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產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于此從基本理論和現實具體案例應用等方面對傳感器技術在醫療、健康和環境監測中的應用進行了深入的探討。并且還特別對這些領域特有的社會、法規和設計方面內容進行了獨到分析，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于應用的方式，使用真實案例來講解傳感器應用方面的實用經驗。通過設計和驗證流程，引導讀者了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并解決在學習、開發傳感器應用過程中面對的技術性與非技術性的挑戰。
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，主要研究方向是發展支持獨立生活的技術。他與他人合著了《Wireless Sensor Networks for Healthcare Applications》(2009年由美國Artech House出版社出版)。
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系統用于環境監測。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致力于防跌倒的研究5年多時間，擔任軟件工程師、研究員和項目負責人。她的研究方向包括跌倒和老齡化、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家，她負責人類學研究用于激發新產品開發及其策略。她獲得英國劍橋大學人類學專業的博士學位，曾經是英國埃塞克斯大學(University of Essex)的研究員。她在學術雜志發表了很多有關技術和社會的文章，并與公共政策制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。她的研究方向包括時代經歷、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。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，主要研究方向是發展支持獨立生活的技術。他與他人合著了《Wireless Sensor Networks for Healthcare Applications》(2009年由美國Artech House出版社出版)。
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系統用于環境監測。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致力于防跌倒的研究5年多時間，擔任軟件工程師、研究員和項目負責人。她的研究方向包括跌倒和老齡化、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家，她負責人類學研究用于激發新產品開發及其策略。她獲得英國劍橋大學人類學專業的博士學位，曾經是英國埃塞克斯大學(University of Essex)的研究員。她在學術雜志發表了很多有關技術和社會的文章，并與公共政策制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。她的研究方向包括時代經歷、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。
譯者簡介
譯者為浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院生物傳感器國家專業實驗室從事生物醫學傳感與檢測技術的團隊。
原書序
原書前言
第1章 引言
1.1 本書的主要內容
1.2 傳感器的歷史概述
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 國家安全
1.3.7 物聯網
1.3.8 水和食物原書序
原書前言
第1章 引言
1.1 本書的主要內容
1.2 傳感器的歷史概述
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 國家安全
1.3.7 物聯網
1.3.8 水和食物
1.3.9 環境挑戰
1.4 傳感器應用面臨的挑戰
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 光纖傳感器
2.4.4 干涉儀
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 檢測范圍
2.9.2 傳遞函數
2.9.3 線性和非線性
2.9.4 靈敏度
2.9.5 環境影響
2.9.6 輸入修正
2.9.7 輸入干擾
2.9.8 遲滯
2.9.9 分辨率
2.9.10 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 傳感器系統
3.3 傳感器平臺
3.3.1 Arduino I/O板
3.3.2 Shimmer
3.3.3 智能手機和平板電腦
3.4 智能傳感器的微控制器
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 標準有線接口
3.6.2 中短距離無線通信標準
3.6.3 專有無線協議
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 微控制器的軟件和調試
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 家庭傳感器網絡
4.3.3 廣域網
4.4 傳感器網絡的特征和挑戰
4.4.1 安全
4.4.2 傳感器網絡面臨的挑戰
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 傳感器和云
5.4 數據質量
5.4.1 解決數據質量問題
5.5 傳感器數據融合
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 質量管理體系標準
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 針對具體國家的監管程序
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 為什么基于“應該”的技術開發難有成效
7.3 基于“應該”設計的后果
7.4 為什么設計需要考慮種種“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 家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 提出研究問題
8.2.2 臨床群體特征
8.3 家庭使用傳感器
8.3.1 家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 家用傳感器的管理
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 基于醫院和社區的傳感技術用于評估和診斷
9.3.1 監測生命體征
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 基于家庭的臨床應用
9.5.1 慢性疾病管理
9.5.2 用于研究的不定期監測
9.5.3 活動和行為的監測
9.5.4 生物力學康復
9.5.5 聚合與管理
9.5.6 智能手機作為醫療平臺
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 家庭檢測市場
9.6.5 家庭基因測試
9.7 關鍵驅動因素和挑戰
9.7.1 醫療系統方面的驅動因素和挑戰
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 基于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 支持無線技術
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 產品成本
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 技術限制
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 環境噪聲污染
11.5 輻射檢測
11.6 環境對食品的影響
11.7 環境監測的未來方向
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
本書提供了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。從傳感器硬件到系統應用及案例研究，本書為讀者提供了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線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了感知技術、傳感器以及大量現有和新興應用的復雜性。并探討了將傳感器網絡與基于云的大數據分析結合，以提供大量新興應用來改變人們生活方式的可能性。真正將大數據實用于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 國家傳感器研究中心 項目首席科學家 Dermot Diamond
本書提供了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。從傳感器硬件到系統應用及案例研究，本書為讀者提供了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線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了感知技術、傳感器以及大量現有和新興應用的復雜性。并探討了將傳感器網絡與基于云的大數據分析結合，以提供大量新興應用來改變人們生活方式的可能性。真正將大數據實用于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 國家傳感器研究中心 項目首席科學家 Dermot Diamond
本書使讀者了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系統研究和開發的人員提供了一個的講解。我強烈推薦本書給任何希望擴大他們在這方面知識的工程師！
——阿爾斯特大學 生物醫學工程教授 Chris Nugent
