臺灣博碩士論文加值系統

　　有鑑於台灣患有骨質疏鬆之人口逐年上升，發展一套簡便可隨時監控骨質儀器是居家看護相當重要的一門課題。利用超音波衰減率（BUA）與超音波速度(SOS)等量化參數來進行骨質密度檢測的技術，簡稱為(Quantitative Ultrasound, QUS)是一種無放射傷害及快速檢測骨質疏鬆的技術；本研究將利用超音波波速SOS設計及研製一部準確性高、簡單量測、便宜與可攜式的骨質密度量測系統。

　　本研究之設計主要可包含四大部分，(1)電源部分：穩定的高壓電源，在瞬間供給300V的高壓時，電源仍可保持穩定輸出；(2)超音波發射部分(Pulser)：以MOSFET為主要的發射開關，以增加其耐壓的效能；(3) 超音波接收部分(Receiver)：利用AD797的低雜訊、低失真的IC和AD811的高增益頻寬的IC，來接收超音波訊號並作分析；(4)計算超音波波速SOS：本研究使用20MHz(0.05us)當作計數的基準，來計數超音波經過待測物所造成的傳遞時間，並將結果以LCD顯示器來顯示。

　　目前整體的儀器架構都已經完成，在Pulser/Receiver方面，已利用簡易電路及低成本的方式完成電壓為300V的超音波Pulser/Receiver的系統；在簡易型骨密度儀方面，所研製的系統在假體測試中，量測值與實際值的誤差都在2.5%以下，符合原始設計的規格與準確度。

　The population who suffers from osteoporosis in Taiwan rises year by year. To develop an easy to use Ultrasound densitometry is a quite important subject. The measurement of ultrasonic parameters including broadband ultrasound attenuation (BUA, dB/MHz), speed of sound (SOS, m/s) has been applied for bone densitometry. It is a bone density measurement technology called Quantitative Ultrasound (QUS) which in and without risking subjects to radiation, The objective of the present study was to develop a bone densitometry system based on speed of sound with high accuracy, low cost, great portability, and easiness in measurement.

　The system is consist of four parts : (1)Power Supply : supply stable high voltage(300V), (2)Pulser: using MOSFET as switch to improve Withstand Voltage.(3)Receiver: using the low noise, low distortion IC(ad797), and the High Performance Video Op Amp IC(ad811) to receive ultrasonic signal.(4) SOS estimation: using a radix-0.05us counts Ultrasound transmission time, and LCD display will show the result.

　The instrument structure has been accomplished, for Pulser/Receiver test, a simple and low cost Pulser/Receiver (300V). for simple Ultrasound densitometry system, in phantom validation studies, the error less than 2.5%. The results are consistent to the manufacture’s specifications and accuracy.

摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第1章 緒論 1
第1-1節 前言 1
第1-2節 文獻回顧 3
第1-3節 PULSER/RECEIVER儀器簡介 5
第1-4節 研究動機與目的 7
第1-5節 內容架構 8
第2章 原理探討 10
第2-1節 超音波PULSER/RECEIVER基本原理 10
第2-1-1節 什麼是超音波Pulser/Receiver 10
第2-2節 超音波量化參數SOS之原理 12
第2-3節 一般常見的計數計時電路與原理 14
第2-4節 系統原理 18
第3章 系統設計 21
第3-1節 實驗架構 21
第3-2節 電源供應器 22
第3-3節 超音波脈波發射器 (PULSER) 23
第3-3-1節 脈波重複頻率產生器(PRF Generator ) 23
第3-3-2節 脈波產生器(Pulser Generator) 25
第3-4節 超音波接收器(RECEIVER) 27
第3-5節 簡易型超音波SOS計算電路設計 29
第3-5-1節 簡易型超音波SOS的Pulser/Receiver 29
第3-5-2節 簡易型超音波SOS的計算電路硬體處理 31
第3-5-3節 簡易型超音波SOS的計算電路軟體流程 33
第4章 結果與討論 37
第4-1節 PULSER/RECEIVER電路之效能評估 37
第4-1-1節 Pulser電路 37
第4-1-2節 Pulser 電路Damping的結果分析 41
第4-1-3節 Receiver電路結果 47
第4-2節 簡易型SOS計算電路的結果 49
第4-2-1節 SOS計算電路的實際電路結果 49
第4-2-2節 SOS計算電路的量測結果 51
第5章 結論與未來展望 58
第5-1節 結論 58
第5-2節 未來展望 58
參考文獻 60

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