民國111年 高考三級 醫學工程 生物輸送原理收錄考選部官方試題，共 5 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
設置一薄膜處於純水與蛋白質混合溶液之介面，整體系統為37℃，如下 圖所示。薄膜的孔隙尺寸相等於一分子量（Molecular weight, MW） 100,000 Da 的球形分子大小。蛋白質混合液中包含A 分子（[A] = 50 g/L, MWA = 80,000 Da）、B 分子（[B] = 60 g/L, MWB = 150,000 Da）及C 分子 （[C] = 80 g/L, MWC = 450,000 Da）。假設該蛋白質溶液為理想溶液，請問： （每小題10 分，共20 分） 蛋白質溶液所產生的滲透壓（Osmotic pressure）為多少mmHg？ 若在一段時間後該薄膜的孔洞完全堵塞，請問此時的蛋白質溶液之滲 透壓變為多少mmHg？
一長度為5 m 的鋼管A 之內徑（ID）為0.02 m，外徑（OD）為0.04 m， 熱傳導度（Thermal conductivity）為25 W/m•K。為了避免管內的熱量 流失，在鋼管A 的外層包覆了一層厚度為0.01 m 的隔熱材料B，其熱 傳導度為0.1 W/m•K。若鋼管A 的內壁溫度為500 K，材料B 的外壁 溫度為150 K，如下圖所示，請計算：（每小題10 分，共20 分） 此系統的熱損失速率為何？ 材料A 與B 之介面溫度為何？
關於在微血管壁上的血液／體液進出情形： 請敘述所有作用在微血管壁上造成體液進出血管的應力，（4 分）並在 下方微血管截面圖上標示出該應力方向。（4 分） 利用將微血管壁的多孔結構視為一系列直徑為7 nm 的平行圓柱。給 定體內微血管的總表面積為600 m2，壁上孔洞表面積為其1/1000，微 血管壁的厚度為0.5 m，孔洞曲折度（Tortuosity）為2，微血管壁的 平均總過濾壓力（Mean net filtration pressure）或其有效壓力降為 0.5 mmHg。在假設血液為牛頓流體，黏度為1.2 cP 的情形下，請計算： 微血管的水力傳導度（Hydraulic conductance）。請以m2 sec/kg 為單 位作答。（6 分） 淨過濾流速（Net filtration rate）。請以mL/min 為單位作答。（6 分）
小明在手臂肌肉上注射了藥物A，之後藥物從注射點向周圍組織擴散。 假設擴散行為僅在一維方向（X 方向）發生，且其擴散係數為DA，另藥 物在擴散當中亦同時會與組織成分發生反應，其反應為一階函數，反應 速率常數為k。 假設整體輸送系統為一不可壓縮之流體（incompressible fluid），請推 導該藥物濃度（CA）對於位置（x）與時間（t）關係的質量守恆方程 式。推導過程中請詳細說明「項次處置方式」與「題目中之假設情形」 之關係。（7 分） [提示公式]： / m A A A A D C DC Dt （ m A 為反應速率項） 假設藥物A 於注射點處（X = 0）之濃度（C0）維持恆定（即注射點處 之藥物量>>擴散出去之藥物量），請列出可能之邊界條件（Boundary conditions）。（6 分） 根據 與 之結果，請推導在穩態（Steady state）的情形下，藥物濃 度的表示為何？（7 分）
血液以5000 mL/min 的流速（Qblood）通過一37℃薄膜充氧器，進入時血 液中的氧氣分壓（pO2）為20 mmHg，離開時血液中的氧氣分壓為 110 mmHg，給定在37℃時血液的亨利常數（Henry’s constant；HOxygen） 為0.74 mmHg/ M，血紅蛋白飽和氧濃度（C’SAT）為8800 M。請計算在 該系統中的氧氣輸送流率（Qoxygen）？請以 mol/sec 為單位作答。（20 分） [提示]：氧氣於血液中的量包含直接溶於血漿中的量及與血紅素 （hemoglobin）結合的量。 pO2 （mmHg） 血紅蛋白飽和比例 （Fractional Hemoglobin saturation）Y(pO2) 0.098 0.351 0.580 0.732 0.821 0.890 0.901 0.942 0.952 0.970 0.982 0.991