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113年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
醫學工程
科 目
：
醫學儀表及測量
考試時間
：
2
小時
座號
：
※注意：可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
36440
頁次：
3
－
1
一、請就量測原理與電生理學回答下列問題：
請說明可興奮性細胞在靜止狀態（resting state）下，依 Goldman-
Hodgkin-Katz Equation 建立靜止膜電位（resting membrane potential）
的機制與影響因素。（5分）
請說明在適當刺激強度下，在可興奮性細胞細胞膜上產生動作電位
（action potential）的主要機制與畫出一個動作電位中的主要離子通道
電流變化引起的膜電位波型。（5分）
上述動作電位的機制在心臟組織細胞的活動，經由體表電極的量測紀
錄，稱為體表心電圖或心電圖（ECG），請說明如何利用電極貼片與導
程連接進行心電圖的量測，以獲得 Lead I、II、III 與aVR、aVL、與
aVF 等六個正面（the frontal-plane）的心電圖訊號與其等效電路連接。
（10 分）
在心電圖的量測中，可能產生的誤差來源有那些？通常可以透過那些
方法來降低可能的干擾？（5分）
二、臨床上需要針對身體內的一些化學或生物分子進行量測，所謂化學感測
器或生物感測器即是利用化學或物理原理，經過分子辨識或選擇性機制
將特定的分子濃度轉換為有等量相關的電訊號，以進行後續的分析與疾
病診斷與治療。特別是在加護病房中急重症患者的血液生化檢測如酸鹼
值（pH）、血氣分壓濃度（PO2、PCO2）、血容比（hematocrit）、總血紅
蛋白（total hemoglobin）、飽和血氧（O2saturation）；電解質如鈉（Na+）、
鉀（K+）、鈣（Ca2+）、氯（Cl-）等離子濃度；代謝分子如血糖（glucose）、
乳酸（lactate）、肌酸酐（creatinine）、尿素（urea）等。
請就可用於上述提到不同生物分子檢測種類特性的生物感測器的原
理與感測器種類。（5分）
在目前市場上除了常見的血糖試片使用外，逐漸有植入連續血糖感測
系統的使用，請就血糖感測器的設計原理，說明在對於葡萄糖分子的
量測上生物辨識層的設計原理與改善沿革，（5分）對於植入式感測器
所需注意的重點。（5分）
代號：
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頁次：
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三、生醫電子量測儀表中經常需要前端的類比訊號處理介面電路，例如以運
算放大器（OPamplifier）進行生理訊號的放大與處理。請就下圖運算放
大器的等效電路模型。
試以圖-a 運算放大器的等效模型中的參數，說明一理想放大器具有的
規格特性。（5分）
在電生理訊號的前極放大量測應用中（如 EMG、EOG 等），如圖-b 因
電極存在的介面半電池電位（half-cell potential）造成 DC offset 為5v，
實際生理電位為 1v，試以一放大倍率（A 10 ）的反相放大器電路
設計中的 Rf與Rb數值，以消除 DC offset 且不飽和 OPAmp 的輸出。
（5分）
在評估運算放大器的性能與介面電路的規格匹配時，面對高輸出阻抗
的訊號源，上題所選用的單一反相放大電路因輸入阻抗過低而不適
用，解決的方案為由兩個輸入源的隨藕器（voltage follower）與一個差
動放大器組成的 3-OPAmp 儀表放大器（instrumentation amplifier）。請
劃出此 3-OPAmp 的電路與說明其優點。（10 分）
圖-a 運算放大器等效電路模型與電路參數（輸入端 v1,v2,Rd，輸出端 vo,
Ro, z）；放大器 A（gain）、BW（bandwidth）。圖-b Summing 放大器。
四、生醫資訊（biomedical informatics）著重於運用電腦科技來協助取得、組
織、儲存、分析、管理與使用生物、醫學、醫療上的資訊，以改善醫療
與生活品質。這個領域主要包含生物資訊（bio-informatics）與醫療資訊
（medical informatics）兩大應用領域。醫療資訊系統涉及醫院內部的組織
結構、管理模式、臨床作業流程及電腦軟硬體的規劃與應用，需要有較
科學化、系統化的開發方法與較工程化的開發步驟。
請說明這兩大領域的重點差異。（5分）
衛生福利部規劃整合該部 8司3署的重點服務內容，將透過「醫療
公衛數位基礎工程計畫」，「次世代醫療資訊系統計畫」，推動
「data for health」，請申論這三項計畫對醫療資訊系統與其加值應用的
重要內容與預期效益。（15 分）
v
1
v
2
R
d
R
o
R
b
kΩ
kΩ
10
kΩ
R
i
R
f
v
o
v
b
v
i
5
kΩ
圖
-
a
圖
-
b
+15 V
-
15 V
-
-
+
+
A
(
v
2-
v
1
)
v
o
代號：
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五、請回答下列問題：（10 分）
請就醫療儀器的風險分析標準方法「醫療器材風險管理」（ISO14971：
2019）進行安全防護設計基本概念說明。
有鑑於醫院資訊安全對醫療服務的重要性日益重要，新近衛生福利
部依資通安全責任等級分級辦法，公告醫院資通系統實施各項資安
防護基準作為實施之依據，「衛生福利部醫療領域資通系統資安防
護基準」試請說明相關醫療儀器資通系統與其他支援設施資通系統
的名詞定義：
⑴資安列管醫療儀器
⑵醫療資訊系統（healthcare information system, HIS）
⑶醫療影像儲傳系統（picture archiving and communication system,
PACS）
⑷醫療儀器資通系統
⑸醫療物聯網裝置（the internet of medical things, IoMT）
參酌 ISO 27001 資訊安全管理系統之方法論及 ISO/IEC 27005 2011 資
訊安全風險管理之機制，衛生福利部進一步制定「醫療領域關鍵基礎
設施―醫療儀器資產盤點及風險評估實作指引」作為風險評估框架。
試請就風險管理架構說明對應的管理原則、框架與過程。（10 分）