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

[1] http://www.doh.gov.tw/statistic/index.htm, 中華民國行政院衛生署.
[2] http://ivy1.epa.gov.tw/noise, 中華民國行政院環境保護署噪音管制資訊網.
[3] 楊順聰編著, 臨床高等醫療儀器系統-原理與應用, 藝軒出版社, 台北, 1998.
[4] http://www.top1health.com/Article/1396, 突發性心臟停止, 華人健康網.
[5] http://www.merit-times.com.tw/NewsPage.aspx?unid=200851, 人間福報.
[6] 紀國瑞，數位聽診器之原型，碩士論文，國立中央大學電機工程學系，桃園，2005。
[7] 蔡秉翔，建立於隨身聽的數位式電子聽診器，碩士論文，國立中央大學電機工程學系，桃園，2007。
[8] 莊克士編著, 醫學影像物理學, 合計圖書出版社, 台北, 1998.
[9] 楊玉星, 生物醫學傳感器與檢測技術, 科學出版社, 北京, 2005.
[10] A. J. Houtsma., I. P. Curry , J. M. Sewell and W. N. Bernhard, “A Dual-Mode Noise-Immune Stethoscope for Use in Noisy Vehicles,” Army Science Conference, Orlando, 2006.
[11] A. J. Houtsma, I. P. Curry, J. M. Sewell and W. N. Bernard, "Dual-mode Auscultation in High High-Noise Level Environments," Asthma, May 14-18, 2006, pp.1-6.
[12] S. M. Brady, S. J. Gaydos and K. A. Berry " Development and Assessment of a Dual-Mode, Noise-Immune Stethoscope for Combat Environments," NATO Research and Technology Organization, Essen (Germany), April 2010, pp.1-12.
[13] S. J. Gaydos, R. A. Williams, E. R. Reeves and A. M. Kelley, " Preliminary Characterization of the Noise-Immune Stethoscope (NIS) in High Ambient Noise Environment Using a Reverberation Sound Chamber," Ft. Rucker, February 2010, pp.5-9.
[14] 劉親凱編著, 現代醫學儀器設計原理, 科學出版社, 北京, 2006.
[15] 吳建剛等編著, 現代醫用電子儀器原理與維修, 電子工業出版社, 北京, 2005.
[16] 余學飛編著, 醫學電子儀器原理與設計, 華南理工大學出版社, 廣州, 2006.
[17] 徐士宜，基於經驗模態分解法與零相位延遲濾波器之心電圖雜訊濾除法則，碩士論文，國立台灣師範大學機電科技學系，台北，2010。
[18] Wen-June Wang, and Che Wun Chiou, “Cardiac Arrhythmia Diagnosis Method using Linear Discriminant Analysis on ECG Signals, SCI Measurement, Vol. 42, NO. 5, 778-789, June 2009.
[19] 姜遠海、霍紀文、伊立志編著, 醫用傳感器, 科學出版社, 北京, 2005.
[20] 全新實用電路精粹叢書編輯委員會編著, 醫療保健應用電路集粹, 機械工業出版社, 北京, 2005.
[21] 劉省宏, 醫用電子實習, 全華科技出版社, 台北, 2002.
[22] 張椿宏，整合心電圖與即時無線傳輸技術之數位視、聽診儀，碩士論文，私立中原大學電機工程學系，桃園， 2007。
[23] 劉啟明，生活環境低頻噪音之研究，碩士論文，國立成功大學建築研究所，台南，2005。
[24] 林銘駿，環境中低頻噪音之量測及管制策略研究，碩士論文，國立中央大學環境工程研究所，桃園，2008。
[25] http://epa.psy.ntu.edu.tw, 知覺與注意力實驗室.
[26] http://zh.wikipedia.org/wiki, 聽診器.
[27] http://cht.a-hospital.com, A+醫學百科.
[28] http://solutions.3m.com.tw, 聽診器結構.
[29] http://www.ti.com/product/lm324, LM324 Datasheet.
[30] http://www.ti.com/product/lm386, LM386 Datasheet.
[31] http://www.darsheng.com.tw, 達昇電子工業有限公司.
[32] http://www.ni.com, 美國國家儀器公司.
[33] 劉建昇、游濬、張信豪編著, 數位訊號處理-LabVIEW&生醫訊號, 宏友圖書出版社, 台北, 2006.
[34] 林俊宏、蕭子健編著, 圖形系統設計之硬體介面專題製作 LabVIEW 8X, 高立出版社, 台北, 2007.
[35] 嚴興明、田京京、夏宇編著, LabVIEW入門與實戰開發100例, 電子工業出版社, 北京, 2011.
[36] 王磊、陶梅編著, 精通LabVIEW8.X, 電子工業出版社, 北京, 2008.
[37] 林俊宏、韓威如、莊智元編著, 精通LabVIEW8.X, 高立出版社, 台北, 2006.
[38] http://epa.psy.ntu.edu.tw/2006perback/ch11_7th/ch11_7th.htm, Sensation and Perception.
[39] 潘海杉、周哲和李伯全，「基於虛擬儀器技術的便攜式噪聲檢測和分析系統」，農業機械學報，第三十八卷，第四期，2007，第208-210頁。
[40] 闕小生、楊浩、何為及蔚承英，「基於駐極體電容傳聲器的心音模擬處理電路的設計」，醫療衛生裝備，第二十八卷，第二期，2007，第6-8頁。
[41] 趙小強，「基於DSP的心音信號採集與分析」，生物醫學工程學染志，第二十八卷，第二期，2011，第273-275頁。
[42] 羅松、彭承琳及俞凱君，「一種袖珍式胎心儀的設計和實現」，生物醫學工程學進展，第三十卷，第二期，2009，第107-108頁。
[43] 徐曉凱、吳彥、李國鋒和李枝俊，「一種高頻超聲波換能器驅動電路的設計」，電子測量技術，第三十二卷，第四期，2009，第23-25頁。
[44] 向紅標、張濤、李醒飛及張國雄，「激光差動多普勒的信號處理電路設計」，電子測量技術，第三十卷，第六期，2007，第153-156頁。
[45] 戴波、楊卓然、趙晶和田小平，「管道超聲內檢測發射電路設計」，微納電子技術，第一卷，第七期，2007，第446-449頁。
[46] 李學軍，「超聲波空氣探測器的應用研究」，寧夏工程技術，第三卷，第四期，2004，第318-320頁。
[47] 林章，「模擬相乘器MC1496的應用分析」，閩江學院學報，第二十五卷，第二期，2005，第44-49頁。