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系統識別號 U0002-2306201014542800
中文論文名稱 HRV無線家庭健康管理系統
英文論文名稱 Wireless HRV for Home Health Care System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 陳啟宗
研究生英文姓名 Chi-Tsung Chen
學號 797440020
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-17
論文頁數 74頁
口試委員 指導教授-詹益光
委員-李揚漢
委員-許獻聰
委員-蘇木春
委員-郭博昭
中文關鍵字 HRV模組  長期監控  無線傳輸 
英文關鍵字 Wireless System  Low Power Design 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 近年來,有鑑於非侵入性與操作簡單的特性,HRV(Heart Rate Variability)已被廣泛應用於臨床診斷與治療,然而,HRV呈現效能的優劣與否,電力與資料傳輸是相當重要的因素。因此,本論文主要目的在於透過低耗功率無線設計有效擷取HRV資訊,達到長期的健康監控與管理。系統設計部分,使用HRV模組透過微處理器,將資料傳送到無線IC,經過系統判讀後,做到即時監控及資料異常的警告。再者,對於每種係數依照日期狀態的分類,分析使用者影響HRV係數的生活行為模式,達到疾病預防與健康管理的目的。
經測試實驗証實,此無線傳輸HRV資訊並且省電的方式,已可達到長期監控的目的,並且評估選用對人體比較無害的天線,達到真正可以實現在人體長期監控的裝置。
英文摘要 In recent years, HRV (Hear Rate Variability) has been widely applied in the clinical therapy and treatment due to its noninvasive and easy implementation characteristics. However the amount of power consumption in the HRV device and the
Proper data transmission mode play an important role in the determination of the effectiveness of the HRV device. In this report it considers an effective way to retrieve HRV information through wireless transmission with low power consumption and it has the goal of attaining a long term health monitoring and management. Briefly for the system considered, the data of HRV module output form the micro controller is transmitted to the wireless communication integrated circuit through the micro- controller antenna system then at the receiving terminal after the received data is properly detected it makes real time monitoring and warning if an abnormal result incurs.
Furthermore the system will classify every HRV relevant parameter according to its daily status, analyze user’s life behavior patterns that may affect HRV parameters so that to accomplish the task of disease prevention and health management.
From test results it reveals that it is feasible to convey HRV information through wireless transmission to accomplish the monitoring task with an efficient energy transmission fashion, it also evaluates and recommends a proper antenna system that has the minimum affect on human body to complete the goal of long term human health monitoring
論文目次 第一章 緒論............................................1
1.1 研究動機與目.........................................1
1.2 研究方法.............................................2
1.3 各章節提要...........................................3

第二章 系統發想........................................4
2.1 發想系統方塊圖..................................4

第三章 原件規格與系統架構及實現........................6
3.1 HRV Module規格及動作.................................6
3.2微處理器規格介紹......................................8
3.3發射線路規格介紹......................................9
3.4穩壓晶片規格介紹.....................................11
3.5家庭健康管理系統方塊圖介紹...........................13
3.6發射裝置功能方塊圖介紹...............................14
3.7接收端裝置介紹.......................................21
3.8天線選用及分析.......................................22
3.9 PC端軟體架構........................................35

第四章 系統測試環境及結果.............................40
4.1軟體系統設定環境.....................................40
4.2系統無線傳輸測試結果.................................45
4.3多人系統測試結果.....................................49
4.4硬軟體系統測試開發環境...............................58

第五章 結論與未來展望.................................61
5.1 結論................................................61
5.2 未來展望............................................62
5.3 使用者問卷調查......................................65

參考文獻................................................73

圖目錄

圖2.1 發想基本系統方塊圖.........................4
圖2.2 人體心搏電位產生........................... 5
圖3.1 HRV Module實體圖...........................6
圖3.2 HRV Module線路圖...........................7
圖3.3 PIC24FJ16GA002內部功能方塊圖...............8
圖3.4 發射晶片功能方塊圖.........................9
圖3.5 穩壓晶片內部功能圖.........................11
圖3.6 穩壓晶片線路圖.............................12
圖3.7 家庭健康管理系統方塊圖.....................14
圖3.8 發射裝置功能方塊圖.........................15
圖3.9 發射裝置細部方塊圖.........................15
圖3.10 PIC軟體流程圖..............................18
圖3.11 ANT PAN結構................................19
圖3.12 無線線路及功率比較圖.......................20
圖3.13 接收端裝置圖...............................21
圖3.14 雙極天線(Dipole antenna)...................23
圖3.15 八木天線(YAGI antenna).....................24
圖3.16 貼片天線(Patch antenna)....................25
圖3.17 平面倒F型天線(PIFA antenna)................26
圖3.18 螺旋天線(Helix antenna)....................27
圖3.19 號角型天線(Horn antenna)...................28
圖3.20 槽型天線(Slotted antenna)..................29
圖3.21 環形天線(Small Loop Antenna)...............30
圖3.22 單極天線(Monopole Antenna).................31
圖3.23 晶片型天線(Chip Antenna)...................32
圖3.24 碟型天線(dish antenna).....................33
圖3.25 PC端軟體架構圖.............................35
圖3.26 記錄系統軟體功能圖.........................37
圖3.27 分析系統軟體功能圖.........................39
圖4.1 紀錄系統軟體設定圖.........................40
圖4.2 紀錄系統軟體使用者設定圖...................41
圖4.3 紀錄系統軟體Alarm設定圖....................42
圖4.4 紀錄系統軟體過濾設定圖.....................43
圖4.5 分析系統軟體設定圖.........................44
圖4.6 IHR實際測試數據圖..........................45
圖4.7 HR實際測試數據圖...........................45
圖4.8 SD實際測試數據圖...........................46
圖4.9 LF實際測試數據圖...........................46
圖4.10 VL實際測試數據圖...........................47
圖4.11 HF實際測試數據圖...........................47
圖4.12 TP實際測試數據圖...........................48
圖4.13 範例1 (35~40歲男性)實際測試分析圖..........49
圖4.14 範例2 (30~35歲女性)實際測試分析圖..........50
圖4.15 範例3 (30~35歲男性)實際測試分析圖..........51
圖4.16 範例4 (35~40歲女性)實際測試分析圖..........52
圖4.17 範例5 (30~35歲男性)實際測試分析圖..........53
圖4.18 範例6 (30~35歲女性)實際測試分析圖..........54
圖4.19 範例7 (30~35歲男性)實際測試分析圖..........55
圖4.20 範例8 (30~35歲男性)實際測試分析圖..........56
圖4.21 多人LF功率比較表...........................57
圖4.21 多人LF/HF比值比較表........................57
圖4.22 發射裝置-實體測試板........................58
圖4.23 HRV測試及儀表..............................59
圖4.24 PIC24FJ16GA002軟體開發板...................59
圖4.25 TX測試環境及儀表...........................60
圖5.1 TX Patch antenna裝置3D圖...................63
圖5.2 TX PIFA antenna裝置3D圖....................63
圖5.3 TX裝置尺寸圖(mm)...........................64
參考文獻 [1]率變異度的簡介及護理上的應用 作者: 陳淑如(Su-Ru Chen);蔡月霞(Yueh-Hsia Tsai);羅映琪(En-Chi Lo);蔡宜珊(Yi-Shan Tsai);鄭綺(Chii Jeng)
[2]http://blog.ilc.edu.tw/blog/gallery/2875/2875-317267.doc
[3]http://answatch.pixnet.net/blog/post/18054156#comment-26096344
[4]KY202-M1 Datasheet K&Y Lab
[5]MICROCHIP PIC24FJ64GA004 Family Data Sheet
[6]http://www.semiconductorstore.com/cart/pc/viewPrd.asp?idproduct=763
[7]http://www.richtek.com/product_detail.jsp?s=248
[8]http://www.ambicom.com.tw/
[9]www.radiopulse.co.kr
[10]http://www.planex.com.tw/product/soho/wireless/gw-usmicron.htm
[11]http://www.antenna-heory.com/antennas/patches/patch.php
[12]http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/wireless/ps7183/ps469/prod_white_paper0900aecd806a1a3e.html
[13]ece.wpi.edu/ant/PPL/pifa/basic_pifa.doc
[14http://www.herrera.unt.edu.ar/nolineales/emmcap/examples.html
[15]www.zeeteq.com/Catalogue/HFSS.pdf
[16]http://www.ok1rr.com/e107_plugins/content/content.php?content.135
[17]http://www.spectre-online.co.uk/products/antennas/zigbee/fusca_2_4ghz_smd_antenna
[18]http://www.wireless-net.org/O.Reilly-Wireless.Hacks.Secon/0596101449/wirelesshks2-CHP-6-SECT-7.html
[19]www.energymedicine.org.tw/pdf_files/心率變異分析-陳俊昱.pdf
[20]http://www.fuyu.com.tw/ContentPrint.asp?ContentId=204
[21]小波轉換於心電圖分析及腦機介面上的應用黃建嘉
[22]心律變動性分析高雄榮民總醫院兒童醫學部國軍左營醫院小兒科
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