01 / 导读
导读
引用
Togawa, T., Tamura, T., & Öberg, P. Å. (2011). Biomedical Sensors and Instruments (2nd ed.). CRC Press.
章节概要
本书按被测的物理量或化学量组织，而不是按器件组织。全书七章，先讲测量的一般概念，然后依次讨论压力、流量、运动与力、温度与热、生物电与生物磁信号，以及化学量。出版社把它描述为一部从基本原理讲到实际应用的入门书，第二版约 420 页，有约 340 幅插图。多数章节先有一节讲待测的量或对象，再转入传感器，每章末尾附有参考文献。
第1章：Fundamental Concepts
开篇一章涵盖测量中的信号与噪声、测量系统的特性、绝对量的确定以及测量量的单位。这是后面各传感器章节共用的基本词汇。
第2章：Pressure Measurements
在一节关于相关量的讨论之后，本章区分直接压力测量与间接压力测量。
第3章：Flow Measurement
流量在三种场合下处理：单根血管中的血流、组织血流和呼吸气体流量，之前有一节讨论相关的量。
第4章：Motion and Force Measurement
先讲测量对象，然后是运动测量和力的测量。
第5章：Temperature, Heat Flow, and Evaporation Measurements
本章讨论温度传感器、非接触式温度测量技术、临床体温计、热流测量和蒸发测量。
第6章：Bioelectric and Biomagnetic Measurements
在讲完测量对象后，本章依次介绍电极理论、表面电位电极、微电极与吸附电极，以及生物磁。
第7章：Chemical Measurement
涵盖化学测量的对象、化学传感器以及化学量的连续测量。
核心概念
第1章：Fundamental Concepts
- 测量中的信号与噪声：本书先讲信号以及任何测量中都伴随它的噪声，然后才转向具体的传感器。
- 测量系统的特性：感测某个量所经过的系统具有的性质。
- 绝对量与单位：被测值如何与确定的单位联系起来。
第2–4章：力学量
- 直接与间接压力测量：得到压力值的两条途径。
- 血管、组织与气道中的流量：单根血管中的血流、组织血流和呼吸气体流量是各不相同的问题。
- 运动与力：对运动和所施加的力的感测。
第5–7章：热学、电学与化学量
- 温度、热流与蒸发：接触式与非接触式测温方法，以及热量和水分散失的测量。
- 电极：电极理论，以及用于拾取生物电位的表面电极、微电极和吸附电极。
- 生物磁：对人体产生的磁场的测量。
- 化学传感器：用于连续测量化学量的传感器。
评析
优点
- **按被测量组织。**每一章选取一种生理量（压力、流量、运动、温度、生物电、化学量），并介绍相应的感测方法，适合从一个测量问题出发、想比较不同方法的读者。
- **从原理到实践。**出版社把本书描述为对各类生物医学传感器的通俗易懂的入门，从基本原理一直讲到实际应用。
- **感测范围广。**目录在一卷之内涵盖压力、流量、运动、温度、热流、蒸发、生物电位、生物磁和化学量，并有非接触测温、组织血流等具体条目。
- **统一的框架。**第一章讲信号、噪声和系统特性，为之后每一章提供了同一套测量词汇。
局限
- **讲传感器，而不是作为系统的仪器。**各章止于感测与测量；目录中没有关于放大器、数据采集或完整监护系统设计的章节，读者需要到仪器学教材中去找这些内容。
- **版本较旧。**第二版出版于 2011 年，更新的传感器技术不在其中。
- **没有成像或信号分析章节。**范围限于所列七类量；对所记录信号的解读是另一门学问。
在课程中的定位
在医学仪器课程中，这是传感器方面的参考书。Barbara Christe 的 Introduction to Biomedical Instrumentation: The Technology of Patient Care 通俗地介绍医院里的设备，Andrew Webb 的 Principles of Biomedical Instrumentation 是 Cambridge Texts in Biomedical Engineering 丛书中的教材。John Webster 与 Amit Nimunkar 主编的 Medical Instrumentation: Application and Design 是讲医学测量设备如何工作的标准工程教材，也很适合作主教材。Northrop 的 Analog Electronic Circuits for Biomedical Instrumentation 是研究生层次的教材，讲对生物医学信号进行调理的模拟电子电路；课程书单中还有一本讲生物医学测量用换能器的书。
Togawa、Tamura 和 Öberg 的这本书与它们互补：在学完一门通用的仪器课程之后，当问题是某个传感器测的是什么、怎么测时，就读这本书；在电子电路方面，它可与 Northrop 的书搭配。
如何使用本书
本书适合生物医学工程方向的高年级本科生和研究生、开发生理监测设备的工程师，以及想了解传感器报告的究竟是什么的临床科学工作者。熟悉基础物理、电子学和生理学会有帮助。
实用安排：
- 无论关心哪种量，都先读第1章，了解信号、噪声和测量系统的处理方式。
- **按被测量选读：**心血管和呼吸方面读第2、3章，运动和生物力学读第4章，测温和热交换读第5章，生物电位记录和生物磁读第6章，化学传感读第7章。
- 利用各章末尾的参考文献，作为通向原始传感器文献的途径。
- **比较方法：**对每一种量，把该章描述的感测原理列成表，并记下每种方法对人体和对测量系统的要求。
涉及放大器、数据采集和系统层面的主题时，请配合一本通用的仪器学教材。