《穿戴式與便攜式生化傳感檢測技術/學術文庫》的編排體例,正是對我們上述觀點的內在體現(xiàn)。即在對柔性電子器件作為整體技術支撐進行介紹的基礎上(第一章),跟蹤國內外新的代謝物傳感檢測方法(第二章),側重于柔性接觸式生化傳感檢測(第三章),對基于智能手機的光學和電化學檢測系統(tǒng)分別進行了介紹(第四章、第五章),并以呼吸診療作為一個主要的應用示例(第六章),對穿戴式與便攜式技術在醫(yī)學領域的總體應用進行了分析與展望(第七章)。當然,雖說全書自成體系,但由于各個章節(jié)是由不同學科背景的不同研究團隊所完成,其寫作風格、側重點等方面難免會存在一定的不一致性,進而在一定程度上會影響到該書內容整體的有機性。但是,好處卻也正好在于,不同的章節(jié),從不同的學科背景,為讀者提供了一個各有特色與側重的研究視角。
穿戴式與便攜式傳感檢測技術,可以說是近年來發(fā)展最為迅速的現(xiàn)代高新技術之一。我們甚至姑且不需要給該類技術一個非常明晰與規(guī)范的概念或定義,因為它們已經(jīng)完全地,甚至可以說是驚艷地,進入了幾乎我們每個人的視野,并且開始影響到我們每個人的日常生活。其典型代表就是手機和手環(huán)的計步器。所以,對于穿戴式與便攜式技術的關注,絕不會也不應,僅局限于我們傳感技術相關的科研工作者。
我們可以將穿戴式與便攜式技術簡單的理解為,可\"穿\"、可\"戴\",乃至可\"帶\"。也就是說,除了可穿戴之外,亦可包括便于攜帶。但不管是可穿戴,還是可攜帶,它們都有一個能夠極大地利于用戶隨時隨地獲得檢測數(shù)據(jù)的便利。這正是該類技術的最大優(yōu)勢之所在。因而,也就容易與即時檢測(point of care test,POCT)、移動醫(yī)療(mobile health,mHealth),乃至大數(shù)據(jù)(big data)等熱門領域建立聯(lián)系,并成為其信息獲取的主要途徑。尤其是,隨著治未病、整體觀等醫(yī)學體系的逐步建立,個性化醫(yī)療(personalized medicine)的目的便在于獲得足夠可用的個人健康信息,從而能夠為其量身制定出最佳的健康管理與疾病防治方案。所有這些,都無不體現(xiàn)著對于穿戴式與便攜式技術需要進行深入研究的重要。
本書的編寫緣由,最早便可追朔于從2016年開始,我們在我國\"即時檢測與健康監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟\"張先恩、王加義、康熙雄等老師的組織與帶領下,集中了國內外一些主要的學術團體,對穿戴式與便攜式技術及其在健康監(jiān)測領域的應用所進行的多次研討。通過這一系列卓有成效的研討,讓我們逐步梳理出了該技術的理論體系,但同時也讓我們更清晰地明白了,該技術的發(fā)展,必須依靠于不同學科、不同領域專家學者之間的密切配合,聯(lián)合攻關,才可能不至使其淪為\"僅是一種時尚的玩意\",而真正達到醫(yī)用的目的,造福于民。
所以,我們最早的計劃,乃是按照\"生理\"與\"生化\"測試,這兩大檢測目標對其分類,并分別由各自具有研究優(yōu)勢的單位分頭組織編寫。最終決定,由中國科學院電子研究所\"傳感技術國家重點實驗室\"方震研究員負責生理檢測部分的編寫組織工作,而由我們浙江大學\"生物傳感器國家專業(yè)實驗室\"負責生化檢測部分的編寫組織工作。在此框架之下,我們聯(lián)合了浙江大學生物醫(yī)學工程與儀器科學學院、信息與電子工程學學院、光電科學與工程學院、醫(yī)學院等多個院系,以及美國伊利諾伊大學香檳分校(UIUC)、天津中醫(yī)藥大學等國內外知名專家學者,從不同側面,結合自己的研究進展,完成了本書的編寫工作。雖然,相對于運動、呼吸、血壓、體溫、脈搏、心率等生理信號的測試而言,各類生化指標在穿戴式與便攜式技術方面的開展,尚主要還都處于研究階段,但是,由于這類指標,包括血糖、乳酸、膽固醇、甘油三脂等重要代謝物在內的很多疾病標志物檢測,尤其是即時檢測,對于各類急慢性疾病的防治與管理而言,意義重大。
同時,隨著技術的發(fā)展,我們已不難發(fā)現(xiàn),穿戴式與便攜式技術之間,其分界也已越來越模糊。這中間,主要獲益于柔性電子技術和移動終端(如智能手機)等技術的快速發(fā)展。由于柔性電子器件的引入,使得穿戴式技術已陸續(xù)具有了接觸式測量的表皮電路功能;而由于智能手機等便攜式移動終端的廣泛普及,尤其是其所能提供的完善的互聯(lián)網(wǎng)服務,都已使得二者已經(jīng)開始越來越緊密地結合。因此,甚至可以采用柔性器件進行傳感檢測,而同時采用智能手機對所測信號進行初步的分析與傳輸,最終構成一個個面向用戶個體的全新的移動檢測新平臺。
本書的編排體例,正是對我們上述觀點的內在體現(xiàn)。即在對柔性電子器件作為整體技術支撐進行介紹的基礎上(第一章),跟蹤國內外最新的代謝物傳感檢測方法(第二章),側重于柔性接觸式生化傳感檢測(第三章),對基于智能手機的光學和電化學檢測系統(tǒng)分別進行了介紹(第四章、第五章),并以呼吸診療作為一個主要的應用示例(第六章),對穿戴式與便攜式技術在醫(yī)學領域的總體應用進行了分析與展望(第七章)。當然,雖說全書自成體系,但由于各個章節(jié)是由不同學科背景的不同研究團隊所完成,其寫作風格、側重點等方面難免會存在一定的不一致性,進而在一定程度上會影響到本書內容整體的有機性。但是,好處卻也正好在于,不同的章節(jié),從不同的學科背景,為讀者提供了一個各有特色與側重的研究視角。也算是本書\"失之東隅、收之桑榆\"之處。在此需要提醒讀者朋友們注意。同時,如前所述,本書的編寫內容,偏重于生化檢測,而對于生理檢測部分的專門介紹,則有待于中國科學院電子研究所等單位另外即將編撰完成的專著。此外,對于電化學檢測系統(tǒng)的內容,也可參考我們2017年6月在科學出版社出版發(fā)行的《基于手機的電化學生物傳感技術》一書。只不過,有別于本書對技術介紹的偏重,該書則更加側重于對研究進展的總體介紹,從手機電化學測試來說,內容當然也就更加系統(tǒng)和完整?傊,都可將其視為本書的姊妹篇,而加以參考閱讀。
第一章 柔性電子器件及其研究進展
第一節(jié) 柔性電子器件概述
一、概述
二、柔性電子器件的材料與工藝
第二節(jié) 柔性顯示器件
一、概述
二、背板工藝
三、前板工藝
四、阻擋層
五、柔性顯示設備小結
第三節(jié) 柔性儲能/發(fā)電器件
一、概述
二、柔性太陽能電池
三、柔性鋰離子電池
四、柔性**電容
五、柔性摩擦發(fā)電器件
第四節(jié) 柔性傳感器
一、柔性壓力傳感器
二、柔性熱流量傳感器
三、柔性光學傳感器
第五節(jié) 柔性執(zhí)行器
一、概述
二、柔性電活性執(zhí)行器
三、柔性光驅動執(zhí)行器
第六節(jié) 本章小結
第二章 穿戴式代謝物傳感檢測技術
第一節(jié) 概述
一、連續(xù)無創(chuàng)生化傳感技術的需求
二、可穿戴無創(chuàng)生化傳感技術
三、生化代謝物穿戴式傳感技術的挑戰(zhàn)與展望
第二節(jié) 穿戴式血糖測量
一、穿戴式血糖測量概述
二、穿戴式血糖測量方法
三、穿戴式血糖測量的示范應用
四、血糖測量方法的總結與展望
第三節(jié) 其他代謝物測量
一、膽固醇的測量
二、乳酸的測量
三、肌酐的測量
第四節(jié) 代謝物測量中的穿戴式應用
一、智能運動腿套
二、多功能穿戴式柔性汗液傳感器
三、穿戴式代謝物測量的總結與展望
第五節(jié) 本章小結
第三章 柔性接觸式傳感檢測技術
第一節(jié) 柔性接觸式傳感器概述
一、柔性電子皮膚及其發(fā)展
二、柔性材料及其加工技術
三、柔性接觸式傳感器及其應用
第二節(jié) 柔性電子皮膚穿戴式傳感器
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