生物醫學工程學科考試大綱

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科目程式碼：BM

課程結構

課程大綱

A節：工程數學

單元1：線性代數

• 矩陣代數
• 線性方程組
• 特徵值
• 特徵向量

單元2：微積分

• 中值定理
• 積分學定理
• 定積分和反常積分的計算
• 偏導數
• 極大值和極小值
• 多元積分
• 傅立葉級數
• 向量恆等式
• 方向導數
• 線積分
• 面積分
• 體積分
• 斯托克斯定理
• 高斯定理
• 格林定理

單元3：微分方程

• 一階方程（線性與非線性）
• 常係數高階線性微分方程
• 變分法
• 柯西方程
• 尤拉方程
• 初值問題和邊值問題
• 偏微分方程
• 分離變數法

單元4：複變函式

• 解析函式
• 柯西積分定理
• 柯西積分公式
• 泰勒級數
• 洛朗級數
• 留數定理
• 積分解

單元5：機率與統計

• 取樣定理
• 條件機率
• 均值、中位數、眾數、標準差、隨機變數、離散和連續分佈
• 泊松分佈
• 正態分佈
• 二項分佈
• 相關分析
• 迴歸分析

單元6：數值方法

• 非線性代數方程的解法
• 微分方程的單步法和多步法

B節：電路原理

• 電壓和電流源：獨立的、相關的、理想的和實際的
• 電阻、電感、互感和電容的伏安特性
• 直流激勵下RLC電路的暫態分析。
• 基爾霍夫定律，網孔分析和節點分析
• 定理 -疊加定理、戴維南定理、諾頓定理、最大功率傳輸定理和互易定理。
• 交流量的峰值、平均值和有效值；
• 視在功率、有功功率和無功功率；
• 相量分析、阻抗和導納
• 串聯和並聯諧振，
• 軌跡圖
• 用R、L和C元件實現基本濾波器。

C節：訊號與系統

• 連續和離散訊號與系統
• 週期性、非週期性和衝激訊號
• 取樣定理
• 拉普拉斯變換、傅立葉變換和Z變換
• 傳遞函式，一階和二階線性時不變系統的頻率響應
• 系統的衝激響應
• 卷積和相關
• 離散時間系統
• 衝激響應、頻率響應、脈衝傳遞函式、DFT
• IIR和FIR濾波器的基礎知識。

D節：模擬與數位電子技術

• 二極體的特性和應用
• 齊納二極體、BJT和MOSFET
• 電晶體電路的小訊號分析，反饋放大器
• 運算放大器的特性和應用
• 差分放大器、加法器、減法器、積分器、微分器、儀表放大器、緩衝器。
• 組合邏輯電路
• 布林函式的最小化
• IC系列：TTL和CMOS
• 算術電路、比較器
• 施密特觸發器、多諧振盪器、時序電路、觸發器、移位暫存器、定時器和計數器
• 取樣保持電路、多路選擇器
• ADC和DAC的特性（解析度、量化、有效位數、轉換/建立時間）
• 數制基礎，微處理器和微控制器：應用、儲存器和輸入輸出介面；資料採集系統的要素。

E節：測量與控制系統

• SI單位
• 測量中的系統誤差和隨機誤差
• 不確定度的表達 - 精度和精度指標，誤差的傳播
• PMMC、MI和電磁式儀表
• 直流電位器；測量R、L和C的橋路，Q表
• 控制工程基礎
• 系統建模：傳遞函式和狀態空間模型
• 穩定性分析：時域分析和頻域分析

F節：感測器與生物儀器

• 儀器型別 - 電阻式、電容式、電感式、壓電式
• 霍爾效應感測器及相關的訊號調理電路
• 光源和探測器
• LED、光電二極體、雪崩光電二極體 (APD)
• 光敏電阻及其特性
• 磁感應基礎
• 干涉儀-在計量學中的應用
• 光纖感測基礎
• 雷射器基礎
• 生物訊號的起源、性質和型別
• 生理引數感測的原理
• 各種感測器及其特性
• 生物電訊號電極
• 生物電訊號及其特性
• 生物電位放大器，噪聲偽影及其管理
• 生物醫學儀器的電氣隔離（光學和電氣）和安全性
• 生物訊號的產生、採集、訊號調理和分析：ECG、EMG、EEG、EOG、血視網膜圖、PCG、GSR。
• 測量血壓、核心溫度、動脈、靜脈和組織中的體積和流量的原理 - 肺活量、呼吸和心率。

G節：人體解剖學與生理學

• 人體基本構成-肌肉骨骼系統、呼吸系統、迴圈系統、排洩系統、內分泌系統、神經系統、消化系統、神經系統、免疫系統、皮膚系統和生殖系統
• 細胞和分子生物學基礎。

H節：生物力學

• 工程力學
• 硬組織
• 軟組織
• 人體關節和運動
• 生物流體力學

I節：醫學影像系統

• X射線、超聲、CT、MRI、PET、FMRI、SPECT醫學影像的基本物理學和儀器及其特性

J節：生物材料

• 生物材料的基本效能、生物相容性、生物活性、可生物降解材料，基礎
• 植入物和醫療器械、藥物載體、組織支架