8月21日，历时4天的第十五届研电赛全国总决赛完美落幕。本次研电赛设置了一个特别的奖项——抗击疫情专题奖，三组得奖队伍中有一组是来自新区的南京信息工程大学的“逆行者”小队及其参赛作品——新冠初筛利器——低成本嵌入式呼吸系统监护仪。
理工男打造“梦之队”
刘康，电子与通信工程专业，今年研一，在本次研电赛中担任“逆行者”小队队长，主要负责嵌入式软件设计、服务器端编程和微信小程序开发任务。刘康说：“出于男生对电子产品的痴迷，我在大学期间就对电子设计有浓厚的兴趣，也代表学校参加过众多省内外的竞赛，获得过‘飞思卡尔’全国大学生智能汽车设计竞赛国家一等奖、安徽省大学生嵌入式系统设计竞赛省级一等奖、安徽省大学生物联网设计竞赛省级一等奖、安徽省‘挑战杯’课外作品展省级二等奖。这些荣誉与肯定使我更加热爱嵌入式这个行业。”刘康在读研之前还有两份实习工作经历，分别是在安徽通灵仿生科技有限公司实习，负责嵌入式端电机驱动以及DSP编程，以及在安徽中科瀚海光电技术发展有限公司全职，主要负责嵌入式ARM端低功耗处理以及UI设计。两段工作经历使他明确了自己需要掌握什么，也让他明确了研究生的学习研究方向。
来自南京信息工程大学电子与信息工程学院的孟辉今年研二，熟悉底层驱动并热衷于代码编写，目标是成长一名嵌入式软件开发工程师，理想企业是华为，在本次竞赛中负责总体方案设计和软件软法编程。他参与过研究生电子设计竞赛，获得华东赛区二等奖，此前在本科阶段参与过“博创杯”全国大学生嵌入式物联网大赛、江苏省大学生机器人比赛、蓝桥杯程序设计大赛等，都获得了较好的名次。“大大小小的比赛让我懂得：只有经过实践的考验，才能将书本的知识实体化，才能将它融入自己的血液之中，终身受益。”当被问到怎么形容自己的团队时，孟辉这么告诉记者：“团结、有担当、集思广益、分工明确。”
今年刚录取了本校的研究生张博凯，即将读研一的他来自信大电子与信息工程学院的电子与通信工程专业，在本次设计中负责线路板焊接和视频剪辑后端制作。在采访中他告诉记者：“我认为我可能在专业知识方面较为欠缺，在此次比赛中向导师和学长学习到了许多，感谢导师给予我锻炼学习的机会。”此前本科期间获得过创青春创新创业大赛国赛铜奖、“互联网+”省赛二等奖的张博凯这样评价自己的队伍：“成员各司其职、全力以赴、友爱且和睦。”
跨界学医成就专业作品
普通新冠患者的症状包括呼吸困难、呼吸率异常、血氧饱和度过低，对于急性患者则需额外观察体温、检查心率是否异常，因此，医护人员需通过监护仪密切监测患者的以上四项生理参数。这便是“逆行者”小队设计的低成本嵌入式呼吸系统监护仪背景由来。
然而成员中没有医学背景的他们是怎样设计出这个专业的作品呢？
队长刘康告诉记者：“首先要感谢我们的指导老师庄建军和刘恒。庄老师的研究方向是生物医疗电子，刘老师的研究方向是传感器与嵌入式应用，有了二位老师的指导我们才能够将理想变成现实。再者，这个奖项是今年特别成立的，从过年到现在，真的有太多的‘逆行者’了，我们的祖国何其强大，才能把疫情控制得这么好，而且是有了那么多人的牺牲才换来了现在的‘疫情防控常态化’，所以我们就想结合我们自己的所学专业分散一些他们的压力。”
于是，他们便开始了解新冠病毒，了解呼吸道等专业医学知识。在这个过程中，他们仔细研读了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》（试行第七版）。
但是这还远远不够，生物医学电子涉及医学专业知识繁多，而了解病人需求的永远是医生，为此“逆行者”小队专程拜访请教了江苏省第二中医院呼吸重症组长、同时也是江苏省第一批武汉援助医生黄宝驹。“专业医生的加持使得我们系统的研究方向更可靠，并且黄医生会从患者使用比如舒适度、便携性以及医学专业比如操作难度等角度提出建议，而我们会问对于生理信号的提取方案以及提取数据的可信度等等。”
争取早日将成果产业化
整个设计的硬件系统分三大块，分别是脉搏血氧探头、呼吸监测胸带和主控板，数据经采集处理后通过wifi接入给阿里云服务器，再推送给微信端，完成整个流程。
那有何创新点呢？
网络化：数据联网，除了提供紧急远程报警求助功能，还可以收集汇总疫情数据。低成本的监护系统更利于在居民中普及，疫情发生时可以联网汇总数据，实时观测、评价各地传染严重程度，第一时间获得一手资料，对于政府部门应对突发的疫情都有着积极意义。
自动筛选：引入自适应异常呼吸参数诊断功能，以呼吸率异常为例，若被监测者的呼吸频率超过30次/分、血氧饱和度低于93%，且持续一分钟或者25次以上，可判断该病人有可能存在呼吸困难的情况，需要介入治疗，微信小程序界面发出弹窗并震动提醒，值班医生去查看该病人是否呼吸困难。
低成本、便携式：本文设计的嵌入式呼吸系统监护仪下位机端以微控制器ESP32为核心进行生理数据的采集，上位机借助了阿里云服务器平台，客户端使用了微信小程序进行生理参数实时显示与异常报警，相对于数万价格的监护仪，系统成本可降低到百元以下，适合于此次疫情中社区医院或者方舱医院等场所。
针对性强：只针对呼吸道疾病，重点关注脉率、血氧、呼吸和体温这四项和呼吸道疾病密切相关的参数，初步判断病患是否需要医生干预治疗。
在实用价值方面，此设计低成本，百元量级，便于推广，适用于社区医院和方舱医院应对大范围呼吸道传染疾病的前期大规模筛查；其次，可以自动筛查，数据联网，软件后台由自适应算法，根据指标自动识别判断，如果数据异常自动报警，有效降低了医护人员的工作量。
在此次比赛中，“逆行者”小队还荣获了团队一等奖、华为专项赛二等奖。“逆行者”小队队员说：“这个作品题目是‘新冠初筛利器’，但是我们心里想的是永远也不要用上！2020年的一开始仿佛就在提醒我们“珍惜”二字，希望这场没有硝烟的战争能早日过去，向奋战在一线的医护工作者致敬，向英勇无畏的‘逆行者’们致敬，正是有你们的负重前行，才让我们无比珍惜这来之不易的岁月静好！后续，我们将与气血分析仪进行比对实验，标定血氧饱和度的精度；进一步完善软件功能，加快产品的工业设计，争取早日将成果产业化！敬畏生命，从呼吸开始！”