電子工程實訓：傳感器設計【大學組】

電子工程

項目背景

隨著人口老齡化正在成為二十一世紀的重大社會趨勢，移動醫(yī)療需求劇增，同時5G移動互聯(lián)和大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展又為移動醫(yī)療提供了必要條件，可穿戴醫(yī)療設備正在迎來其發(fā)展的黃金時期。世界各國爭相為本國可穿戴醫(yī)療設備產業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件。據(jù)悉，“歐盟委員會于2004年啟動了世界上最大的單項民用可穿戴計算研究項目；美國國家科學基金在以人為中心的計算等專項中，持續(xù)資助了一批可穿戴醫(yī)療健康方面的研究項目。另外，俄羅斯、法國、英國、日本和韓國多所大學的工程學院、科學技術院等研究機構均有專門的實驗室或研究組專注于可穿戴醫(yī)療設備的研究。2015年5月，中國國務院提出《中國制造2025》，將發(fā)展醫(yī)療級可穿戴式醫(yī)療設備列為戰(zhàn)略高度，要求提高其創(chuàng)新能力和產業(yè)化水平?！?

項目在UCSD可穿戴傳感器中心主任的指導下,將可穿戴醫(yī)療設備最新理念、趨勢和實戰(zhàn)相結合，旨在為學生提供提升自己求學和職業(yè)生涯的良好契機。學生將在項目結束時設計一款儀表放大器，可以植入智能手表或可穿戴設備中，放大心電信號，幫助醫(yī)生完成心電監(jiān)測。

項目介紹

項目內容包括可穿戴設備、心電圖ECG、前沿心電放大器設計理念等理論知識與實戰(zhàn)。學生將掌握儀表放大器的基本知識，運用LTSpice軟件設計一款可以植入新一代智能手表或可穿戴設備中的儀表放大器，幫助醫(yī)生清晰監(jiān)測心電信號，在課程結束時提交報告，進行成果展示。

個性化研究課題參考：

新型電化學傳感器的構建及其在環(huán)境檢測中的應用

乳腺癌標記物的太赫茲生物傳感研究

面向智能服裝的無線傳感器研究

適合人群

大學生

電子工程、電氣與計算機工程、計算機工程等專業(yè)或者希望修讀相關專業(yè)的學生；具備電路（RLC電路、反饋分析、運算放大器等）相關知識，特別是晶體管級電路分析知識的學生優(yōu)先

導師介紹

加州大學圣迭戈分校終身教授

Mercier導師現(xiàn)任加州大學圣迭戈分校（UCSD）電氣與計算機工程終身教授、可穿戴傳感器中心主任、節(jié)能微系統(tǒng)實驗室主任、學術界和業(yè)界公認集成電路設計領域最高級別會議ISSCC技術項目委員會成員，曾榮獲麻省理工學院（MIT）電氣工程與計算機科學博士、碩士學位。Mercier導師目前擔任IEEE TBioCAS、IEEE SSCL期刊副主編，在電子電路領域頂級期刊發(fā)表論文多篇。他的研究興趣為節(jié)能微系統(tǒng)設計，重點關注RF電路設計、功率轉換器、小型化系統(tǒng)傳感器接口以及生物醫(yī)學應用傳感器接口。

任職學校

加州大學圣迭戈分校（UCSD）成立于1960年，是美國著名公立研究型大學，被譽為“公立常春藤”。UCSD堪稱與哈佛、麻省理工相媲美的理工類熱門院校，近年來在多項美國大學理工科排名位列前十，在U.S.News最佳工程類大學排名位列第11。學校在2020年THE世界大學排名位列第31，在U.S.News最佳公立大學排名位列第6，同時長期蟬聯(lián)世界最具聲望大學Top30。學校孕育了近三十位諾貝爾獎得主、多位菲爾茲獎得主、美國國家科學獎章得主和美國國家科學院院士。

項目大綱

可穿戴設備&心電圖（ECG）：可穿戴設備因其小型且低功耗的特點正在與醫(yī)用領域廣泛結合。作為其中的代表，可穿戴動態(tài)心電監(jiān)測產品可以遠程實時監(jiān)測患者的心電信號狀況。學生將在本周對可穿戴設備、ECG、以及兩者的結合領域形成整體性認知。Wearable Device & ECG

儀表放大器設計&亞閾值MOSFET：儀表放大器作為ECG關鍵技術，用于放大心電信號，幫助醫(yī)生清晰采集患者不同部位心電信號。學生將在本周了解如何設計儀表放大器 Instrumentation Amplifier Design & Subthreshold MOSFET

電路噪聲：低噪聲與低失真是電路設計的普遍要求。學生將在本周了解儀表放大器電路中的噪聲分析與仿真，同時探討將儀表放大器設計中噪聲最小化的方法 Circuit Noise

儀表放大器反饋分析：反饋分析有助于改善電路性能，使電路取得理想效果。學生將在本周了解儀表放大器反饋分析方法 Instrumentation Amplifier Feedback Analysis

前沿心電放大器設計理念：學生將在本周了解心電放大電路設計應滿足的基本要求和前沿心電放大器設計理念，完成心電放大器設計 Cutting-Edge ECG Amplifier Design Concept

項目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導 Project Deliverables Tutoring

時間安排與收獲

7周在線小組科研學習+5周論文輔導學習 共125課時

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結業(yè)證書

成績單