電子工程實(shí)訓(xùn)：傳感器設(shè)計(jì)【大學(xué)組】

電子工程

項(xiàng)目背景

隨著人口老齡化正在成為二十一世紀(jì)的重大社會(huì)趨勢(shì)，移動(dòng)醫(yī)療需求劇增，同時(shí)5G移動(dòng)互聯(lián)和大數(shù)據(jù)的蓬勃發(fā)展又為移動(dòng)醫(yī)療提供了必要條件，可穿戴醫(yī)療設(shè)備正在迎來(lái)其發(fā)展的黃金時(shí)期。世界各國(guó)爭(zhēng)相為本國(guó)可穿戴醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件。據(jù)悉，“歐盟委員會(huì)于2004年啟動(dòng)了世界上最大的單項(xiàng)民用可穿戴計(jì)算研究項(xiàng)目；美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金在以人為中心的計(jì)算等專項(xiàng)中，持續(xù)資助了一批可穿戴醫(yī)療健康方面的研究項(xiàng)目。另外，俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、日本和韓國(guó)多所大學(xué)的工程學(xué)院、科學(xué)技術(shù)院等研究機(jī)構(gòu)均有專門的實(shí)驗(yàn)室或研究組專注于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的研究。2015年5月，中國(guó)國(guó)務(wù)院提出《中國(guó)制造2025》，將發(fā)展醫(yī)療級(jí)可穿戴式醫(yī)療設(shè)備列為戰(zhàn)略高度，要求提高其創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)化水平?！?

項(xiàng)目在UCSD可穿戴傳感器中心主任的指導(dǎo)下,將可穿戴醫(yī)療設(shè)備最新理念、趨勢(shì)和實(shí)戰(zhàn)相結(jié)合，旨在為學(xué)生提供提升自己求學(xué)和職業(yè)生涯的良好契機(jī)。學(xué)生將在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)設(shè)計(jì)一款儀表放大器，可以植入智能手表或可穿戴設(shè)備中，放大心電信號(hào)，幫助醫(yī)生完成心電監(jiān)測(cè)。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括可穿戴設(shè)備、心電圖ECG、前沿心電放大器設(shè)計(jì)理念等理論知識(shí)與實(shí)戰(zhàn)。學(xué)生將掌握儀表放大器的基本知識(shí)，運(yùn)用LTSpice軟件設(shè)計(jì)一款可以植入新一代智能手表或可穿戴設(shè)備中的儀表放大器，幫助醫(yī)生清晰監(jiān)測(cè)心電信號(hào)，在課程結(jié)束時(shí)提交報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

新型電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用

乳腺癌標(biāo)記物的太赫茲生物傳感研究

面向智能服裝的無(wú)線傳感器研究

適合人群

大學(xué)生

電子工程、電氣與計(jì)算機(jī)工程、計(jì)算機(jī)工程等專業(yè)或者希望修讀相關(guān)專業(yè)的學(xué)生；具備電路（RLC電路、反饋分析、運(yùn)算放大器等）相關(guān)知識(shí)，特別是晶體管級(jí)電路分析知識(shí)的學(xué)生優(yōu)先

導(dǎo)師介紹

加州大學(xué)圣迭戈分校終身教授

Mercier導(dǎo)師現(xiàn)任加州大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）電氣與計(jì)算機(jī)工程終身教授、可穿戴傳感器中心主任、節(jié)能微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主任、學(xué)術(shù)界和業(yè)界公認(rèn)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域最高級(jí)別會(huì)議ISSCC技術(shù)項(xiàng)目委員會(huì)成員，曾榮獲麻省理工學(xué)院（MIT）電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)博士、碩士學(xué)位。Mercier導(dǎo)師目前擔(dān)任IEEE TBioCAS、IEEE SSCL期刊副主編，在電子電路領(lǐng)域頂級(jí)期刊發(fā)表論文多篇。他的研究興趣為節(jié)能微系統(tǒng)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)關(guān)注RF電路設(shè)計(jì)、功率轉(zhuǎn)換器、小型化系統(tǒng)傳感器接口以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用傳感器接口。

任職學(xué)校

加州大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）成立于1960年，是美國(guó)著名公立研究型大學(xué)，被譽(yù)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(lái)在多項(xiàng)美國(guó)大學(xué)理工科排名位列前十，在U.S.News最佳工程類大學(xué)排名位列第11。學(xué)校在2020年THE世界大學(xué)排名位列第31，在U.S.News最佳公立大學(xué)排名位列第6，同時(shí)長(zhǎng)期蟬聯(lián)世界最具聲望大學(xué)Top30。學(xué)校孕育了近三十位諾貝爾獎(jiǎng)得主、多位菲爾茲獎(jiǎng)得主、美國(guó)國(guó)家科學(xué)獎(jiǎng)?wù)碌弥骱兔绹?guó)國(guó)家科學(xué)院院士。

項(xiàng)目大綱

可穿戴設(shè)備&心電圖（ECG）：可穿戴設(shè)備因其小型且低功耗的特點(diǎn)正在與醫(yī)用領(lǐng)域廣泛結(jié)合。作為其中的代表，可穿戴動(dòng)態(tài)心電監(jiān)測(cè)產(chǎn)品可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的心電信號(hào)狀況。學(xué)生將在本周對(duì)可穿戴設(shè)備、ECG、以及兩者的結(jié)合領(lǐng)域形成整體性認(rèn)知。Wearable Device & ECG

儀表放大器設(shè)計(jì)&亞閾值MOSFET：儀表放大器作為ECG關(guān)鍵技術(shù)，用于放大心電信號(hào)，幫助醫(yī)生清晰采集患者不同部位心電信號(hào)。學(xué)生將在本周了解如何設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的普遍要求。學(xué)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(shí)探討將儀表放大器設(shè)計(jì)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(xué)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(shè)計(jì)理念：學(xué)生將在本周了解心電放大電路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求和前沿心電放大器設(shè)計(jì)理念，完成心電放大器設(shè)計(jì) Cutting-Edge ECG Amplifier Design Concept

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

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

結(jié)業(yè)證書

成績(jī)單