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研究生: 呂宗哲
Zong-Jhe Lyu
論文名稱: 建立穿戴式橈動脈光容積量測系統以評估血壓與供血功能
Develop a wearable radial-artery photoplethysmographic measurement system to assess blood pressure and blood supply
指導教授: 許昕
Hsin Hsiu
口試委員: 許維君
Wei-Chun Hsu
鮑建國
Jian-Guo Bau
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 應用科技學院 - 醫學工程研究所
Graduate Institute of Biomedical Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 52
中文關鍵詞: 光容積變化橈動脈血壓穿戴式裝置循環系統
外文關鍵詞: photoplethysmography, radial artery, blood pressure, wearable devices, circulatory system
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  • 近十年來市面上各種穿戴式裝置蓬勃發展,提供使用者包含血氧率或心率等生理資訊,尤其使用上非常便利且價格低廉使得推廣容易獲得普及。而市占率最高智慧手環所穿戴部位在手腕橈動脈的附近,動脈脈波特徵對於血管狀態和疾病的相關性是具有解析能力,因此建立如穿戴裝置的簡易便利的特性來量測動脈脈波作為評估供血功能,量測與分析微循環供血的生理狀態是具有相當的優勢和前瞻性。整體系統從機械、軟體和電路三個方面設計,建立一套穿戴式橈動脈光容積量測系統。
    本研究內容分別為第一部分:系統建置與測試驗證,從手環本體結構、電路設計、印刷電路設計及量測程式介面設計等;第二部分:人體量測評估,驗證所開發腕帶式光容積量測系統的再現性與穩定度以及透過脈波傳遞時間推估血壓能力。實驗結果中,從整體波形比較或從單一諧波成分來比較,腕帶式光容積感測器比較實驗室過去所研製的壓力式動脈血壓感測器所量測的脈波波形皆有較好的相關度與穩定性。
    本系統降低量測橈動脈波形訊號過程中的操作門檻,提供另一種更佳便利與穩定的量測血壓脈波工具,未來系統朝向電路微型化、無線傳輸和大數據運算有助於居家醫療與遠距量測診斷的方式。


    In the past ten years, the number of wearable devices on the market has flourished, providing users with physiological information such as blood oxygen rate or heart rate. In particular, these devices are very convenient and their price is low, which makes them easy to popularize. The wristband is worn near the wrist’s radial artery, and by analyzing arterial pulse wave characteristics it is capable of correlating vascular status and disease. Therefore, it is quite advantageous and forward-thinking to establish the characteristics of these wearable devices to measure the arterial pulse wave as an evaluation of the blood’s supply function and to measure and analyze the physiological state of the microcirculation of the blood supply. This overall system is designed using the three aspects of structure, software, and circuitry to build a measurement system.
    This study examines the first part of this system through system construction and test verification, including the structure of the wrist ring, circuit design, printed circuit design, and measurement program interface design; and the second part through clinical trial assessment, stability, and the reproducibility of test sensors and systems. In our experimental results, the radial-artery photoplethysmographic sensor has good correlation and stability in both the overall waveform comparison and in the comparison of the components.
    This system reduces the operational difficulty of measuring signals and provides a better, more stable and more convenient measurement tool. In the future, it is expected that this system will be oriented toward circuit miniaturization, wireless transmission, and big data operation to assist with at-home medical and remote measurement diagnoses.

    第一章 緒論 第一節 研究背景 第一項 穿戴式裝置 第二項 光容積變化訊號 第三項 高血壓疾病現況 第四項 高血壓主要量測方式 第二節 研究動機與目的 第二章 實驗設計 第一節 過去之相關數據探討 第二節 實驗設備系統設計 第一項 指環式光容積感測器介紹 第二項 動脈血壓波形(BPW)感測器介紹 第三項 腕帶式光容積感測器設計 第四項 PPG訊號處理電路設計 第五項 類比數位擷取裝置設計 第六項 訊號擷取程式與介面設計 第三節 實驗流程 第三章 分析參數介紹 第一節 脈波時域分析 第二節 脈波頻域分析 第四章 實驗結果 第一節 PPG訊號電路設計結果 第二節 腕帶式PPG感測器 第三節 過去指環式PPG與壓力式BPW數據探討 第四節 指環式PPG與腕帶式PPG的延遲時間與血壓值關係 第五章 討論 第六章 結論與未來展望 第一節 結論 第二節 未來展望 第七章 文獻參考

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    無法下載圖示 全文公開日期 2024/08/01 (校內網路)
    全文公開日期 2029/08/01 (校外網路)
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