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）

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）

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）

(三)假設該加溫器的左側是熱源，右側是用來接觸體外循環的體液，若體液是穩定流動狀態，請說明體液在x方向的溫度變化情形與何種熱傳現象有關。（5分）

(二)以熱傳方程式的解答說明增加熱傳速率的參數（驅動力）與減少熱傳速率的參數（阻力）。（10分）

(一)熱傳導是透過介質的溫差將熱能從高溫傳遞到低溫，如下圖所示為一種平板型加溫器，其熱傳方程式為 q/A = -k×dT/dx，其中 q 為熱傳速率，k 為熱傳導係數（常數），A 為平板的面積，平板厚度 Δx，厚度方向的溫差為 T1-T2（＞0）。請將該一階微分方程式求解。（10 分）

(三)假設在溫度為298 K及1大氣壓下，1.0公升飽和血氧的血液含有0.17公升氧氣（O2）。血液中每一個血紅素可結合4個氧分子，試計算每公升飽和血氧的血液可以溶解多少個氧分子？考慮氧氣為理想氣體且理想氣體常數（R）為8.2×10-2 L atm mol-1 K-1。（5分）

112年 - 112 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#115477

111年 - 111 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#109772

109年 - 109 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#88453

108年 - 108 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#77983

106年 - 106 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#63506

105年 - 105 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#53986

104年 - 104 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#39665

103年 - 103 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#39780

102年 - 102 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#39985

100年 - 100 高等考試_三級_醫學工程：生物輸送原理#40026