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100年公務人員高等考試三級考試試題 代號：38260
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：
可以使用電子計算器。
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。
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一、腔室分析（compartmental analysis）常用於描述生理系統內物質輸送現象，最常被
採用的是以兩腔室模式（two compartment model）來分析。請用兩腔室模式描述以
靜脈注射（intravenous injection）方式，一次快速注射藥劑 500 mg 進入人體後，不
同時間下血液中的藥物濃度（也代表體內濃度）。假設藥物在人體內由肝臟代謝排出，
且假設代謝速率是一級動力式（first order kinetics），請寫出此兩腔室相對應的微分
方程式。（15 分）
二、假設血紅素在血液中的有效水合半徑是 31 埃（ ），血紅素的擴散係數D（diffusivity）
可以用下列式子估算D=kT/f，其中k是波茲曼常數為 1.38×10
o
A-16 erg/K、T是絕對溫度
、f是Stoke摩擦係數。若在室溫 25℃下，血液的黏度為 0.01 g/cm-s，那麼血紅素在
血液中的擴散係數是多少？（15 分）
三、葡萄糖的發酵方程式如下：
C6H12O6 + a NH3 b CH
1.74N0.2O0.45(yeast) + c C2H5OH + d C3H8O3 + e CO2 + f H2O
若已知 d = 0.12c，f = 0.08d，請問：
此系統中有多少個變數？（3分）
此系統中有多少個方程式？（4分）
此系統中有多少個自由度？（3分）
四、肺泡（Alveoli）是氧氣與二氧化碳交換的場所，若把肺泡膜視為均質膜，請寫出氧氣在
肺泡膜的擴散方程式（5分）、相對應的邊界條件（5分）及對應的解析解（analytic
solution）。（10 分）
五、甚麼是雷諾數（Reynolds Number）？（4分）它的物理意義是甚麼？（4分）人體
動脈血管與靜脈血管中的雷諾數範圍是多少？（7分）
六、請畫出血液在全身體內流動的分布圖，例如心、肺、腦、軀幹、胃腸道、肝等等之
間的關聯。（15 分）
七、請問要如何量血液中黏度（Viscosity）？（4分）血液中的主要成分有那些？（4分）正常
人的血容比（hematocrit）是多少？（2分）