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智能传感器:医疗、健康和环境的关键应用

智能传感器:医疗、健康和环境的关键应用插图

智能传感器:医疗、健康和环境的关键应用封面

作者: [爱尔兰]迈克 J.麦格拉思 克莱娜 N.斯克奈尔
出版社: 机械工业出版社
出版年: 2016-12-1
页数: 300
定价: CNY 89.00
装帧: 平装
ISBN: 9787111544593

原书前言

健康是一切幸福的基础。——李·亨特 19世纪英国诗人

当我们刚开始打算写一本关于传感器及其应用的书时,我们还对书的主题和形式有一点犹豫。尽管有一些优秀的关于传感器及其功能的书籍,但是我们还是觉得这是一个机遇,给传感器的发展、使用和评价提供一些实践性的见解。在英特尔数字健康集团和独立生活科技研究中心的六年合作中,我们涉足为数以百计的爱尔兰老人开发和使用医疗技术。在那段时间,我们在多学科交叉的团队中工作,获得了很多病人和临床专家的深入见解,学到了很多有价值的知识。这些经验有助于我们更好地理解传感器技术如何能被成功应用和外部因素如何能影响真实世界的传感器应用。在《智能传感器:医疗、健康和环境的关键应用》中,我们采用实践和容易理解的方式分享了我们了解的知识。我们介绍的主题包括设备规范、管理传感器的使用、数据形象化和社会因素,这些都是现代传感器应用的基础,很少在传感器或相关领域专业书籍中讨论。我们还讨论了这些技术的发展趋势,比如智能手机和平板电脑的众多应用,影响着传感器在消费市场中应用的扩展。

目录
原书序
原书前言

第1章 引言
1.1 本书的主要内容
1.2 传感器的历史概述
1.3 传感器应用的驱动力
1.3.1 健康与健身
1.3.2 人口老龄化
1.3.3 个性化医疗
1.3.4 公共卫生
1.3.5 技术交互
1.3.6 国家安全
1.3.7 物联网
1.3.8 水和食物
1.3.9 环境挑战
1.4 传感器应用面临的挑战
1.5 传感器实现创新
参考文献

第2章 传感技术与传感器基础
2.1 传感器和传感技术的定义
2.2 主要传感模式介绍
2.3 机械传感器
2.3.1 MEMS传感器
2.3.2 加速度计
2.3.3 陀螺仪
2.4 光学传感器
2.4.1 光电传感器
2.4.2 红外传感器
2.4.3 光纤传感器
2.4.4 干涉仪
2.5 半导体传感器
2.5.1 气体传感器
2.5.2 温度传感器
2.5.3 磁传感器
2.5.4 光学传感器
2.5.5离子选择性场效应晶体管
2.6 电化学传感器
2.6.1 电位型传感器
2.6.2 电流型传感器
2.6.3 电量传感器
2.6.4 电导传感器
2.7 生物传感器
2.7.1 生物传感器的换能器
2.7.2 生物传感器的主要特性
2.8 应用领域
2.8.1 环境监测
2.8.2 医疗
2.8.3 保健
2.9 传感器特性
2.9.1 检测范围
2.9.2 传递函数
2.9.3 线性和非线性
2.9.4 灵敏度
2.9.5 环境影响
2.9.6 输入修正
2.9.7 输入干扰
2.9.8 迟滞
2.9.9 分辨率
2.9.10 准确度
2.9.11 精度
2.9.12 误差
2.9.13 统计特性
2.9.14 可重复性
2.9.15 公差
2.9.16 动态特性
2.10 小结
参考文献

第3章 传感器关键技术:硬件和软件概述
3.1 智能传感器
3.2 传感器系统
3.3 传感器平台
3.3.1 Arduino I/O板
3.3.2 Shimmer
3.3.3 智能手机和平板电脑
3.4 智能传感器的微控制器
3.4.1 CPU
3.4.2 常用微控制器
3.5 接口和嵌入式通信
3.5.1 嵌入式数字接口和协议
3.5.2 模拟接口
3.6 传感器通信
3.6.1 标准有线接口
3.6.2 中短距离无线通信标准
3.6.3 专有无线协议
3.7 电源管理和能量采集
3.7.1 电源管理
3.7.2 能量采集
3.8 微控制器的软件和调试
3.8.1 IDE
3.8.2 开发语言
3.8.3 测试代码
3.9 小结
参考文献

第4章 传感器网络拓扑理论及设计
4.1 传感器网络构成要素
4.1.1 传感器节点
4.1.2 信息汇聚器、基站及网关
4.2 传感器网络拓扑结构
4.3 传感器网络的应用
4.3.1 个人局域网络
4.3.2 家庭传感器网络
4.3.3 广域网
4.4 传感器网络的特征和挑战
4.4.1 安全
4.4.2 传感器网络面临的挑战
4.5 小结
参考文献

第5章 传感器数据处理和增强
5.1 数据认知
5.2 物联网
5.3 传感器和云
5.4 数据质量
5.4.1 解决数据质量问题
5.5 传感器数据融合
5.6 数据挖掘
5.7 数据可视化
5.8 大传感数据
5.9 小结
参考文献

第6章 法规与标准:传感器技术的注意事项
6.1 医疗设备法规
6.1.1 CE认证
6.1.2 美国食品药品监督管理局
6.1.3 其他医疗设备监管者
6.2 医疗设备的标准
6.2.1 行业标准和认证
6.2.2 质量管理体系标准
6.2.3 临床研究标准
6.2.4 数据互操作性标准
6.3 环境传感器的法规
6.3.1 环境噪声
6.3.2 环境空气质量
6.3.3 室内空气质量
6.3.4 饮用水
6.3.5 射频频谱的监管和分配
6.4 挑战
6.4.1 针对具体国家的监管程序
6.4.2 移动健康应用程序
6.4.3 个性化医疗
6.4.4 大众科学
6.5 小结
参考文献

第7章 生物传感器的数据经济
7.1 论证的基础
7.2 为什么基于“应该”的技术开发难有成效
7.3 基于“应该”设计的后果
7.4 为什么设计需要考虑种种“可能因素”
7.5 “可能因素”数据经济的要求
7.6 小结
参考文献

第8章 家庭与社区传感器的使用
8.1 医疗领域的挑战
8.2 研究设计
8.2.1 提出研究问题
8.2.2 临床群体特征
8.3 家庭使用传感器
8.3.1 家用与社区使用的传感技术
8.3.2 穿戴式传感器的评估应用
8.3.3 周围环境监测传感技术
8.3.4 用户设备入口
8.3.5 用户反馈
8.4 家用传感器的管理
8.5 远程使用传感器结构
8.6 样机设计过程
8.6.1 与用户共同设计
8.6.2 与多学科团队成员共同设计
8.7 数据分析与智能数据处理
8.8 案例研究
8.8.1 案例一:量化计时起走(QTUG)测试
8.8.2 案例二:日常活动和步态速度的环境监测评估
8.8.3 案例三:专注生活训练
8.9 经验总结
8.9.1 安装过程
8.9.2 关键传感器的隐藏
8.9.3 数据质量
8.9.4 用户参与
8.10 小结
参考文献

第9章 医疗应用的穿戴式、周围环境监测与用户使用的传感技术
9.1 改变我们医疗工作的方式
9.2 传感器检测的背景信息在医疗中的应用
9.3 基于医院和社区的传感技术用于评估和诊断
9.3.1 监测生命体征
9.3.2 心率
9.3.3 血压
9.3.4 体温
9.3.5 呼吸速率
9.3.6 血氧的监测
9.4 社区应用的传感技术
9.5 基于家庭的临床应用
9.5.1 慢性疾病管理
9.5.2 用于研究的不定期监测
9.5.3 活动和行为的监测
9.5.4 生物力学康复
9.5.5 聚合与管理
9.5.6 智能手机作为医疗平台
9.6 自我护理诊断试剂盒
9.6.1 酶/免疫学检测
9.6.2 酶试纸
9.6.3 色谱湿法化学
9.6.4 家庭检测市场
9.6.5 家庭基因测试
9.7 关键驱动因素和挑战
9.7.1 医疗系统方面的驱动因素和挑战
9.7.2 技术驱动因素和挑战
9.7.3 消费者驱动因素和挑战
9.8 基于传感器医疗应用的未来
9.9 小结
参考文献

第10章 保健、健身及生活方式传感技术的应用
10.1 驱动力与阻力:运动与健身传感技术
10.1.1 运动与健身传感技术的驱动力
10.1.2 运动与健身传感技术的障碍
10.2 运动与健身传感技术的应用
10.2.1 支持无线技术
10.2.2 健身传感技术
10.2.3 服装传感技术
10.2.4 运动装备传感技术
10.2.5 运动和健身的统计数据
10.3 活动与保健
10.3.1 肥胖与体重管理
10.3.2 睡眠
10.3.3 姿态监测
10.3.4 人身安全
10.4 保健、健身和生活方式中传感应用的未来
10.5 小结
参考文献

第11章 对人类健康的环境监测
11.1 环境监测传感技术发展的驱动力
11.1.1 产品成本
11.1.2 智能手机
11.1.3 市民认知
11.1.4 采样
11.1.5 环境传感技术与网络通信技术
11.2 应用瓶颈
11.2.1 功耗
11.2.2 稳定性和成本
11.2.3 技术限制
11.2.4 安全问题
11.2.5 可用性和可拓展性
11.2.6 兼容性
11.2.7 数据质量和所有权
11.3 环境监测参数
11.3.1 空气质量和大气条件
11.3.2 环境天气
11.3.3 UVA/UVB检测
11.4 水质监测
11.4.1 水质物理参数检测传感技术
11.4.2 水质化学性质传感技术
11.4.3 水质生物病原体传感技术
11.4.4 移动式水质检测传感技术
11.4.5 环境噪声污染
11.5 辐射检测
11.6 环境对食品的影响
11.7 环境监测的未来方向
11.8 小结
参考文献

第12章 总结与展望
12.1 现状
12.2 展望
12.2.1 普遍性
12.2.2 技术
12.2.3 个性化医疗
12.2.4 众包
12.2.5 传感技术交互
参考文献

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