課程資訊
課程名稱
 醫療機電控制
Medical Mechatronics and Control 
開課學期
 110-1 
授課對象
 工學院  機械工程學系  
授課教師
 郭重顯 
課號
 ME5053 
課程識別碼
 522 U6280 
班次
  
學分
 3.0 
全/半年
 半年 
必/選修
 選修 
上課時間
 星期五2,3,4(9:10~12:10) 
上課地點
 工綜205 
備註
 後期實作階段上課地點：永齡224
總人數上限：40人 
Ceiba 課程網頁
 http://ceiba.ntu.edu.tw/1101ME5053_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
 核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

[NOTE]
The first three weeks are planned to be online synchronously. If you are interested in joining this course, please join this class on time each week at: https://meet.google.com/srh-xdci-wab
Thank you very much!
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本課程的內容包括以下主題：
1. 人機介面和醫療機電簡介
2. 生物電位學理基礎
3. 電流生理學和容積導體
4. 生物電位量測電極
5. 肌電圖、眼動圖與腦電圖
6. 電路設計與訊號擷取
7. 訊號處理與訊號型態辨識
8. 小型移動機器人製作與控制
9. 應用EOG訊號控制移動機人於迷宮環境運作
10. 應用EMG訊號控制移動機人於迷宮環境運作
11. 案例探討
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The content of this course consists of the following topics:
1. Introduction to human-machine interface and medical mechatronics
2. Fundamentals of biopotentials
3. Electrophysiology and volume conductor
4. Biopotential electrodes
5. Electromyogram (EMG), electrooculography (EOG) and electroencephalogram (EEG)
6. Circuit design and signal acquisition
7. Signal processing and pattern recognition
8. Fabrication and control of a small mobile robot
9. Applying EOG for controlling a mobile robot in a maze environment
10. Applying EMG for controlling a mobile robot in a maze environment
11. Case studies
 

課程目標
 本課程採專案導向學習（PBL）之設計，其目的在於使學生學習到生物電位之學理基礎，並具備應用生物電位訊號開發人機介面之技術能力。此外，本課程也涵蓋生物電位放大器相關之電路設計、訊號擷取、訊號處理之課程講授與實驗練習。所擷取之眼動圖（EOG）和肌電圖（EMG）訊號將進一步應用於訊號型態識別，以實現人機介面（HMI）。同時，所辨識出來的訊號型態用於控制小型機器手臂，以模擬輔具的操作情境，達到培養醫療機電整合能力之目的。最後，本課程所有的實驗練習主題以專題方式安排，以提高學生動手實作和解決問題之能力。
This course is developed as a project-based learning (PBL) course. The students are capable of learning the fundamentals of biopotential and the technologies of developing biopotential activated human-machine interface. Furthermore, the circuit design, signal acquisition and signal processing related to the biopotential amplifier are all arranged as lectures and lab exercises to learn how to collect the electrooculography (EOG) and electromyography (EMG) signals form subjects. The EOG and EMG signals are further utilized for the pattern recognition to carry out the implementation of human-machine interface (HMI). At the same time, the recognized patterns are used to control a robotic manipulator that simulates the operation of a prosthetic limb or an exoskeleton for the purpose of learning medical mechatronic integration technologies. Finally, all lab exercise topics are arranged as projects to improve the hands-on skills and problem solving capabilities.
 
課程要求
 無
N/A 
預期每週課後學習時數
  
Office Hours
 每週一 09:00~12:00 
指定閱讀
 Chapters 4-6, Medical Instrumentation: Application and Design, 5th Edition, by
John G. Webster and Amit J. Nimunkar, 2020.
 
參考書目
 期刊論文，會議論文，電子元器件資料手冊
Journal papers, conference proceedings, datasheets of electronic components  
評量方式
(僅供參考)
  
No.
項目
百分比
說明
1. 
 平常成績 
30% 
 作業、小專題、出席情形 
2. 
 期中考試 
30% 
 筆試 
3. 
 期末考試 
40% 
 期末專題 (書面報告、簡報) 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
 9/24  Online at: https://meet.google.com/srh-xdci-wab
人機介面和醫療機電簡介
Introduction to human-machine interface and medical mechatronics 
第2週
 10/01  Online at: https://meet.google.com/srh-xdci-wab
生物電位學理基礎
Fundamentals of biopotentials 
第3週
 10/08  Online at: https://meet.google.com/srh-xdci-wab
電流生理學和容積導體
Electrophysiology and volume conductor 
第4週
 10/15  肌電圖
Electromyogram (EMG) 
第5週
 10/22  眼動圖
Electrooculography (EOG)  
第6週
 10/29  腦電圖
Electroencephalogram (EEG) 
第7週
 11/05  生物電位量測電極
Biopotential electrodes 
第8週
 11/12  期中考試
Midterm Exam 
第9週
 11/19  電路設計與訊號擷取 (I)
Circuit design and signal acquisition (I) 
第10週
 11/26  電路設計與訊號擷取 (II)
Circuit design and signal acquisition (II) 
第11週
 12/03  訊號處理與訊號型態辨識 (I)
Signal processing and pattern recognition (I) 
第12週
 12/10  訊號處理與訊號型態辨識 (II)
Signal processing and pattern recognition (II) 
第13週
 12/17  小型機器手臂組裝與控制
Fabrication and control of a small robotic manipulator 
第14週
 12/24  應用EOG訊號控制機器手臂移動
Applying EOG for controlling a robotic manipulator to perform movement tasks 
第15週
 12/31  應用EMG訊號控制機器手臂及取物件
Applying EMG for controlling a robotic manipulator to perform the grasping task 
第16週
 1/07  期末報告簡報
Final report presentation 
第17週
 1/14  醫療機電控制案例探討 (I): 輪椅控制介面
Medical mechatronics case study I: wheelchair control interface 
第18週
 1/21  醫療機電控制案例探討 (II): 智慧義肢
Medical mechatronics case study II: intelligent prosthetics