高考申論題
113年
[醫學工程] 醫學儀表及測量
第 一 題
📖 題組：
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（O2 saturation）；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。
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（O2 saturation）；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。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
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）
思路引導 VIP
面對此題，應先將題幹中龐雜的生化分子進行「分類」（血氣酸鹼、血液組成/光學、電解質、代謝物），接著針對每一類別列出對應的「感測器種類」（如安培計、電位計、光學感測、酵素電極）與其「核心轉換原理」。答題時條理分明地配對分子與感測技術是拿分關鍵，並適當點出相關定律（如能斯特方程式、比爾-朗伯定律）。
小題 (二)
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）
思路引導 VIP
作答本題時，首先應聯想血糖感測器的電化學核心原理，即『葡萄糖氧化酶（GOx）催化機制』，並依序推演第一代（依賴氧）、第二代（電子傳遞介體 Mediator）、第三代（直接電子傳遞 DET）的技術演進以解決干擾與氧氣依賴問題。針對植入式感測器，則需轉換至『生醫材料與組織工程』視角，點出生物相容性、異物反應（FBR）、長期穩定性與微型化等工程挑戰。