臺灣博碩士論文加值系統

目前台灣已屬高齡化的社會，發展一套居家照護系統有其必要性，本文主要是針對腦心血管疾病、慢性病及老人所設計的一個醫療監控系統，可以長時間來量測心電圖、體溫生理訊號及病人是否跌倒的狀態。本研究利用可程式閘陣列邏輯為系統核心，採用Altera的Cyclone EP1C6Q240可程式閘陣列邏輯，利用Nios II嵌入式處理器和SOPC概念，把中央處理器、記憶體、UART及相關周邊利用單一顆FPGA晶片以IP設計方式完成整合。為了減少擷取盒的重量，溫度感測部份採用SPI介面的溫度感測器，降低病患測量生理訊號時擷取盒在身上的負擔。本研究除了監控心電圖訊號，另外還監控了病患是否跌倒等等訊號，並且搭配無線藍芽技術讓病人行動不受限制。透過此研究不僅有利於居家老人或行動不便之病患，可以節省病患往返醫院的時間和金錢，也可以提供醫院即時的診斷。並且當發生緊急狀況時，能在第一時間通知醫院和家人進行搶救，讓病患在家中也可以享受一流的醫療照護。

Taiwan is a society with a lot of older people nowadays. It is very important to have a system to take care of these older people at home. This article is a medical control system focus on those older people and patient with heart diseases、cerebrovascular diseases、chronic. This system could use to measure their ECG、body temperature . And we could detect if they are falling down. This research use FPGA as the system core. The FPGA we use is Cyclone EP1C6Q240 of Altera. We make a SOC system and use Nicos II as an embedded CPU. We integrate CPU, memory, UART and related peripherals into one FPGA, and we have make it as an IP. In order to reduce the weight of the capture box, we use SPI interface for temperature sensor interface. By using this kind of interface, we could make the patient not impact due to the carrying of the measure device. This research also monitor the patient is falling down or not, except monitor his ECG . And we use the wireless Bluetooth technology; by using this technology, the patient is free to move around. This research make benefit to those older people and those patient who are not good at moving. By using this they could save their time and money to move to hospital and back to home. The doctor could use this device to have a real time feedback to those patient and older people. When there is emergency situation, the hospital and his family could be notified and have some special process for saving the people in danger. This make the patient could enjoy the good medical treatment at home.

中文摘要 iv
英文摘要 v
誌謝 vi
目次 vii
表目錄 x
圖目錄 xi
第ㄧ章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 論文介紹 3
1.3 論文架構 4
第二章無線生理訊號量測系統的基本原理 6
2.1 系統架構 6
2.2 生理訊號 7
2.2.1 心電圖簡介 7
2.2.1.1 導程系統 8
2.2.1.2 心電圖量測位置 11
2.2.2 體溫簡介 13
2.2.2.1溫度感測器種類介紹 14
2.3生理訊號擷取盒的資料傳輸 17
2.4網際網路(INTERNET) 21
2.5硬體元件介紹 24
2.5.1 FPGA 24
2.5.1.1 UP3-1C6 Education-Kit 24
2.5.2 TMP123 25
2.5.3 ¬ Analog Device ADXL202JE 27
2.5.4 藍芽通訊模組 28
2.5.5 ADC0834 29
2.5.6 AD620 29
第三章 研究方法 31
3.1生理訊號的量測 31
3.1.1 心電圖訊號 31
3.1.1.1 帶拒濾波器 32
3.1.1.2 儀表放大器 34
3.1.1.3 高通濾波器 35
3.1.1.4 低通濾波器 39
3.1.1.5 非反相放大器 42
3.1.1.6 準位提升電路 42
3.2 體溫的量測 43
3.3 病患是否發生跌倒 44
3.4 FPGA系統設計核心CPU 45
3.4.1 Quartus II 編譯軟體 45
3.4.2 Nios II IDE 49
3.5 藍芽技術 50
3.6 電腦端之顯示介面(病患端) 51
3.7 電腦端之顯示介面(醫學中心伺服端) 53

第四章 實驗結果 54
4.1 實體作品 54
4.2 心電圖測試 56
4.3體溫的測試 57
4.4判斷病患是否為發生跌倒情況 59
第五章 結論 63
參考文獻 64

[1] “90年國人十大死因”, 衛生署全球資網,http://www.doh.gov.tw/statistic/index.htm
[2] WU Sliui-cai , BA1 Yiang-pin Study on Dynamic Electrocardiogram System with Function of ECG Tele-transmission IEEE 2004
[3]葉春甫 ”以PDA為基礎之居家看護系統” 國立台灣大學電機工程研究所碩士論 文 2002
[4] 林伯, “生醫信號的紅外線無線傳輸之設計”, 國立臺灣大學電機工程研究所碩士論文, 1999.
[5]B. Woodward, Member, Design of a Telemedicine System Using a Mobile Telephone IEEE 2001
[6]Jing Bai , Yonghong Zhang , Delin Shen , Lingteng Wen , Chuxiong Ding , Zijing Cui , Fenghua Tian , Bo Yu , Bing Dai , Jupeng Zhang “ A Portable ECG and Blood Pressure Telemonitoring System “.
[7]塗清源, ”建構無線傳輸與網際網路之居家看護系統”, 中原大學醫學工程研究所碩士學位元論文, 2002.
[8]蘇仁昌, “輕便型無線心電圖的研製”, 成功大學電機工程系碩士論文, 2002.
[9] Daniel Marr,.” ECG Application Featuring Data Transmission by Bluetooth” In the division of Computer Systems Engineering October 2001
[10]林宗翰　＂一個整合心電圖壓縮與錯誤保護之機制及其居家照護系統中藍芽傳輸之應用＂　中原大學電子工程學系碩士學位論文
[11] S Mohammad, Z Lim, Y Lin, A Sani, K Zanjani, M Paracha, J Jenkins “Real-Time ECG Analysis Using a TI TMSC54x Digital Signal Processing Chip” IEEE 2003
[12] 心臟構造，Aerospace Medicine，http://users.pandora.be/lode.stevens/cma/ECG.html
[13]國立台灣大學動物生理所，Lead I II III導程之角度關係，http://ceiba3.cc.ntu.edu.tw/course/7ec6d9/demo/ekg.htm
[14] John G . Webster “MEDICAL INSTRUMENTATION APPLCATION DESIGN THIRD EDITION JOHN G.WEBSTER.EDITOR” WILEY
[15]吳炯男 “可攜式無線生理訊號量測系統之實現”南台科技大學電機工程研究所碩士學位論文
[16]Nikkei electronics
[17]金純 許光辰 孫睿， 藍芽技術， 五南書局
[18] 劉書生 趙海，Bluetooth 藍芽技術應用，五南書局
[19] 網路概論，施威銘研究室， 旗標出版社
[20]Altera， UP3 datasheet
[21]Texas Instruments TMP123 datasheet
[22] Analog Device ADXL202JE datasheet
[23]National，ADC0834 datasheet
[24]Tomi Laitinen, Juha Hartikainen, Leo Niskanen, Ghislaine Geelen and Esko Lansimies. Sympathovagal balance is major determinant of short-term blood pressure variability in healthy subjects. The American Physiological Society: H1245-H1252, 1999.
[25] Tomas B. Garcia, Neil E. Holtz, 12-Lead ECG The Art of Interpretation, Jones and Bartlett Publishers, 2000.
[26]Srdjan Krco，Vlado Delic，“Personal Wireless Sensor Network for Mobile Health Care Monitoring”，2003，IEEE.
[27]李德華，”心率變異度與血壓變異度之量測與比較” 中原大學醫學工程研究所碩士論文
[28] 林汶正，『可程式微控制系統晶片為基礎之生理訊號監測系統』，中原大學電機研究所碩士論文，2002
[29] 蘇仁昌,“輕便型無線心電圖的研製”, 成功大學電機工程系碩士論文, 2002.
[30] 吳丕鈞 ,”可攜式即時心率變異度監視系統”,中原大學醫學工程研究所碩 士論文,2002
[31] 張敏軒,” 12導程影像模式心電圖系統改進與病症資料庫建立”,國立陽明大 學醫學工程研究所碩士 論文 2003
[32] 熊明旺，實用心電圖判讀指南 A PRACTICAL GUIDE TO ECG INTERPRETATION EDITED BY KEN GRAUER，合記圖書出版社