課程資訊
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
 
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
 
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
 
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

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
 
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。
 
評量方式
(僅供參考)
   
課程進度
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