高考申論題
111年
[醫學工程] 醫學儀表及測量
第 一 題
一、有位醫療人員將腦波圖儀的電極安裝在病患頭部，測量腦波以便進行睡眠研究，該醫療人員不慎使用兩種不同形式的電極，其中一種電極阻抗為 1500 Ω，另一種電極阻抗為 4500 Ω；共同接地電極阻抗則為 2500 Ω。假設此腦波圖儀之輸入阻抗為 10 MΩ與共模拒斥比（CMRR）為 80 dB，此外流經病患的耦合電力信號位移電流（power line displacement current）為 300 nA，和病患腦波電壓信號為 10 V。請計算所造成的共模信號值和電極阻抗不一致所造成電力干擾信號值，並分別說明是否會對腦波信號分析有影響。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
這是一道經典的生醫儀表干擾分析題。看到此題，應立即聯想生醫訊號量測的「位移電流干擾模型」：首先，利用位移電流流經接地阻抗計算出人體產生的共模電壓（Vcm）；其次，透過電壓分配定理，推導電極阻抗不匹配（ΔZ）如何將此共模電壓轉換為差模干擾訊號。最後，評估影響時，需將計算出的雜訊振幅與 10 μV 的腦波信號進行比較，並結合放大器本身的 CMRR 限制以及睡眠腦波（主要為低頻 0.5~30 Hz）的頻譜特性來進行綜合論述。
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【解題思路】利用生醫放大器的位移電流干擾模型，先由接地阻抗求出人體共模電壓，再依據電壓分配定理與阻抗不匹配公式推導轉換後的差動干擾，最後透過訊雜比與頻譜特性評估影響。 【詳解】 已知條件整理：
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