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恭賀!本校學生李冠緯與黃鐙緯,獲得德州儀器MCU創新應用實現組第一名
發佈日期 : 2014-05-23

2014美商德州儀器(TI)臺灣區應用競賽分成MCU創新應用實現組與DSP創思應用實現組兩個大組,MCU有82隊、DSP有20隊報名參賽。國立東華大學電機工程學系兼任助理教授劉安邦醫師指導電機工程學系李冠緯與黃鐙緯同學以題目為:「以左右手指PPG振幅相似度評估動脈硬化的可能」獲得MCU創新應用實現組複賽第一名。

此次報名參賽共有36所全台公私立大專院校。競賽分兩階段,首先大會採取自由命題的型式,參賽隊伍應於報名後規定的時間內提供一份完整的設計報告,根據設計報告,由評審委員在每個組別中選出MCU創新應用實現組48隊,DSP創新應用實現組16隊入圍。以上隊伍本月十七日在明志科大進行第二階段實際演示和題目報告。

本次參賽入選隊伍幾乎皆為頂尖的清大、交大、陽明、中央、中山等國立大學與公私立科技大學工程系所,本校能在眾多理工背景團隊之中拔得頭籌,榮獲MCU創新應用實現組第一名殊榮,實屬不易。

電機系李冠緯同學表示,比賽的準備過程,從題目的命名與方向、儀器的設計和架構,軟體和量測流程等等,到報告呈現的方式皆經過許多次老師與學生間的討論,而醫學資訊實驗室的學長們更將寶貴的經驗與意見傳授。歷時4個月的時間,逐一的將想法實踐成一台可以量測的儀器,最終得到評審的青睞。

動脈硬化(atherosclerosis, AS)其實是心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)的主因,會造成許多的併發症。根據統計,國人每年因為AS而死亡的人數甚至比癌症還多。而檢測AS的方法有非常多種,但因為需要專業人員的操作,所以都只侷限於醫院被檢測。而一百多年前開始不斷有關於藉由兩上臂動脈收縮血壓差的不同來觀測周邊血管疾病(PVD)發生的研究被提出,臨床上一種觀測血壓(blood pressure, BP)於兩手的不同(inter-arm difference, IAD),以此評估病患是否為潛在AS病患的方法:辨別兩上臂動脈收縮血壓(systolic blood pressure, SBP)差值大於10毫米汞柱(mmHg)的發生為潛在患者,已被證實為一種簡單實用的評估方法。當今臨床檢測IAD的方法已被使用超過七十年的時間,而歐美國家的醫學部門也一再地建議臨床上應普遍且首要進行IAD檢測,可見其重要性。

根據2012年Dr. Christopher於The Lancet發表的文章表示,SBP差值越大,得到CVD的風險越大,死亡率也越大。而目前許多研究也指出血壓和光體積變化描記圖(PPG photoplethysmography, PPG)(PPG訊號:藉由紅外線感測器擷取手指末端容積波(digital volume pulse, DVP)經過適當的濾波及放大之後得到)有密切的關聯,甚至市面上許多的醫療儀器都已經使用紅外線感測器取代壓脈帶來評估血壓值。

本專題儀器「動脈硬化風險量測儀」特色在於,它可以分析量測過程中取到的全段PPG訊號,不像量測到的血壓值只代表某一個時間點。另外,使用紅外線感測夾具來評估IAD,除了安全又方便,更適合手部有外傷的族群,以及老人族群與小孩。另外,儀器介面簡單、單機操作、操作按鈕方便,達到預防保健之效,最後,儀器充分的發揮德州儀器公司發行的微控制器(Microcontroller Unit, MCU)以及電子元件和編譯軟體,具體的實現量測儀器單機運作的目標。。

當紅外線感測夾具擷取兩手食指的DVP,經由PPG模板上的高通濾波器、儀表放大器、低通濾波器後,類比訊號進入德州儀器公司發行的MSP430F449微控制器(MCU),並預先使用德州儀器公司網站提供的IAR embedded workbench微控制器編輯軟體,將演算法以及指令編寫到MCU內,當PPG訊號經由該MCU內建的類比至數位轉換器(Analog-to-digital converter, ADC)轉換後,藉由動脈硬化指標DRR演算法,將AS的風險指標化,並由液晶顯示模組(liquid crystal display module, LCM)和有/無段按式開關的控制,讓量測更簡單,達到世界衛生組織一再呼籲地「及早發現,及早治療」的概念,更適合、方便民眾於居家使用,時刻注意自己的身體健康狀況,預防疾病的發生。

最後更新 : 2014-05-28
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