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109年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
醫學工程
科 目
：
生物輸送原理
考試時間
：
2
小時
座號
：
※注意：禁止使用電子計算器。
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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
374
6
0
頁次：
2
－
1
一、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）
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
Shear
st
r
ess
代號：
37460
頁次：
2
－
2
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
Initial concentration of A (M) Initial concentration of B (M) Initial rate (M s-1)
1.0 1.0 510-7
2.0 1.0 2.0 10-6
1.0 3.0 4.5 10-6
（提示：反應速率方程式）
X
+∆
X
X
Q
g
out
, C
g
out
blood
Qb
in
, Cb
in
Qg
in
, Cg
in
gas
Q
b
out
, C
b
out