電子工程菁英實(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，在UCSD可穿戴傳感器中心主任的指導(dǎo)下，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。

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

Prof. Mercier received a Graduate Teaching Award in Electrical and Computer Engineering at UCSD in 2013, the Hellman Fellowship Award in 2014, the Beckman Young Investigator Award in 2015, the DARPA Young Faculty Award in 2015, the UC San Diego Academic Senate Distinguished Teaching Award in 2016, the Biocom Catalyst Award in 2017, the NSF CAREER Award in 2018, and the San Diego County Engineering Council Outstanding Engineer Award in 2020. He has served as an Associate Editor of the IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (TVLSI) from 2015-2017. Since 2013, he has served as an Associated Editor of the IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems (TBioCAS), and is currently a member of the ISSCC International Technical Program Committee, the CICC Technical Program Committee, the VLSI Symposium Technical Program Committee, and an Associate Editor of the IEEE Solid-State Circuits Letters.

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。

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。

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。

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。

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)。

項(xiàng)目回顧與成果展示

論文輔導(dǎo)

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