人體有如同一部複雜的系統，器官的律動與調節都密不可分。伴 隨著科技的進步與醫學的發達，市面上的醫療儀器樣樣都在進步，而 在未來人口老化的社會中，遠距醫療看護系統也越來越被重視，也越 來越多研究單位試圖的研究身體器官律動與調節的變化，進而發展出 不同的醫療照護設備，而目前台灣面臨了少子化，造成平均年齡上 升，意味著未來人口老化情形會很嚴重，因此居家型的醫療照護系統 也顯得越來越重要，除了年長者的生活作息得自我管理與節制外，一 般人的預防檢測，還有患有肥胖症、糖尿病、高血壓等慢性疾病族群 的人，若能隨時隨地做生理相關健康檢測，相信預防醫學能夠更落 實、效果更卓越。
現今社會中，人們對於身體出現的異常病徵都疏於警戒，加上近 幾年來飲食習慣的改變，偏向油炸速食類、高糖、高鹽分，高膽固醇 等不良飲食習慣，促使心血管疾病加速威脅著人類的健康。部分的人 們再加上不規律的生活作息，抽菸、酗酒、工作壓力、熬夜、無習慣 性運動等種種因素，導致身體健康亮起紅燈，輕微者必須依賴著藥物 做長期的慢性治療，嚴重者或許還會有惡性腫瘤或癌症的發生。根據 衛生局統計過去三年(97~99 年)台灣十大死因的前三名為惡性腫瘤、
心臟疾病、腦血管疾病，其中心腦血管疾病普遍發生在高年齡層[1]，
而根據圖 1 的美國商務部人口普查局公佈的人口老化資料統計[2]，
在未來的幾年高年齡層的比例將會越來越高，因此居家看護將越來越 重要。
圖 1.美國商務部人口普查局公佈的人口老化資料統計
1.2. 研究動機與目的 1.2.1. 研究動機
從圖1 可以得知未來幾年高年齡層比例快速增加，而人的身體健 康狀況也隨著年齡層越來越高也越來越差，因此必須要時時刻刻注意 自我本身的健康情形，然而十大死因中的心腦血管疾病是不容易被注 意到的，大多都是到了惡化的時候才知道，本文則是為了避免這樣的 情形發生，而朝這方面進行心臟的心電圖量測及分析。
1.2.2. 研究目的
人體的脈搏與心電訊號內包含著許多的生理訊號，任何的生理狀 態與病理變化都可以從中量測出來，因此本文以擷取心電訊號探討 RR Interval 為主要的擷取重點，針對脈搏與心電訊號研製出精準的感 測電路並設計一快速量測系統，取代原本費時且不易攜帶之設備，打 造出低價、方便又輕巧的儀器。
為了打造出低價、方便又輕巧的儀器，首先必須定義出研究的功 能取向，而本文則是希望設計出一可攜式簡易儲存式心電儀為目標，
完成即時自我診斷系統，往居家醫療照護系統邁進。
本系統之擷取心電訊號的方式採用簡單又快速的方法取得，首先 是以自製的 ECG 訊號擷取開發板來擷取脈搏與心電訊號，並將所擷 取之訊號經由類比/數位轉換後，傳送至自製的 CSEP_SDK 雛型系統 開發板，透過本文提出的演算法解析出 P、Q、R、S、T 波的強度及 RR 間距，分別進行時域及頻域之統計分析，並將結果存至記憶卡內，
以做為日後就醫參考之數據。
另外，本系統屬於非侵入性量測儀器，亦可應用在居家照護的儀 器上，在日常生活中，可自行定期量測取樣，搭配本系統的儲存功能，
進行長期記錄自己的生理訊號，以達自我了解的效果，當有任何異狀 時，可以即時記錄並將結果提供給醫師評估身體是否有異常現象。
1.3. 研究方法與步驟 1.3.1. 研究方法
本文以「實際電路設計、模擬與驗證方式」來證明設計硬體電路 能夠符合「目標與規格」，因此首要的工作是「完成自製的 ECG 訊號 擷取開發板」，這樣實驗才得以進行，訂定的目標也才得以驗證。
由於本文所設定的目標是完成一簡易儲存式心電儀，為了能夠彈 性的設計與修改，所以選用自製的嵌入式平台 CSEP_SDK 做為硬體 開發平台，它搭配有Terasic 4.3 吋的彩色觸控面板。但為了量測人體 的心電訊號，所以必須先要了解人體心電訊號量測的基本概念，然後 設計一ECG 訊號擷取開發板來擷取心電訊號。
電路設計與完成使用 EDA 工具來輔助，首先使用 OrCAD 來繪 製 ECG 訊號擷取開發板之電路圖，然後導入公式計算出理論值之數 據，並依情況調整其參數，直到符合設定目標為止，接下來使用 Allegro 完成 ECG 訊號擷取開發板佈局與繞線，設計完成後交由 PCB 板廠將電路實體化，得到樣品板後就可以測試與驗證設計的目標與規 格。
當完成 ECG 訊號擷取開發板後，可將量測到的心電訊號透過 ADC 送至 CSEP_SDK，然後透過本文提出的演算法進行 RR Interval 分析，並將結果顯示在LTM 上。
1.3.2. 研究步驟
首先進行製作 ECG 訊號擷取開發板前，必須先認識基本生理訊 號的產生與量測，再依生理訊號的產生與量測去選擇、參考及分析所 需 要 電 子 零 件 ， 並 且 使 用 電 子 設 計 自 動 化(Electronic Design Automation, EDA)工具繪製設計好的電路圖，然後導入公式計算與設 定值的差距並修正，再使用佈局軟體進行佈局，並將佈局完成的電路 送到板廠加工，最後再將加工後的印刷電路板進行開路與短路量測、
焊接及電路除錯，使之能正常動作即可
當 ECG 訊號擷取開發板可以正常動作時，可以開始著手撰寫 VHDL 來測試 ADC Module 是否可以進行轉換，接著在加入 SOPC 的 硬體電路(包含 Nios II CPU、SDRAM Controller、Flash Controller、
EPCS Controller、SDCARD Controller、Parallel I/O)進行全面性測試。
測試完SOPC 的硬體電路與 ADC Module 後，分析心電圖特徵並 開始撰寫演算法，找出 R 波計算出心跳、心跳振幅強度與心跳平均 速率，進而計算出 RR Interval 的平均值、標準差和變異性，以實現 簡易儲存式心電儀，當實驗完成後，即可開始撰寫論文。
1.4. 論文章節說明
本文共分為六章，第一章緒論，說明研究現況、研究目的、研究 方法與步驟。第二章背景知識與基本理論探討，包含心臟解剖、電傳 導系統、心電圖與心電訊號量測和 ECG 訊號統計分析(時域分析、頻 域分析)。第三章 ECG 訊號擷取電路設計，闡述 ECG 訊號擷取電路 設計並驗證其功能。第四章 SOPC 雛型系統軟硬體共同設計，介紹 Nios2 核心模組以及 Nios2 嵌入式軟體設計。實驗結果與討論，則在 第五章。最後，第六章結論與未來展望。