都卜勒雷達無線生醫感測系統

檢測生理訊號，都卜勒雷達來幫忙 運用雷達原理，即可隔空判斷生命跡象，提升醫療與居家照護的便利性，也可成為個人聲紋的辨識工具，應用範圍廣泛。 撰文／呂怡貞 審稿／張盛富、張嘉展（中正大學電機系、通訊系教授） 在高齡化與少子化的社會，老年人和嬰幼兒的健康照護與安全監測越來越受到重視，然而市面上常見的生理訊號量測儀器，總要透過接觸式貼片，既不舒適也不方便，如長時間配戴，年長或年幼的受測者更是不易接受。中正大學與工研院團隊利用都卜勒雷達探測原理，開發可偵測呼吸、心跳的非接觸式生醫感測系統，並已微型化做成卡片形式，技術領先國際，獲得2012年旺宏金矽獎的優勝獎。

無所不在的都卜勒效應 你是否曾注意過，在路邊聽到警車或救護車從遠方接近時，鳴笛聲比較尖銳；等車子經過身邊開始遠離時，聲音又突然變得低沉？這是因為車子發出的聲波在移動中產生頻率偏移，傳到我們耳朵時已與原本發出的聲波頻率不同：靠近時聲波被壓縮、波長較短、音頻增加、音調較高，遠離時則反之。像這樣當訊號來源（波源）與觀察者之間有相對運動時，觀察者觀測或感受到的波長會有變化的現象，稱為「都卜勒效應」（Doppler effect），是日常生活中經常遇到的自然現象，在水波、聲波及電磁波都會發生。 雷達系統的原理是發射出電磁波打到探測物上，藉由探測物回彈反射波的時間、波長、波形等散射情形，得知探測物的距離、方向、形狀等訊息。若將都卜勒效應的原理應用在雷達上，探測移動中的物體，雷達就會根據接收到的不同波長變化，判斷此物的移動方式，這樣的雷達稱為都卜勒雷達。 都卜勒雷達最早為軍用雷達，設備規模與體積龐大，功率很高，探測距離長達幾百公里，用來探測飛機船艦的行進。之後漸漸朝小型化、民生或科研用途發展，如用來偵測車速或球速的雷達槍、量測降雨情況的氣象觀測工具等。 1975年美國科學家首次將都卜勒雷達運用到量測生物的生理訊號上，當時是對貓進行呼吸量測實驗，1998年進一步量測人體咽喉振動。之後中斷了數年，直到2004年小型化的都卜勒雷達推出，才又嘗試以之量測生理訊號。到了2010年，台灣科學家如中正大學、中山大學、成功大學、工研院等團隊，陸續開始系統性研發都卜勒雷達無線生醫感測系統。