主題領域 PBL 課程發展團隊

HS-01醫用智慧系統與電子感測晶片整合設計

主持人/學校：劉堂傑教授/逢甲大學電子系

內容簡介：本課程模組主要聚焦於智慧醫療與照護的情境，整合感測器與人工智慧(AI)技術，融入於虛擬實境(AR/VR)的沉浸式環境中，將AI技術導入智慧生醫影像的創新應用。

執行亮點：

1. 以肝癌症手術與治療的訓練為應用場景，試圖訓練學生以本有的工程技術將醫院常用的醫學影像，例如電腦斷層（CT）及核磁共振（MRI）等常規設備掃描出來的醫療檔案進行三維重建，然後組合成3D虛擬實境影像。
2. 再透過HTC COSMOS/VIVE系統與UNITY程式開發進行定位資訊與影像資料的處理，在虛擬空間中呈現身歷其境的感覺醫療資訊與生理組織檢視系統。

HS-02智慧健康微感測系統

主持人/學校：黃念祖副教授/國立臺灣大學電機系

內容簡介：本課程將先介紹目前生醫檢測技術上之微感測器的設計、製程及用於生醫樣本上所需考量的問題，接著會介紹微流道晶片的設計及製程，最後將說明微流道晶片整合感測器的設計考量  及實際例子，並探討未來的發展方向。

執行亮點：

1. 搭配有限元素分析軟體進行微流道及微感測器進行設計優化，及效能分析模擬。
2. 本課程將會安排無塵室參訪，使學生了解目前無塵室製程設備可應用於微感測晶片製程的種類及可能遇到的問題。
3. 以開放學習為原則，規劃將本課程模組部份內容錄製成 OCW數位教材，期望這些影音教材可提供學生自學之用，以突破實體課堂之限制。

HS-03低功耗線性及切換式穩壓器設計

主持人/學校：洪崇智教授/國立陽明交通大學電機系

內容簡介：本模組強調用於穿戴式或植入式醫療裝置之電源管理晶片介紹，尤其著重在低功率的電源管理設計。

執行亮點：

1. 介紹電源管理積體電路設計中的穩定度、穩壓能力等問題，並討論可行的解決方案。
2. 以線性穩壓器以及交換式穩壓器為主軸，提出相關的理論、技術說明，最後以電路模擬的實驗進行輔助，以達到理論與實務並重的功效。

HS-04能源擷取電路設計

主持人/學校：陳柏宏教授 /國立陽明交通大學電子所

內容簡介：本模組強調用於穿戴式裝置、醫療電子裝置及物聯網裝置的綠能擷取晶片技術平台，著重介紹電源管理晶片原理、驅動電路、低功率回授電路、啟動電路及最大功率追蹤電路等。

執行亮點：

1. 介紹能源擷取電路的關鍵子電路技術，包含最大功率追蹤、啟動電路、低功率電源積體電路設計及低功率回授電路設計，並設計最大功率追蹤電路實驗教材，以電路模擬方式強化同學實作能力。
2. PBL以最大功率追蹤電路為例，讓同學們學習各種實現方式，並針對應用情境分析出適當的電路架構，並進行模擬。

HS-05智慧感測晶片之類比數位轉換電路

主持人/學校：鍾勇輝副教授/國立臺灣科技大學電子系

內容簡介：本模組將規劃完整的介紹、入門課程模組，協助學界的教授們在培養智慧晶片電路設計領域的學生時，可以深入淺出地讓學生理解低功耗類比數位轉換器在智慧感測晶片中的角色與設計重點。

執行亮點：

1. 引導學生探討類比數位轉換電路在智慧感測晶片中的設計概念與提升其電路實作能力，並強化修課同學的實務經驗。
2. 引導學生思考類比數位轉換電路設計步驟，由系統規格來定義子電路的相關電路參數。經由上而下的設計流程(Top-down design flow)，減少設計過程中的試誤次數。

HS-06智慧健康之感測器及感測電路設計與實作

主持人/學校：江政達教授/國立嘉義大學電機系

內容簡介：本模組強調於用於智慧健康之感測器與智慧健康晶片系統的相關技術介紹，尤其著重在智慧健康之感測器及感測電路設計與實作，另外我們規劃將這些基礎概念導入晶片及硬體設計的設計流程，進行智慧健康之感測器及感測電路設計與實作練習。

執行亮點：

1. 藉由智慧健康感測應用的實例介紹，帶領同學了解其中用於智慧健康之感測器原理，輔以實驗課程以引導學生從實作中探討問題。
2. 課堂上與同學互動式指導與討論，強化修課同學的實務經驗與實作能力。
3. 已完成所有教材(實驗投影片、實驗手冊)之編撰，教材包含基本章節四章與選用章節兩章，共計六章，每項實驗都有錄製實驗示範影片。

HS-07健康促進應用開發專題

主持人/學校：薛雅馨副教授/國立雲林科技大學電子系

內容簡介：本模組將引導學生從中高齡者、上班族、失智者、亞健康者等族群之所面臨到個身體狀況問題，以健康促進為主軸切入。促使進行相關之應用發想，並進而引入感測器、電路設計、程式設計、APP開發、AI應用等概念。促使同學可以從中整合開發其專題作品。

執行亮點：

1. 以設計思考方式引導學生，培養溝通能力、團隊合作能力、反思能力、問題解決能力與創造力等能力。
2. 導入設計、運動、復健、醫學等各跨領域專家的知識，讓學生了解實際族群與場域應用需求案例。
3. 健康促進應用開發專題以銀髮族體適能之上肢訓練為PBL範例，將技術實作範例放入Edge AI平台，讓未來推廣的教師可以引用。

HS-08基因資訊探勘與序列比對晶片設計

主持人/學校：楊家驤教授/國立臺灣大學電子所

內容簡介：本課程(模組)會深入淺出帶領同學了解基因資料分析中的基本資料格式以及各個流程。從前端Mapping的FM-index與Smith-Waterman演算法，到後端的Pair Hidden Markov Model與Genotyping演算法。讓同學們使用C++進行軟體模擬，並使用可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)與晶片實現。

執行亮點：

1. 第一年開發時即設計完成實驗與實際驗證流程與結果。
2. 透過問題導向實作的方式使學生可以跨領域學習生物資訊學和晶片設計知識。
3. 課程助教會先建立好所需週邊介面有效縮短環境創建和驗證時間。
4. 製作背景知識以及實驗流程投影片可供同學作為參考。

HS-09硬體計算在生物資訊學上的應用

主持人/學校：盧奕璋教授/國立臺灣大學電子所

內容簡介：本模組課程將深入介紹BLAST當中各個步驟的功能，解釋如何利用硬體計算的方式來進行加速。

執行亮點：

1. 授課內容可分為三部分：一是生物資訊學的介紹、二是硬體計算的技術、三是實作的部分。彼此雖有連續性，但針對不同專長的同學，可以有更為彈性的選擇。
2. 帶領電機系學生進入硬體計算領域，並以跨領域的序列比對技術為例，讓同學瞭解如何使用硬體計算來加快計算速度，進而可以提供即時有效的資訊，來改善醫療服務與公衛措施的品質。
3. 加入與Covid-19相關的資訊於Lecture 1，提升電機系同學對生物資訊學此一跨領域知識的關注。