109年 - 109 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#88453

試卷資訊

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申論題 (7)

⑴請標示下圖剪切速率（shear rate）與剪切應力（shear stress）的關係圖中，曲線(a)～(e)各代表何種流體（Newtonian, Dilatant, Pseudoplastic, Bingham plastic, Casson）？（15分）

⑵請說明人體血流以何種流體形式描述較為適當？理由為何？（5分）

二、就上皮細胞（epithelia cell）而言，溶質（solute）可能藉由擴散直接通過細胞膜，但通透性（permeability）依分子大小及結構而有所不同。例如小分子氣體分子有較高通透性；對不帶電荷的極性分子通透性隨分子量增加而減少。但帶電荷的分子則幾乎無通透性，主要因為帶電荷分子在細胞膜與溶液間的分配係數（partition coefficient, φ）極低，而通透係數（permeability coefficient, P）又正比於分配係數P= Dφ/L（Eq. 1）。其中D 為擴散係數（Diffusion coefficient）；L為膜厚度（thickness of membrane）。假設此一擴散現象為穩態（steady state）、一維方向（one direction），試推導出上列公式（Eq. 1）。P於此定義為膜內外每單位濃度差的擴散通量（flux of diffusion per unit concentration difference across the membrane）。（15分）（提示：穩態、一維擴散方程式）

三、當以全身性方式給藥（systemic delivery of drug）治療特定組織內基因（target gene in tissues）時，請寫出藥物傳遞過程中可能會遇到的三種瓶頸障礙（barriers）。（15分） Shear rate S h e ar stress

四、剛跑完馬拉松的選手如果體溫為39℃，走入一家室溫為28℃咖啡店，若此時空氣流速（air flow）為1 m s^-1，熱交換係數（heat-transfer coefficient）為16 W m^-2 K^-1。則在此選手身上因對流（forced convention）產生的熱流量（heat flux）為何？（12分）

五、利用Shell balance概念，即[累積量（Accumulation）=進量（in）–出量（out）+產生量（Generation）]理論推導的模擬公式，在設計儀器時常用以評估操作條件與效能間的關係。請分別寫出如下圖薄膜型血氧機（blood gas oxygenator）在流速不變的狀況下，血液及氧氣的shell balance公式。（20分） [提示：需考慮氧氣與血紅素（hemoglobin）的結合量]

六、根據下表的數據，若A與B為反應物、C為產物，則反應速率式對A與B濃度而言各為幾次方？又反應速率常數為何（需含單位）？（18分） A + B →C （提示：反應速率方程式）