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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：29640
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。
全三頁
第
一
頁
一、請說明圖一自外界刺激大小到產生反應，神經訊號傳導途徑過程中：
（每小題 10 分，共 20 分）
在A感覺神經細胞，B運動神經細胞與 C肌肉細胞等可興奮細胞產生生理電氣訊
號（靜止膜電位與動作電位）的產生機制與傳導方式。
在A感覺神經細胞訊號，B運動神經細胞訊號與 C肌肉細胞訊號上如何進行訊號
調變以反應外界刺激強度大小與時間長短，並因應神經細胞與肌肉細胞在功能上
的差異而產生的訊號變化。
圖一 神經訊號傳導途徑示意圖
二、在多數電生理量測或刺激應用中，需以電極與體液或組織接觸，請說明：
在穩定狀況下此電極－電解質介面（electrode-electrolyte interface）存在半電池電
位（half-cell potential）的原因與影響因素。（5分）
為能完成量測電路，需要有一參考電極，請說明使用銀/氯化銀（Ag/AgCl）參考
電極相較於氫氣電極或汞電極之優缺點。（5分）
此電極－電解質介面（electrode-electrolyte interface）的電氣表現可以以圖二(a)的等效電
路來表示，經實際以高阻抗計量測後所得到的阻抗頻率響應圖如圖二(b)所示，試依
此圖型推算等效電路中 Rd，Cd，與 Rs之數值。（10 分）
（a） （b）
（請接第二頁）
圖二(a)電極－電解質介面的等效電路
模型，Ehc：半電池電位，Rd與
Cd為介面極化時的阻抗，Rs為
溶液阻值。
100 k
30 k 10 k
3000
1000
300
100
30
10
Frequcncy. Hz
30 k
10 k
3 k
1 k
300
100
Impedance magnitude.Ω
圖二(b)頻率響應曲線
Rs
Rd
Cd
Ehc
－
+
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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：29640
類 科： 醫學工程
科 目： 醫學儀表及測量
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第
二
頁
MK
B
MKω
m
n
2
ζ
/
s
=
=
三、在感測器的性能量測分析中，通常可分為靜態響應（static response）與動態響應
（dynamic response），前者通常在臨床參數範圍內（此圖中以濃度為例），以不同
濃度的樣本進行量測後，以感測器輸出訊號大小建立一校正曲線（calibration cruve）。
請說明：（每小題 10 分，共 20 分）
如何藉由圖三(a)所示名詞評估不同感測器的效能，請說明下列名詞的定義與評估
方式：
Noise；
LOD；
LOQ；
LOL；
Slope。
圖三(a) 感測器校正曲線評估參數示意圖
針對多數具有時變特性（time varying signal），必須考慮感測器的動態響應，一
般可以常微分方程式（ordinary differential equation）進行動態行為的分析與預測，
試以二階微分方程式 2
2
s
)(
)(
)(
)( d
t
tyd
MtyK
dt
tdy
Btx =−− ，說明如圖三(b)一具有彈性
係數為 Ks的彈簧式壓力換能器（pressure transducer）對於外加質量 M，如
何藉由阻力 B的調整以在施加一 unit step 力量時獲得最佳的動態響應。
圖三(b) 壓力換能器之動態響應評估
（請接第三頁）
y(t)
Input x(t)
s
Slope K
K1
=
Output y(t)
output
displacement
0
Input
force x(t)
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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：29640
類 科： 醫學工程
科 目： 醫學儀表及測量
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第
三
頁
四、針對生理電氣訊號的微弱、低頻與易受干擾等特性，請說明：
（每小題 10 分，共 20 分）
一理想生理放大器所應具備的電氣特性，與使用實際放大器時所遭遇的問題與克
服方法。
在使用非侵入式電極貼片量測生理訊號（如肌電圖或眼電圖）時，因電極介面存
在直流半電池電位（half cell potential）的影響，若直接放大輸入訊號易造成放大器的
輸出飽和，試請設計如圖四之一放大倍率為 10 的反相放大器電路，以移除疊加於 ± 1 V
訊號上的 ± 5 V 直流偏壓（offset），請推導 vo = f（vi , vb）之函數式並計算出 Rb, Rf。
圖四 反相放大器電路
五、
請說明臺灣現行醫療器材查驗登記法規中，如何進行醫療器材的分類管理。
（5分）
針對醫療儀器的電性安全，一般國際間多以 ISO 60601-1 國際標準進行電性安全
評估（美國以 AAMI ES-1），其用意在於避免因為錯誤電流或漏電流對人體（患
者與其周圍的照護人員）產生不必要的傷害，請說明：（15 分）
因巨電殛（macro shock）與微電殛（micro shock）的成因差異與影響。
影響這些傷害的主要因素。
針對這些不同可能傷害的阻絕設計方法。
(b)
(a)
vi
+15 V
5 kΩ
–15 V
Rb
v
b
+
-
Rf
vo
+10
0
–10
vi+ v
b
/
2
vo
Time
vi
Voltage. V
Ri
10 kΩ