微型多功能生物医学传感器工程--BioSensor - 立创电子设计大赛

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描述

BioSensor工程的核心是一款我们自主设计的一体化多参数健康监测模组。它测量和跟踪处理包括目前市场常见的HR（心率），ECG（心电）和SPO2（血氧饱和度）外，还支持RESP（呼吸率），GSR（皮肤电活动），人体阻抗（如BIA体脂等人体成分），EMG（肌电），体重，体温，EEG(脑电)或其它类型的传感器信号（如压电传感器,用于非接触式心率，呼吸和体动测量）接入。 目前市场上穿戴多参数健康采集的单芯片方案，主要是支持HR（心率），ECG（心电）和SPO2（血氧饱和度）这三方面硬件功能；如TI，ADI，MAXIM和MTK等生产的芯片。然而，针对人体的健康评估，仅通过这三项功能数据来分析远远不够。所以，我们开发了这款功能更丰富的传感模组BioSensor。 BioSensor可以应用于手表（环），手机或者其它任何智能健康与医疗设备。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/sJQpGR9W2AIWGIsK08hbmT4nBN2xD6l8nyhovykn.png" alt="f58_module1.png"> BioSensor主要硬件功能如下： <ol> <li>集成红（660nm）、绿（530nm）和红外（940nm）光收发传感，实现PPG相关应用，如心率，血氧，血压趋势等；</li> <li>支持最大8电极接入，实现人体电及阻抗活动的相关应用，如心电，肌电，脑电，呼吸率，皮肤电活动，人体体脂成分分析等；</li> <li>内嵌精度为0.1摄氏度医用温度传感器，用于体温测量等；</li> <li>内嵌生物传感模拟前端，支持多种类型的特殊传感器接入，如压电薄膜（用于非接触式心率，呼吸和体动测量），称重等传感器；</li> <li>带24位ADC的MCU/DSP单元，运行的算法核能完成滤波、人体综合健康管理等数据分析；</li> <li>硬件接口支持I2C，SPI或UART；</li> <li>13.8x10.6mm超小体积，适合手环（表）应用，可接受定制。</li> </ol> BioSensor的优势： <img src="//image.lceda.cn/pullimage/HQkFj1t0k313oJdQ5xY2UEPN5CwadJPqd6HCKkrl.png" alt="比较.png"> 完整的软硬件开源平台： 针对BioSensor的应用和评估，我们提供完整的软硬件开源平台。如硬件参考评估框架下图所示，硬件评估板目前支持STM32，ESP32或NRF52等主流MCU； <img src="//image.lceda.cn/pullimage/4jeyiR4aFE21ltaDgCwk6HLtV5RS5kOiQXZJvcUW.png" alt="HDF.png"> 硬件评估板由两部分组成： 1\>** BioSensor模组接口板**（如下图）。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/5dRw1MkZhutpq5OjaurLqsM8seIACxEAjtwqpWFx.png" alt="f58a_interface_bot_x.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/RYPPkI6QdlKNget2xRkMJQTUmY5pPhR37zdeKxrF.png" alt="f58a_interface_top_x.png"> 2\>** BioSensor主控板**（如下图）。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/szXY3VficdKVvjmOjklVl7sCsvVt7fCb4ZCEAMUG.png" alt="lcsc_main_top_x.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/Ar76pNgZV3CCpxDobXQzCewyUdEdDCN9Ki1zXOpi.png" alt="lcsc_main_bot_x.png"> 评估开源软件： 软件上，我们提供一个开源的框架HDF(Healthcare Development Framework)，开源托管地址 <a href="https://github.com/feelkit/HDF" target="_blank">https://github.com/feelkit/HDF</a>; 也提供基于NRF52的蓝牙固件应用，开源托管地址 <a href="https://github.com/feelkit/bioModule_NRF52_BLE" target="_blank">https://github.com/feelkit/bioModule_NRF52_BLE</a>; PC端，提供基于Labwindows CVI的开源评估软件包，开源托管地址<a href="https://github.com/feelkit/bioDemo_labwindows_cvi" target="_blank">https://github.com/feelkit/bioDemo_labwindows_cvi</a>； 基于Android的评估APK，也正在开发中。基于此工程，我们将持续提供更多创新的健康与医疗应用。 视频操作: 请参考链接----<a href="https://v.youku.com/v_show/id_XNDM3MTU3OTYyNA==.html?sharefrom=iphone&sharekey=726892ea5c4af67e0eefaa20bad668c70" target="_blank">https://v.youku.com/v_show/id_XNDM3MTU3OTYyNA==.html?sharefrom=iphone&sharekey=726892ea5c4af67e0eefaa20bad668c70</a>

文档

HSensor_F58A

Optional_EXT_FUN

InterFace

Optional_EXT_ECG

HSensor_PICO_V10A

POWER

BOM

ID	Name	Designator	Footprint	Quantity
1	10uF	C1,C3,C4,C13,C14	0603_WK	5
2	100nF	C15,C77,C84	0603_WK	3
3	PH2.0-2PWB	CN1	PH-2.0-SMD_2PIN-H-PITCH2.00-R	1
4	D-W0603	LED2	LED-0603	1
5	XC6220B331MR-G	Q1,Q2	SOT-25	2
6	100K 1%	R6,R16,R18,R19,R93,R94	0603_WK	6
7	50K 1%	R11,R14	0603_WK	2
8	2K 1%	R83	0603_WK	1
9	1K	R92	0603_WK	1
10	SK-3296S-01-L1	SW1	SW-SMD-C8.4X4.3	1
11	LMV331W5-7	U2	SOT-23-5	1
12	TC4054T	U13	SOT-23-5	1
13	100nF	C2,C5,C6	0603_WK	3
14	NC	R2	0603_WK	1
15	0R	R17	0603_WK	1
16	HSENSOR_F58A	U1	HSENSOR_F58A	1
17	1uF	C11,C29	0603_WK	2
18	1nF	C12	0603_WK	1
19	6.8nF	C28	0603_WK	1
20	100nF	C42	0603_WK	1
21	10K 1%	R4,R5,R7	0603_WK	3
22	10K	R9	0603_WK	1
23	1K	R13,R90	0603_WK	2
24	100K 1%	R41,R44	0603_WK	2
25	33K 1%	R42,R58	0603_WK	2
26	1M	R75	0603_WK	1
27	RS8034XP	U4	SOIC-14_150MIL	1
28	100nF	C16,C17,C18	0603_WK	3
29	3.3nF	C35	0603_WK	1
30	SM_P25_SIP_17PIN	H1,H2	SMD_P25_SIP_17	2
31	210SMT-2*5P Gold-plated black	H3	SMD-2X5P-2.54MM	1
32	D-W0603	LED1	LED-0603	1
33	1K	R1,R55	0603_WK	2
34	360R	R54	0603_WK	1
35	270R	R56	0603_WK	1
36	ECG_ELD	T1,T2,T3,T5	ECG_LD_PCB12	4
37	KXTJ3-1057-01	U5	LGA-12	1
38	2.2uF	C7	0603_WK	1
39	6.8nF	C8,C9	0603_WK	2
40	NC	C10	0603_WK	1
41	10nF	C24	0603_WK	1
42	1uF	C37	0603_WK	1
43	100nF	C38	0603_WK	1
44	1M 1%	R8,R12,R98	0603_WK	3
45	510K 1%	R10	0603_WK	1
46	10M 1%	R15	0603_WK	1
47	10K 1%	R28	0603_WK	1
48	20K 1%	R30,R31	0603_WK	2
49	100K 1%	R64,R72	0603_WK	2
50	1K 1%	R65	0603_WK	1
51	TP2112-SR	U3	SOIC-8	1