Closed-Loop Control of Blood Glucose

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出版者:
作者:Chee, Frederick (EDT)/ Fernando, Tyrone (EDT)
出品人:
页数:157
译者:
出版时间:
价格:996.00 元
装帧:
isbn号码:9783540740308
丛书系列:
图书标签:
  • 糖尿病
  • 血糖控制
  • 闭环控制
  • 人工胰腺
  • 生物医学工程
  • 控制理论
  • 建模与仿真
  • 医疗器械
  • 生理控制
  • 健康信息学
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具体描述

智能传感与系统集成:下一代医疗设备的前沿探索 本书深入探讨了当前医疗技术领域中,特别是与非血糖闭环控制相关的关键技术、系统设计与未来发展方向。全书聚焦于如何利用先进的传感技术、数据处理算法以及系统集成能力,来构建新一代的、更加精准和可靠的医疗干预系统。 第一部分:先进生物传感技术的基础与突破 本部分详细阐述了在不依赖传统葡萄糖监测技术的前提下,新兴的生物标志物传感器的设计原理、材料科学进展及其在体液分析中的应用。 第一章:新型生物标志物识别的机遇 本章分析了除葡萄糖外,其他与生理状态强相关的生物标志物(如乳酸、肌酐、电解质、特定蛋白质标记物等)的生理学意义和临床价值。重点讨论了这些标志物浓度波动与身体代谢状态之间的复杂关系。探讨了如何通过多重标志物联合监测,实现对复杂生理过程的全面理解。 第二章:微纳流控芯片与集成传感平台 本章深入介绍了微流控技术在“即时检验”(Point-of-Care Testing, POCT)设备中的核心地位。详细剖析了微通道设计如何影响样品处理效率、反应动力学和检测灵敏度。涵盖了将化学反应、生物识别元件(如抗体、核酸探针)和信号转换器件集成到单一、可大规模制造的芯片上的工艺流程和挑战。重点介绍了面向低成本、高通量分析的卷对卷(Roll-to-Roll)制造方法。 第三章:电化学与光学传感器的信号增强策略 本章聚焦于如何将微弱的生物信号转化为可靠的电学或光学读数。在电化学部分,详细讨论了修饰电极技术,包括使用石墨烯、碳纳米管、贵金属纳米颗粒等新型导电材料来提高电子转移效率和选择性。在光学部分,则探讨了表面等离子体共振(SPR)、光纤光栅传感以及量子点标记技术在提高检测限和实时性方面的最新进展。特别分析了如何有效抑制环境噪声和交叉反应对信号质量的影响。 第二部分:复杂生理数据的处理与建模 本部分转向数据科学和控制论的交叉领域,重点讨论如何对多源、高维度的生理数据进行有效的实时处理、状态估计和预测。 第四章:高维生理数据的特征提取与降维 在多个传感器同时工作的情况下,数据量呈指数级增长。本章探讨了应用于生理信号处理的先进数学工具,如经验模态分解(EMD)、独立成分分析(ICA)等,用于分离生理信号中的有用成分和系统噪声。详细介绍了降维技术(如主成分分析PCA、t-SNE)在保持关键生理信息的同时,为后续的决策算法提供简洁输入的方法。 第五章:基于机器学习的状态估计与异常检测 本章阐述了如何利用深度学习模型(如循环神经网络RNN、长短期记忆网络LSTM)来捕捉时间序列数据的动态依赖性。重点不在于预测某一特定参数的绝对值,而在于识别系统状态的微妙偏移,即“亚临床”状态的早期预警。详细介绍了无监督学习在识别设备功能异常(如传感器漂移、堵塞)方面的应用,确保系统运行的鲁棒性。 第六章:非线性动力学系统辨识与参数估计 生物体是高度复杂的非线性系统。本章着重于系统辨识方法,用于建立传感器输入与器官功能状态之间的数学模型。讨论了卡尔曼滤波(Kalman Filter)及其扩展版本(EKF, UKF)在实时跟踪系统不可观测状态(如组织渗透压、细胞内环境参数)中的应用。强调了如何利用有限的观测数据,对模型中的关键动态参数进行在线更新。 第三部分:模块化系统集成与可靠性工程 本部分关注如何将前沿的传感元件和复杂的算法无缝集成到一个安全、可靠且用户友好的医疗设备平台中。 第七章:低功耗嵌入式系统设计与实时计算 医疗设备对能效和反应时间有极高的要求。本章探讨了面向物联网(IoT)的微控制器(MCU)架构,特别是低功耗实时操作系统(RTOS)的选择和优化。讨论了边缘计算(Edge Computing)策略,即在本地硬件上完成大部分数据预处理和关键决策,以减少对外部网络连接的依赖,提高决策速度和隐私性。 第八章:系统级故障诊断与冗余策略 医疗安全是首要考虑。本章深入研究了系统级故障模式与影响分析(FMEA),识别传感器失效、通信中断、计算错误可能导致的后果。提出了多传感器信息融合的冗余架构(如多数投票机制、异构冗余),确保在单个或多个组件失效时,系统仍能维持安全操作限度内的基本功能。强调了硬件看门狗定时器和软件自检流程的设计规范。 第九章:人机交互(HMI)与操作界面设计 一个优秀的系统必须易于临床人员或患者理解和操作。本章探讨了适用于医疗环境的HMI设计原则,特别是如何清晰、无歧义地向用户传达系统的当前状态、不确定性范围和建议的干预措施。重点讨论了警报疲劳(Alarm Fatigue)的缓解策略,通过优化警报的优先级、语境化和信息密度,确保关键信息能够被及时、正确地接收。 结语:面向未来医疗的系统范式 本书最后总结了构建下一代智能医疗系统的核心理念:感知-认知-行动的无缝循环。强调未来的突破将不再是单一技术的革命,而是跨学科的深度集成,旨在创建能够持续学习、自我校准和适应个体生理差异的自主性医疗辅助设备。本书为从事医疗器械研发、生物工程、数据科学以及临床工程的专业人士提供了系统的理论框架和实践指导。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计真是独具匠心,封面采用了哑光处理,触感细腻而高级,深蓝色的主色调沉稳中透着一丝科技感,让人在第一时间就能感受到内容的专业性与深度。书脊的设计也十分考究,字体清晰有力,即便在拥挤的书架上也能轻松识别。拿到手中,分量感适中,纸张的质量上乘,印刷清晰,字号排版疏密有致,阅读起来非常舒适,即便是长时间的研读,眼睛也不会感到过分疲劳。我尤其欣赏作者和出版商在细节上展现出的匠人精神,这种对实体书品质的坚持,在如今这个电子阅读日益盛行的时代,显得尤为珍贵。它不仅仅是一本工具书,更像是一件值得收藏的艺术品,让人在翻阅时,心中自然而然地生出对知识的敬畏之情。这种对物理媒介的尊重,也从侧面烘托出其中所承载内容的厚重与严谨,让人对即将展开的阅读旅程充满了期待。

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初翻这本书的目录,便觉思路开阔,结构之精妙令人赞叹。作者显然对该领域的知识体系有着极为透彻的理解,章节的递进逻辑严密,仿佛是精心铺设的一条由浅入深、层层递进的认知阶梯。从基础理论的铺陈到复杂模型的构建,再到实际应用中的挑战与前沿探索,脉络清晰得令人惊叹。不同于许多同类书籍那样将内容堆砌、概念罗列,这里的组织方式更像是引导你进行一场思维的漫步,每一步都踏实而有力,为后续更深层次的理解打下了坚实的基础。尤其值得称道的是,作者巧妙地将理论与实践的衔接处理得天衣不缝,没有突兀的跳跃感,这种精心雕琢的叙事结构,极大地降低了理解复杂概念的门槛,让非专业背景的读者也能逐步领略其中的奥妙。

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这本书的行文风格简直就是一场学术的盛宴,它成功地在保持高度专业性的同时,展现出一种令人意想不到的流畅感和说服力。作者的语言驾驭能力非常出色,即便是涉及大量数学公式和抽象概念时,也总能穿插恰当的类比和形象化的描述,使得晦涩的原理仿佛被施加了某种“点石成金”的魔力,变得生动起来。我特别喜欢那种在关键时刻,作者会停下来,用一种近乎“喃喃自语”的口吻,对前文的某个核心假设进行反思和辩驳,这种不完全是教科书式的宣告,更像是同行间的真诚对话,极大地增强了阅读的沉浸感和互动性。它不只是在“告知”你知识,更是在“教导”你如何像一位严谨的科学家那样去思考、去质疑,这种潜移默化的影响,远比死记硬背的知识点来得更有价值。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书,我最大的感受是,它不仅仅提供了一套解决方案,更提供了一种看待和解决问题的全新“思维框架”。它没有把任何技术点当作是理所当然的“黑箱”来处理,而是层层剥开,深入到驱动这些技术的底层逻辑和物理限制中去。这种深度挖掘的钻劲,让我对这个领域的敬畏感又加深了一层。这本书迫使你跳出日常工作的惯性思维,去重新审视那些被视为“常识”的假设,并思考在极端或非理想状态下,系统将如何应对。它带来的启发是深远而持久的,它已经超越了单纯的技术手册范畴,更像是一部关于系统思维、决策制定和前瞻性规划的哲学著作。对于任何想在这个领域寻求突破的人来说,这本书无疑是点亮前路的一盏明灯。

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书中对于各种案例和图表的处理,简直是教科书级别的典范。不同于某些学术著作中那些模糊不清、低分辨率的插图,这里面的每一个图表都经过精心设计,色彩搭配和谐,信息密度适中,关键的变量和趋势被突显得淋漓尽致。更重要的是,这些图例并非是孤立存在的装饰品,它们是文本论证中不可或缺的有力支撑,常常能一眼洞穿原本需要长篇大论才能解释清楚的复杂动态关系。特别是那些关于系统响应和误差分析的仿真结果图,清晰度之高,让我忍不住想把它们打印出来贴在工作台前,时刻警醒自己对细节的把控。这说明作者在编写过程中,一定是投入了巨大的精力去打磨视觉辅助材料,确保读者在“看”的过程中,也能同步完成“理解”的过程。

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