附件22016年全国大学生生物医学工程创新设计竞赛电子类命题说明.docVIP

2016年全国生物医学工程创新设计竞赛命题组电子类 心电数据采集与心率检测装置（A题） 一、任务 以MSP430F5529 Launchpad系统板（MSP-EXP430F5529LP）或其他单片机与微处理器为核心，使用TI公司或其他公司的高性能模拟器件搭建微弱信号提取电路，根据所采集得到的QRS波形，设计心率算法，实现心率监测装置。 二、要求 基本要求： （1）满足国家医药行业标准（YY139-2000）的主要技术指标并留出可测试接口和测试方法： 共模输入阻抗和差模输入阻抗； 带宽； 模拟增益与数字信号灵敏度（(V/bit 或bit/(V）。 （2）有适当的显示出口：液晶显示屏、示波器、手机或计算机，用以观察放大处理后的心电波形； （3）有效的心率计算，心率计算由单片机实现，并配备有显示单元； （4）实现系统的低功耗运行。在电路板上需预留电流测试端口，用于功耗测量： 平均功耗； 峰值功耗。 （5）采用TI或其他无线模块，例如CC256x，CC254x蓝牙模块，将心电波形和心率相关信息发送至手机或其他设备进行显示； （6）能够在各种特殊的心电波形下准确识别R峰和计算心率： 高大T波； 双R峰； 小r大S（qrS）； 室早； B型预激。 三、评分标准 设计 报告 项?目 分数 系统结构、实现方案 10 电路设计与原理图 心率算法描述 测试数据 图文规范 作品 要求 完成第（1）项，且有从上至下设计、性能需求和噪声抑制手段的说明。（该项为对抗性指标：在其他性能与指标相同时，指标高者为胜） 15 完成第（2）项，心电波形 5 完成第（3）项，心率计算的方法 30 完成第（4）项，功耗。（该项为对抗性指标：在其他性能与指标相同时，功耗更低者为胜） 15 完成第（5）项 10 完成第（6）项，其他 15 附加分 工艺精良、体积小、可靠性好、测量稳定、抗运动性能等（该项分数在前两大项合计在80分以上才记录总分） 20 ?????? 总分 100 四、说明 报告中的测试数据应包括： A.???? 本题所指定模拟电路指标的设计值及测量值； B.???? 放大后的心电信号图。心电信号源建议使用Fluke ProSim 4 vital signal simulator中的ECG信号产生模块RA和LA通道；或采用真实人体信号的I导联信号。 C.???? 心率准确度。若采用Fluke ProSim 4 vital signal simulator中的ECG信号产生模块，需测试30~120 bpm不同心率；若采用真实人体信号的I导联，必须与市场有售心率测量仪进行对比测试，并注明心率测量仪具体型号，测试心率应保证一定范围。 功耗。在系统正常记录工作时，在系统的供电端预留电流测试接口接入电流表测量，并记录电流值。 心电模拟信号源 Fluke ProSim 4 vital signal simulator中的ECG信号产生模块所产生的模拟QRS幅度约在1mV左右。 心电电极接口 心电电极采用图示标准一次性纽扣电极。电路板上应留有与之配套的纽扣电极线接口。?也可以采用类型的导联线或电极，但必须为裁判在竞赛时检测提供方便的连接，否则后果自负。 ? 可使用连接线如下图所示： 系统电流（功耗）的测量  双波长PPG数据采集与血氧检测装置（B题） 一、任务 使用TI公司或其他公司的高性能模拟器件搭建微弱信号检测与处理电路，以MSP430F5529 Launchpad系统板（MSP-EXP430F5529LP）或其他单片机与微处理器为核心，但不得使用使用TI公司的用于脉冲血氧仪的集成模拟前端AFE4490和ADI公司的脉冲血氧仪的集成模拟前端ADA4350等集成电路或任何成品电路，实现心率与血氧饱和度的测量装置。 二、要求 基本要求： 实现双波长PPG（PhotoPlethysmoGraphy，光电容积脉搏波）的测量： LED的驱动与光电传感器及其接口电路； 双波长信号分离电路（可以采用数字信号处理方式）； 双波长光电信号的交直流分离电路（可以采用数字信号处理方式）； 双波长PPG的交直流信号采集电路。 有适当的显示出口：液晶显示屏、示波器、手机或计算机，用以观察放大处理后的双波长PPG波形； 有效的心率与血氧饱和度计算，心率与血氧饱和度计算由单片机实现，并配备有显示单元； 实现系统的低功耗运行。在电路板上需预留电流测试端口，用于功耗测量： 平均功耗； 峰值功耗。 采用TI或其他无线模块，例如CC256x，CC254x蓝牙模块，将双波长PPG波形和心率、血氧饱和度等相关信息发送至手机或其他设备进行显示； 其他有价值的功能，如心率与血氧饱和度超限报警及其阈值设置、计步器等有机结合。