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

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）

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）

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