智能傳感器：醫療、健康和環境的關鍵應用 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　掌握可穿戴、智慧醫療、環境監測中的先進傳感技術。

　　簡單易讀以幫助你更好理解傳感器技術的各種進展與挑戰。

　　特色

　　1、描述瞭傳感器和創建一個點對點智能傳感器應用所需要的硬件和軟件組成；

　　2、分析瞭設計一個成功的傳感器應用所需考慮的非技術因素；

　　3、講解瞭傳感器在醫療、健康保健和環境監測方麵應用實用案例。

內容簡介

　　在智能時代，智慧醫療、穿戴式運動追蹤、生活環境監測等相關科技産品正逐漸改變人類的生活方式，而這其中傳感器起著關鍵作用。智能傳感器：醫療、健康和環境的關鍵應用正是基於此從基本理論和現實具體案例應用等方麵對傳感器技術在醫療、健康和環境監測中的應用進行瞭深入的探討。並且還特彆對這些領域特有的社會、法規和設計方麵內容進行瞭獨到分析，這在其他圖書中很少能學習到。

　　智能傳感器：醫療、健康和環境的關鍵應用采用基於應用的方式，使用真實案例來講解傳感器應用方麵的實用經驗。通過設計和驗證流程，引導讀者瞭解傳感器應用的研究、部署和管理等各階段。

　　幫助臨床醫療和技術研究者、工程師、學生等廣大讀者理解並解決在學習、開發傳感器應用過程中麵對的技術性與非技術性的挑戰。

作者簡介

　　作者簡介

　　Michael J. McGrath博士是歐洲英特爾實驗室的高級研究員，已經在英特爾實驗室工作14年，承擔過多個項目的管理和研究工作。他的研究領域包括環境和穿戴式的傳感器應用、網絡技術、移動技術和數據管理技術。他曾擔任獨立生活科技研究中心（TRIL Centre）的項目負責人，主要研究方嚮是發展支持獨立生活的技術。他與他人閤著瞭《Wireless Sensor Networks for Healthcare Applications》（2009年由美國Artech House齣版社齣版）。

　　Cliodhna Ní Scanaill博士是歐洲英特爾實驗室的高級傳感器應用工程師，她開發和使用大規模傳感器係統用於環境監測。在2006年加入英特爾實驗室前，她已經在獨立生活科技研究中心緻力於防跌倒的研究5年多時間，擔任軟件工程師、研究員和項目負責人。她的研究方嚮包括跌倒和老齡化、體育和健身傳感技術、傳感器網絡的設計及其管理。

　　Dawn Nafus博士是歐洲英特爾實驗室的高級研發科學傢，她負責人類學研究用於激發新産品開發及其策略。她獲得英國劍橋大學人類學專業的博士學位，曾經是英國埃塞剋斯大學（University of Essex）的研究員。她在學術雜誌發錶瞭很多有關技術和社會的文章，並與公共政策製定者和行業領導者一同解決問題，例如擴大公眾在開源社區參與度。她的研究方嚮包括時代經曆、技術和現代化相關的信仰、評估全球技術應用的政治、數字人類學。

精彩書評

　　本書提供瞭傳感技術及其在醫療、健康和環境監測等應用中的廣泛講解。從傳感器硬件到係統應用及案例研究，本書為讀者提供瞭對技術的深入見解以及如何應用它們。我強烈推薦本書給對無綫傳感技術和相關應用感興趣的人員。

　　——倫敦帝國理工學院 Dr. Benny Lo

　　本書以清晰易讀的方式講解瞭感知技術、傳感器以及大量現有和新興應用的復雜性。並探討瞭將傳感器網絡與基於雲的大數據分析結閤，以提供大量新興應用來改變人們生活方式的可能性。真正將大數據實用於改善個人生活與健康水平。

　　——都柏林城市大學 CLARITY傳感器網絡技術中心 國傢傳感器研究中心 項目首席科學傢 Dermot Diamond

　　本書使讀者瞭解傳感器技術的端到端之旅，從工程的角度覆蓋基礎知識，介紹如何處理和可視化數據，同時提供許多應用領域的實際案例。這對任何學習傳感器技術的人都是非常有益的。同時本書還為參與應用傳感器係統研究和開發的人員提供瞭一個全麵的講解。我強烈推薦本書給任何希望擴大他們在這方麵知識的工程師！

　　——阿爾斯特大學 生物醫學工程教授 Chris Nugent

目錄

原書序
原書前言
第1章 引言
1.1 本書的主要內容
1.2 傳感器的曆史概述
1.3 傳感器應用的驅動力
1.3.1 健康與健身
1.3.2 人口老齡化
1.3.3 個性化醫療
1.3.4 公共衛生
1.3.5 技術交互
1.3.6 國傢安全
1.3.7 物聯網
1.3.8 水和食物
1.3.9 環境挑戰
1.4 傳感器應用麵臨的挑戰
1.5 傳感器實現創新
參考文獻

第2章 傳感技術與傳感器基礎
2.1 傳感器和傳感技術的定義
2.2 主要傳感模式介紹
2.3 機械傳感器
2.3.1 MEMS傳感器
2.3.2 加速度計
2.3.3 陀螺儀
2.4 光學傳感器
2.4.1 光電傳感器
2.4.2 紅外傳感器
2.4.3 光縴傳感器
2.4.4 乾涉儀
2.5 半導體傳感器
2.5.1 氣體傳感器
2.5.2 溫度傳感器
2.5.3 磁傳感器
2.5.4 光學傳感器
2.5.5離子選擇性場效應晶體管
2.6 電化學傳感器
2.6.1 電位型傳感器
2.6.2 電流型傳感器
2.6.3 電量傳感器
2.6.4 電導傳感器
2.7 生物傳感器
2.7.1 生物傳感器的換能器
2.7.2 生物傳感器的主要特性
2.8 應用領域
2.8.1 環境監測
2.8.2 醫療
2.8.3 保健
2.9 傳感器特性
2.9.1 檢測範圍
2.9.2 傳遞函數
2.9.3 綫性和非綫性
2.9.4 靈敏度
2.9.5 環境影響
2.9.6 輸入修正
2.9.7 輸入乾擾
2.9.8 遲滯
2.9.9 分辨率
2.9.10 準確度
2.9.11 精度
2.9.12 誤差
2.9.13 統計特性
2.9.14 可重復性
2.9.15 公差
2.9.16 動態特性
2.10 小結
參考文獻

第3章 傳感器關鍵技術:硬件和軟件概述
3.1 智能傳感器
3.2 傳感器係統
3.3 傳感器平颱
3.3.1 Arduino I/O闆
3.3.2 Shimmer
3.3.3 智能手機和平闆電腦
3.4 智能傳感器的微控製器
3.4.1 CPU
3.4.2 常用微控製器
3.5 接口和嵌入式通信
3.5.1 嵌入式數字接口和協議
3.5.2 模擬接口
3.6 傳感器通信
3.6.1 標準有綫接口
3.6.2 中短距離無綫通信標準
3.6.3 專有無綫協議
3.7 電源管理和能量采集
3.7.1 電源管理
3.7.2 能量采集
3.8 微控製器的軟件和調試
3.8.1 IDE
3.8.2 開發語言
3.8.3 測試代碼
3.9 小結
參考文獻

第4章 傳感器網絡拓撲理論及設計
4.1 傳感器網絡構成要素
4.1.1 傳感器節點
4.1.2 信息匯聚器、基站及網關
4.2 傳感器網絡拓撲結構
4.3 傳感器網絡的應用
4.3.1 個人局域網絡
4.3.2 傢庭傳感器網絡
4.3.3 廣域網
4.4 傳感器網絡的特徵和挑戰
4.4.1 安全
4.4.2 傳感器網絡麵臨的挑戰
4.5 小結
參考文獻

第5章 傳感器數據處理和增強
5.1 數據認知
5.2 物聯網
5.3 傳感器和雲
5.4 數據質量
5.4.1 解決數據質量問題
5.5 傳感器數據融閤
5.6 數據挖掘
5.7 數據可視化
5.8 大傳感數據
5.9 小結
參考文獻

第6章 法規與標準：傳感器技術的注意事項
6.1 醫療設備法規
6.1.1 CE認證
6.1.2 美國食品藥品監督管理局
6.1.3 其他醫療設備監管者
6.2 醫療設備的標準
6.2.1 行業標準和認證
6.2.2 質量管理體係標準
6.2.3 臨床研究標準
6.2.4 數據互操作性標準
6.3 環境傳感器的法規
6.3.1 環境噪聲
6.3.2 環境空氣質量
6.3.3 室內空氣質量
6.3.4 飲用水
6.3.5 射頻頻譜的監管和分配
6.4 挑戰
6.4.1 針對具體國傢的監管程序
6.4.2 移動健康應用程序
6.4.3 個性化醫療
6.4.4 大眾科學
6.5 小結
參考文獻

第7章 生物傳感器的數據經濟
7.1 論證的基礎
7.2 為什麼基於“應該”的技術開發難有成效
7.3 基於“應該”設計的後果
7.4 為什麼設計需要考慮種種“可能因素”
7.5 “可能因素”數據經濟的要求
7.6 小結
參考文獻

第8章 傢庭與社區傳感器的使用
8.1 醫療領域的挑戰
8.2 研究設計
8.2.1 提齣研究問題
8.2.2 臨床群體特徵
8.3 傢庭使用傳感器
8.3.1 傢用與社區使用的傳感技術
8.3.2 穿戴式傳感器的評估應用
8.3.3 周圍環境監測傳感技術
8.3.4 用戶設備入口
8.3.5 用戶反饋
8.4 傢用傳感器的管理
8.5 遠程使用傳感器結構
8.6 樣機設計過程
8.6.1 與用戶共同設計
8.6.2 與多學科團隊成員共同設計
8.7 數據分析與智能數據處理
8.8 案例研究
8.8.1 案例一：量化計時起走（QTUG）測試
8.8.2 案例二：日常活動和步態速度的環境監測評估
8.8.3 案例三：專注生活訓練
8.9 經驗總結
8.9.1 安裝過程
8.9.2 關鍵傳感器的隱藏
8.9.3 數據質量
8.9.4 用戶參與
8.10 小結
參考文獻

第9章 醫療應用的穿戴式、周圍環境監測與用戶使用的傳感技術
9.1 改變我們醫療工作的方式
9.2 傳感器檢測的背景信息在醫療中的應用
9.3 基於醫院和社區的傳感技術用於評估和診斷
9.3.1 監測生命體徵
9.3.2 心率
9.3.3 血壓
9.3.4 體溫
9.3.5 呼吸速率
9.3.6 血氧的監測
9.4 社區應用的傳感技術
9.5 基於傢庭的臨床應用
9.5.1 慢性疾病管理
9.5.2 用於研究的不定期監測
9.5.3 活動和行為的監測
9.5.4 生物力學康復
9.5.5 聚閤與管理
9.5.6 智能手機作為醫療平颱
9.6 自我護理診斷試劑盒
9.6.1 酶/免疫學檢測
9.6.2 酶試紙
9.6.3 色譜濕法化學
9.6.4 傢庭檢測市場
9.6.5 傢庭基因測試
9.7 關鍵驅動因素和挑戰
9.7.1 醫療係統方麵的驅動因素和挑戰
9.7.2 技術驅動因素和挑戰
9.7.3 消費者驅動因素和挑戰
9.8 基於傳感器醫療應用的未來
9.9 小結
參考文獻

第10章 保健、健身及生活方式傳感技術的應用
10.1 驅動力與阻力：運動與健身傳感技術
10.1.1 運動與健身傳感技術的驅動力
10.1.2 運動與健身傳感技術的障礙
10.2 運動與健身傳感技術的應用
10.2.1 支持無綫技術
10.2.2 健身傳感技術
10.2.3 服裝傳感技術
10.2.4 運動裝備傳感技術
10.2.5 運動和健身的統計數據
10.3 活動與保健
10.3.1 肥胖與體重管理
10.3.2 睡眠
10.3.3 姿態監測
10.3.4 人身安全
10.4 保健、健身和生活方式中傳感應用的未來
10.5 小結
參考文獻

第11章 對人類健康的環境監測
11.1 環境監測傳感技術發展的驅動力
11.1.1 産品成本
11.1.2 智能手機
11.1.3 市民認知
11.1.4 采樣
11.1.5 環境傳感技術與網絡通信技術
11.2 應用瓶頸
11.2.1 功耗
11.2.2 穩定性和成本
11.2.3 技術限製
11.2.4 安全問題
11.2.5 可用性和可拓展性
11.2.6 兼容性
11.2.7 數據質量和所有權
11.3 環境監測參數
11.3.1 空氣質量和大氣條件
11.3.2 環境天氣
11.3.3 UVA/UVB檢測
11.4 水質監測
11.4.1 水質物理參數檢測傳感技術
11.4.2 水質化學性質傳感技術
11.4.3 水質生物病原體傳感技術
11.4.4 移動式水質檢測傳感技術
11.4.5 環境噪聲汙染
11.5 輻射檢測
11.6 環境對食品的影響
11.7 環境監測的未來方嚮
11.8 小結
參考文獻

第12章 總結與展望
12.1 現狀
12.2 展望
12.2.1 普遍性
12.2.2 技術
12.2.3 個性化醫療
12.2.4 眾包
12.2.5 傳感技術交互
參考文獻

前言/序言

　　原書前言

　　健康是一切幸福的基礎。——李?亨特 19世紀英國詩人

　　當我們剛開始打算寫一本關於傳感器及其應用的書時，我們還對書的主題和形式有一點猶豫。盡管有一些優秀的關於傳感器及其功能的書籍，但是我們還是覺得這是一個機遇，給傳感器的發展、使用和評價提供一些實踐性的見解。在英特爾數字健康集團和獨立生活科技研究中心的六年閤作中，我們涉足為數以百計的愛爾蘭老人開發和使用醫療技術。在那段時間，我們在多學科交叉的團隊中工作，獲得瞭很多病人和臨床專傢的深入見解，學到瞭很多有價值的知識。這些經驗有助於我們更好地理解傳感器技術如何能被成功應用和外部因素如何能影響真實世界的傳感器應用。在《智能傳感器：醫療、健康和環境的關鍵應用》中，我們采用實踐和容易理解的方式分享瞭我們瞭解的知識。我們介紹的主題包括設備規範、管理傳感器的使用、數據形象化和社會因素，這些都是現代傳感器應用的基礎，很少在傳感器或相關領域專業書籍中討論。我們還討論瞭這些技術的發展趨勢，比如智能手機和平闆電腦的眾多應用，影響著傳感器在消費市場中應用的擴展。

　　我們關注醫療、保健、環境監測領域，因為它們是我們在21世紀中麵對的最大的全球挑戰。傳感技術在這些領域中扮演著重要的角色，使我們瞭解影響我們生活的各種因素，包括我們的健康狀況、生活習慣、飲食和飲用水、呼吸的空氣和居住的生活環境質量。在這個傳感技術越來越多的世界，我們想要寫一本簡單易懂的書，有助於臨床和技術研究者、工程師、學生和那些對傳感器好奇的人理解在發展傳感器應用過程中傳感器麵對的技術性與非技術性的挑戰。我們希望本書也有助於相關領域專傢，如臨床醫生和工程師，從而更加全麵地瞭解傳感器的應用。

　　第1章為引言，概述瞭全書的主要內容；第2～5章描述瞭傳感器和創建一個點對點智能傳感器應用所需要的硬件和軟件組成；第6～8章描述瞭設計一個成功的傳感器應用所需考慮的非技術因素；第9～11章描述瞭傳感器在健康、保健和環境監測中的應用；第12章對全書進行瞭總結與展望。讀者可以連續閱讀每個章節，也可以選擇感興趣的章節進行閱讀。在整本書中，我們加入瞭參考文獻和外部材料，從而讓讀者能更加深入地理解主題信息。盡管我們從健康、保健和環境監測的視角討論傳感技術，但我們相信《智能傳感器：醫療、健康和環境的關鍵應用》的核心內容適用於所有傳感技術領域。

　　我們希望在讀完本書後，你們不僅會分享我們對傳感技術和傳感器應用的認識，你們也會分享我們對傳感器應用和這些微小設備快速進化使我們的生活變得更加美好的好奇和驚訝。

　　——英特爾歐洲實驗室 Michael J. McGrath 、Cliodhna Ní Scanaill

　　原書序

　　生命的數學

　　你是否通過電子顯微鏡觀察過岩石樣本分子的形貌？是否使用紅外相機看過瀝青的黑色？是否采用微型攝像藥丸檢測過你的腸道？是否檢查過五個月後會齣生的寶寶的腳趾？這個世界充滿瞭神秘感，超越瞭我們傳統的五大感官能夠感知的範圍。

　　現在，新的時代已經到來，我們可以看到和感受到超越我們自身的、內在和外在的神奇。人體內部和人體外部的傳感技術在講述著揭示、發現和康復的故事，講述著我們在捕捉心髒跳動信號，測量血氧水平，檢測電脈衝信號，給我們的肌肉和神經帶來生命和活力，或者使我們的呼吸和體液述說著我們現在和未來的快樂與悲傷的故事。我們能感知和敘說這些快樂與悲傷，並把它們盡可能地利用起來。

　　生物傳感器能感知我們的健康和幸福，它們已經融入我們的日常生活。我所說的生物傳感器的定義非常廣泛，作為傳感器檢測我們的身體屬性和居住環境。因此，我們的計劃是使用生物傳感器檢測健康的可見的和不可見的物質，加強測量的準確性，並用傳感技術為人們做齣快速響應和預警。

　　為什麼?為什麼是現在？因為我們已經準備好瞭，因為我們必須這樣做。我們準備好瞭，是因為主要的技術發展趨勢正在發生融閤：信息革命包括全球網絡、流行的計算和作為商品的計算機程序（“應用程序”）；與此同時，納米技術的進步為使用閤適的傳感器鋪平瞭道路。我們必須這樣做，是因為存在急需解決的問題，從而滿足生活的多方麵需要。

　　我們很幸運地生活在這樣一個時代，一個軍事、醫療和工業進步在排隊加入智能手機革命的時代，它並不是火箭科學或者心髒手術，而是可能在全球普及並適應我們日常生活的相關需求。

　　數字生活

　　對我來說，這些都是我發自內心的感受。我是一個糖尿病患者，正是科技纔能使我活下去——感謝葡萄糖傳感器的30多年的發展。傳感技術在我日常生活中的作用已經幫助我成為全球技術先驅公司的一名生物傳感技術決策者。

　　糖尿病是一個被信息技術控製狀態的最好例子。從本質上講，狀態是碳水化閤物消耗、藥物攝入和運動之間相互影響——作為個人監測的生物傳感器。基於相互影響，我可以做一個計算：如果我食用的蛋捲冰淇淋擁有28g的碳水化閤物，我把它除以4（我自身的特定係數），然後注射7

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