教,也可以进入企业的研发部门,主要培养高端学术科研人才。

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