2025年大学《整合科学》专业题库—— 机械工程与生物学的交叉研究.docxVIP

2025年大学《整合科学》专业题库——机械工程与生物学的交叉研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分）

1.下列哪项技术主要用于观察活细胞内的超微结构？

A.光学显微镜

B.扫描电子显微镜

C.透射电子显微镜

D.超声波成像

2.细胞在受到机械拉伸时，其变形主要依赖于哪种结构？

A.细胞核

B.细胞膜和细胞骨架

C.内质网

D.高尔基体

3.人工心脏瓣膜需要具备良好的生物相容性和耐久性，这主要涉及到哪两个领域的知识交叉？

A.材料科学与生物力学

B.控制理论与医学影像

C.机器人技术与组织工程

D.流体力学与神经科学

4.仿生机器人模仿壁虎的吸附能力，其关键技术原理来自于：

A.生物材料的力学特性

B.流体动力学的连续性方程

C.电路的欧姆定律

D.遗传算法的进化思想

5.在组织工程中，用于细胞生长的三维支架材料，其最重要的性能之一是：

A.导电性

B.透光性

C.力学性能与生物相容性

D.磁响应性

6.测量血管中血液流速时，常利用到的流体力学原理是：

A.牛顿第二定律

B.阿基米德原理

C.伯努利方程

D.热力学第一定律

7.下列哪项不属于生物医学成像设备中涉及的关键机械工程问题？

A.成像探头的结构设计与制造

B.活体环境下的设备散热问题

C.人工晶状体的光学材料选择

D.医疗机器人的运动学规划

8.自愈合材料在生物医学植入物中的应用主要目的是解决：

A.材料成本过高的问题

B.植入物与人体组织之间的界面结合问题

C.植入物在体内降解速度过快的问题

D.植入物对外界电磁场的干扰问题

9.利用有限元分析（FEA）模拟关节软骨在受力时的应力分布，这属于哪个领域的应用？

A.计算机图形学

B.信号处理

C.生物力学

D.控制论

10.细胞培养皿底部进行微图案化处理，主要是为了：

A.增加细胞培养皿的重量

B.改善细胞在培养皿上的附着和生长行为

C.提高培养皿的透光率

D.方便后续的细胞收集

二、填空题（每空1分，共15分）

1.生物力学是研究______与______相互作用的科学。

2.仿生学的研究目标是模仿生物系统的______、______和______等。

3.组织工程旨在利用______、______和______构建或修复受损组织。

4.流体在管道中流动时，流速越快的地方，其压强通常______。

5.用于测量材料微小变形的仪器，如引伸计，其核心原理基于______。

6.人工心脏需要精确控制血流的______和______，这涉及到______领域的技术。

7.模拟肌肉收缩的仿生驱动器，通常需要利用具有______特性的材料或结构。

8.在设计用于微创手术的机器人时，需要考虑其______、______和______等特性。

三、简答题（每题5分，共20分）

1.简述细胞骨架在维持细胞形状和抵抗机械应力中的作用。

2.比较一下流体力学在血液流动研究中的应用与在航空航天领域中的应用有哪些相似之处。

3.解释什么是“生物相容性”，并列举至少三个在医疗器械中确保生物相容性的关键考虑因素。

4.简述仿生设计在开发新型人工关节方面的潜在优势。

四、论述题（每题10分，共20分）

1.论述机械刺激（如拉伸、压缩）对细胞行为（如增殖、分化、凋亡）的影响机制，并举例说明这些机制在组织再生或疾病治疗中的潜在应用。

2.以一种具体的生物医学植入物（如人工血管、骨植入物或植入式传感器）为例，详细分析其设计中需要综合考虑的机械工程与生物学因素，并讨论当前设计中面临的主要挑战及可能的改进方向。

试卷答案

一、选择题

1.C

2.B

3.A

4.A

5.C

6.C

7.D

8.B

9.C

10.B

二、填空题

1.生命系统，力学因素

2.形态，结构，功能

3.生物材料，细胞，生长因子

4.越低

5.应变测量

6.流量，方向，控制论

7.力学响应（或：形变、收缩）

8.灵敏度，精度，微创

三、简答题

1.细胞骨架由微管、微丝和中间纤维构成，它们形成网状结构，为细胞提供内部支撑，维持其基本形态。同时，细胞骨架能够主动适应外部机械载荷