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研究生:柯子文
研究生(外文):Tzu-Wen Ko
論文名稱:噪音環境下心音量測系統之研製
論文名稱(外文):Design and Implementation of Heart Sound measurement system in noisy environment
指導教授:李仁貴李仁貴引用關係李宗演李宗演引用關係
指導教授(外文):Ren-Guey LeeTrong-Yen Lee
口試委員:黃榮堂蔡育秀
口試委員(外文):Jung-Tang HuangYuh-Show Tsai
口試日期:2013-01-08
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電腦與通訊研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:超音波都普勒聽診器環境噪音
外文關鍵詞:AuscultationUltrasoundDopplerNoisy environment
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聽診是醫生以直接或間接的方式來聽取心、肺等臟器運作聲音,並藉以判斷其生命跡象。聽診器是間接的方式且為臨床主要方法之一。在醫院裡醫生可以藉此反覆地評估患者的生理狀況。但是,並不是每位患者都是能在醫院裡接受聽診,如果患者身處於吵雜的環境下發病,而且醫生又必須對患者即時做出判斷,就無法使用傳統的聽診器來判斷病情。傳統的聽診器若在高於80分貝以上的噪音環境下,則無法做出正確的檢測,因此,發展一種可工作於吵雜環境下的聽診器是必要的。
本論文研究目的是研發超音波都普勒電路,可以在噪音環境下很簡易方便地擷取心音,無需繁雜的操作就可以量測出正確的心音訊號。本研究之電路除了可以正確及有效地擷取血管內的血流速度,經過電路轉換後也同時可以完整地聽到心音運作的聲音,有助於醫生或護理人員的診斷。本研究先製作一般的微音器電路與超音波都普勒電路。並以噪音測定的方法,模擬出噪音環境,使用此噪音環境,將以上兩種電路對人體作心音的量測。再透過LabVIEW軟體作擷取訊號,同時利用LabVIEW軟體再分析出雜訊比。作為模擬吵雜環境下的量測方法。
經實驗證明本研究所提出之電路方法,可以在90分貝以上的吵雜環境中正確地擷取心音訊號。

The auscultation is the way to listen to the heart and lung’s functioning sounds for doctors by direct or indirect method, and further to distinguish the life-signals. Stethoscope belongs to the indirect way as one of the major methods in clinical diagnosis. The doctors can use the stethoscope to assess the patient''s physiological condition repeatedly in the hospital. However, not every patient can be assessed in the hospital, in case, the patients encounter accident or are injured in a noisy environment, the doctors have to judge the patient immediately, in this situation they are not able to use the traditional stethoscope. Traditional stethoscope can not effectively detect the signal exceeds 80 dB noise environment. Therefore, develop a stethoscope which can work in a noisy environment is necessary.
The purpose of this thesis is to research and develop the Ultrasound Doppler Circuit(UDC), it can capture the sound of heart easily and conveniently, it can measure correct signals of the heart sound no need the complex operation. The circuit that we developed can correctly and effectively capture the speed of blood flow in the blood vessels, besides it also can completely receive the sound of the heart which has been transferred through the UDC, that will help doctor or nurses in judgment of the disease.
Before the experiments, we construct one Microphone Circuit and one UDC in advance, then we create a noisy environment according to noise measuring method, use this two circuits to measure heart sound under this noisy environment, by means of the LabVIEW software to acquire the signals from the above two circuits’ output, and also to analyze the signal to noise ratio. This is our measurement method in noisy environment.
After the fulfillment of the experiment, the UDC we offered can correctly acquire the heart sound in the noisy environment exceed 90 dBA.


中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 研究目的 7
1.5 研究限制 7
1.6 論文架構 8
第二章 理論基礎 9
2.1 生理訊號的基本特性 10
2.1.1 生物醫學感測器 11
2.1.2 量測干擾 11
2.1.3 雜訊的類型 12
2.1.4 訊號與雜訊比 13
2.1.5 心電圖 14
2.1.6 心音圖 15
2.2 醫學用超音波的原理與應用 16
2.2.1 都普勒效應 17
2.2.1.1 都普勒量測方法 17
2.2.2 血管內的血流速度 19
2.2.3 量測血管內的血流速度 19
2.3 環境噪音 21
2.3.1 人耳聽覺的基本構造 22
2.3.2 響度與振幅 23
2.3.3 音壓位準 23
2.3.4 加權曲線 24
2.3.5 均能音量 25
2.3.6 等響度曲線 25
2.3.7 環境噪音量測方法 26
2.4 聽診器結構 27
第三章 系統設計與研究方法 28
3.1 量測系統架構 28
3.2 一般的微音器電路設計 29
3.2.1 聲音感測器 29
3.2.2 微音器電源電路 30
3.2.3 微音器放大電路 31
3.2.4 微音器濾波電路 32
3.2.5 微音器功率放大電路 33
3.3 超音波都普勒電路設計 33
3.3.1 超音波都普勒探頭 34
3.3.2 超音波都普勒電源電路 34
3.3.3 超音波都普勒震盪電路 35
3.3.4 超音波都普勒驅動電路 36
3.3.5 超音波都普勒放大電路 38
3.3.6 超音波都普勒解調變電路 39
3.3.7 超音波都普勒差動放大電路 40
3.3.8 超音波都普勒濾波電路 41
3.4 量測系統軟體設計 42
3.4.1 資料擷取卡 42
3.4.2 軟體分析流程圖 43
3.4.3 軟體分析介面 44
3.5 實驗環境的量測方法 46
3.5.1 量測設備 46
3.5.2 噪音來源 47
3.5.3 環境噪音量測地點 48
3.5.4 機械噪音量測地點 49
第四章 實驗結果與討論 53
4.1 實驗電路之實體 53
4.1.1 一般的微音器電路 53
4.1.2 超音波都普勒電路 55
4.2 心音圖之驗證結果 57
4.2.1 一般的微音器電路 59
4.2.2 超音波都普勒電路 60
4.3 軟體功能測試 60
4.4 環境噪音量測結果 62
4.4.1 一般的微音器電路 62
4.4.2 超音波都普勒電路 65
4.4.3 環境噪音量測結果與討論 68
4.5 機械噪音量測結果 70
4.5.1 辦公室內量測 70
4.5.2 冷卻塔旁量測 72
4.5.3 砂輪機旁量測 74
4.5.4 機械噪音量測結果與討論 77
第五章 結論與未來展望 80
5.1 結論 80
5.2 未來展望 81
參考文獻 82

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