課程名稱 |
生醫波動力學 Biomedical Wave Propagation |
開課學期 |
107-2 |
授課對象 |
工學院 醫學工程學研究所 |
授課教師 |
施博仁 |
課號 |
DBME7058 |
課程識別碼 |
528 M1900 |
班次 |
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學分 |
3.0 |
全/半年 |
半年 |
必/選修 |
選修 |
上課時間 |
星期三2,3,4(9:10~12:10) |
上課地點 |
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備註 |
本課程中文授課,使用英文教科書。教室:永齡館438室。 總人數上限:16人 |
Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1072DBME7058_ |
課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
生物波動力學是研習生物體中波傳遞動態問題的基礎課程,內容闡述了應力波在軟介質中的波傳現象與數學解析。醫學中很多量測的技術,均是透過量測波的訊號,而產生定位或影像。由於波傳的技術是更高階的物理量,所以課程中先以工程數學的偏微分方程式為基礎,進階探討彈性力學,並推導所需之基本方程式,最後以論文探索方式,介紹醫學常見的非線性波傳議題。課程初期探討薄膜和一維桿件為例,說明波傳的基本特性及數學解析方法。以連續體的理論模型為基礎建立三維波傳問題的控制方程式,以及解析方法和動態問題基本特性探討。以平面簡諧波為例,說明了其在無窮域及半平面的波傳和兩平面間的波導現象。最後,在透過討論的方式,了解非線性波的的各類特徵。經過學期的訓練,同學對於使用波傳特性,和進階獲得的應用性知識,有助於理解醫學儀器操作和使用的範圍和限制。 |
課程目標 |
認識動態問題,包含基本數學知識、應用範疇和訊號特徵的辨識。將介紹波動力學於固體中的傳播,再進階到軟介質中的傳播。其中參數的增加和改變,邊界條件的設計,外加載重的狀況,其細節的定義對於未來掌握關鍵參數至關重要。波動物理特徵的判別和定義,特別是希望將生醫的波動特徵,應用於大數據使用上有極大的意義。 |
課程要求 |
建議先修課程: 工程數學 |
預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
另約時間 |
指定閱讀 |
“Wave Propagation in Elastic Solids”, J. D. Achenbach, North-Holland Publication Company, 1973. |
參考書目 |
“Wave Motion in Elastic Solids”, K. F. Graff, Ohio State University Press, 1975.
“The Theory of Elastic Waves and Waveguides”, J. Miklowitz, North-Holland Publication Company, 1978.
其他指定的 paper 閱讀。
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評量方式 (僅供參考) |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
第1週 |
2/20 |
Introduction
本所核心能力:2, 4 |
第2週 |
2/27 |
Fundamental partial differential equations
本所核心能力:1, 2, 4 |
第3週 |
3/06 |
Modal analysis in membrane and its limitation
本所核心能力:2, 3, 4 |
第4週 |
3/13 |
One dimensional problem and application
本所核心能力:2, 3, 4 |
第5週 |
3/20 |
Elastodynamic theory (I, the constitutive equation and the reciprocal identity)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第6週 |
3/27 |
Elastodynamic theory (II, the scalar and vector potentials)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第7週 |
4/03 |
自學 Elastic waves in an unbounded medium (I, plane waves)
(春假停課)本所核心能力:2, 4 |
第8週 |
4/10 |
Plane harmonic waves in half-spaces (I, jointed half-spaces)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第9週 |
4/17 |
Midterm |
第10週 |
4/24 |
Plane harmonic waves in half-spaces (II, the free surface reflection and phenomenon)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第11週 |
5/01 |
Elastic waves in an unbounded medium (II, two-dimensional waves)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第12週 |
5/08 |
Plane harmonic waves in half-spaces (III, application discussion) (上課討論,不提供筆記)
本所核心能力:2, 3 |
第13週 |
5/15 |
Harmonic waves in waveguides (I, the frequency spectrum)
本所核心能力:2, 4 |
第14週 |
5/22 |
Harmonic waves in waveguides (II, application discussion)
本所核心能力:2, 4 |
第15週 |
5/29 |
Rayleigh waves
本所核心能力:2, 4 |
第16週 |
6/05 |
Nonlinear waves (porous medium)
本所核心能力:2, 3, 4 |
第17週 |
6/12 |
Waves application
本所核心能力:2, 3, 4 |
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