2018年全国生物医学电子创新设计竞赛深圳大学叶继伦第1部分

D. 峰值功耗。 （5） 采用 TI 或其他无线模块，例如 CC256x，CC254x 蓝牙模块，将呼吸波形和呼吸
率、体温值等相关信息发送至手机或其他设备进行显示； （6） 其他有价值的功能，如呼吸率与体温超限报警及其阈值设置、存储与回放等功能
的有机结合。
三、评分标准
项目
分数
系统目标、系统结构及实现方案
呼吸与体温数据采集检测装置（B 题）
一、任务
以传感器、模拟电路、数字电路和单片机为核心，通过选型选择适当的传感 器、及高性能模拟器件搭建微弱信号检测与处理电路，独立实现呼吸与体温的测 量装置，并具有应用简单、便携等特点。
二、要求
基本要求： （1） 实现呼吸与体温的同步测量：
A. 呼吸与体温的传感器选型及其接口电路； B. 呼吸信号的放大与数字化； C. 体温信号的放大与数字化； D. 呼吸与体温电路的状态处理。 （2） 有适当的显示出口：液晶显示屏、手机或计算机，用以观察放大处理后的呼吸信 号波形； （3） 有效的呼吸率与体温值的计算，呼吸率与体温值计算由单片机实现，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： C. 平均功耗；
2018 年全国生物医学电子创新设计竞赛（深圳大学叶继伦） 第 1 部分 概述
本文给出 2018 年全国生物医学电子创新设计竞赛的自命题题目和相关要求， 分别给出 A、B、C 三题，请设计参与者和评审专家参考。
第 2 部分 命题说明 心、脑电信号的同步数据采集与心率监测装置设计（A 题）
一、任务
以传感器、模拟电路、数字电路和单片机为核心，通过选型选择适当的传感 器、及高性能模拟器件搭建微弱信号提取电路，根据所采集心、脑电波形数据进 行显示，同时设计一个实时心率的计算方法，实现心率的监测与显示。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要求
完成第（4）项，功耗。（该项为对抗性指标：在其他
15
性能与指标相同时，功耗更低者为胜）
完成第（5）项
10
完成第（6）项，其他
10
答辩良好，演示可靠性好、测量稳定、抗运动性能、报
附加分 警、回放等功能（该项分数在前两大项合计在 80 分以 20
上才记录总分）
总分
120
四、说明
（1） 报告中的测试结果说明应包括： A. 本题所指定模拟电路指标的设计值及测量值；
心、脑电电极采用图示标准一次性纽扣电极或其它符合要求的相关电极。 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， 但必须为裁判在现场竞赛时的检测提供方便的可靠连接，否则影响竞赛结果自负。
可使用连接线如下图所示：
（5） 系统电流（功耗）的测量 预留如图的测量端子，用于整体功耗测试。
分数
系统目标、系统架构与实现方案
设计 电路设计与原理图
报告 心率算法描述
10
系统测试方案与测试结果说明
图文规范
完成第（1）项，且有从上至下设计、性能需求、安全
需求和噪声抑制手段等的说明。（该项为对抗性指标： 15
在其他性能与指标相同时，指标高者为胜）
完成第（2）项，心、脑电波形显示
15
作品
完成第（3）项，心率计算的方法
（1） 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. 双波长的信号图。可以采用血氧饱和度模拟仪作为信号源，也可真人测试。 C. 心率准确度。若采用采用血氧饱和度模拟仪作为信号源，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。D.
A. 平均功耗； B. 峰值功耗。 （5） 采用 TI 或其他无线模块，如 CC256x，CC254x 等的蓝牙模块，将心、脑电波形 和心率相关信息发送至手机或其他设备进行显示； （6） 系统结构设计合理，具有微型、紧凑、极少使用电极等特点，心、脑电波形形态 符合监护的应用。 （7）
三、评分标准
项目
D. 另外，应该说明测试中所用设备名称。 （2） 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。 （3） 心电模拟信号源
Fluke ECG simulator 中的 ECG 信号产生模块所产生的模拟 QRS 幅度约在 1mV， 或者其它幅度信号。 （4） 心、脑电电极接口
设计 电路设计说明与原理图
报告 呼吸率与体温值计算的描述
10
测试方案与结果数据说明
图文规范
完成第（1）项，且有从上至下设计、性能需求、安全 15
需求和抗干扰手段的说明
完成第（2）项，有呼吸波形显示
15
完成第（3）项，呼吸率与温度值计算的方法与显示
25
作品
完成第（4）项，功耗。（该项为对抗性指标：在其他
二、要求
图 1 示意图
基本要求： （1） 主要技术指标并留出可测试接口和测试方法：
A. 共模输入阻抗和差模输入阻抗； B. 信号通频带； C. 极化电压范围； （2） 有适当的显示出口：液晶显示屏、手机或计算机，用以观察放大处理后的心、脑 电波形；
（3） 有效的心率计算，心率计算由单片机，或手机、计算机实现，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：
要求
15
性能与指标相同时，功耗更低者为胜）
完成第（5）项
10
完成第（6）项，（该项为对抗性指标：在其他性能与 10
指标相同时，有效功能多者为胜）
答辩良好，演示效果好、工艺精良、体积小、可靠性好、
附加分 测量稳定、系统功能更多等（该项分数在前两大项合计 20
在 80 分以上才记录总分）
总分
120
四、说明
B. 放大后的心、脑电电信号图。心、脑电信号源建议使用 Fluke ECG simulator 中 的 ECG 信号产生的 RA 和 LA 电极通道；或采用真实人体心、脑电信号。
C. 心率准确度。若采用 Fluke ECG simulator 中的 ECG 信号源产生，需测试 30~200 bpm 不同心率；若采用真实人体心电信号源，必须与市场有售心率测量仪的结 果进行对比测试，并注明心率测量仪具体型号，测试心率应保证一定范围。
（2） 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。