有關霧氣顆粒（aerosol particle）在呼吸道沉積的物理原理，下列敘述何者錯誤？

本題觀念：

本題考的是霧氣顆粒在呼吸道沉積的三大物理機轉與各機轉對應的粒徑範圍。這是呼吸治療的基礎物理學，直接影響藥物遞送策略。

選項分析

(A) 大於 5 μm 的顆粒常因慣性沖擊氣道而沉積 ✅ 正確。慣性衝擊（inertial impaction）：大顆粒因慣性無法隨氣流轉彎，撞擊上呼吸道與大氣道壁沉積。

(B) 1～5 μm 的顆粒常因重力而沉澱 ✅ 正確。重力沉降（gravitational sedimentation）：中等粒徑顆粒在小氣道與肺泡管中因重力緩慢沉落，需要足夠停留時間。

(C) 小於 3 μm 的顆粒常因布朗擴散而沉積 ✅ 正確。布朗擴散（Brownian diffusion）：極小顆粒因氣體分子碰撞做隨機運動，接觸肺泡壁而沉積。此機轉對 < 0.5 μm 甚至 < 1 μm 顆粒最顯著。

(D) 0.1～0.5 μm 的顆粒常因顆粒小而自然沉積在肺部 ❌ 錯誤。0.1-0.5 μm 恰好落在「沉積最少」的範圍——太小無法有效重力沉降，布朗擴散效率又低（效率在 < 0.1 μm 才高），大部分會隨呼氣被帶出肺部而非沉積。「因顆粒小而自然沉積」的說法不符物理事實。

答案解析

答案為 (D)。0.1-0.5 μm 是所謂的「沉積谷底（deposition minimum）」，三種機轉對此粒徑都不太有效，多數顆粒被呼出而非沉積。

核心知識點

• 慣性衝擊：> 5 μm，上呼吸道/大氣道
• 重力沉降：1-5 μm，小氣道/肺泡管（需停留時間）
• 布朗擴散：< 0.5 μm（尤其 < 0.1 μm），肺泡區
• 沉積最少帶：0.1-0.5 μm（多被呼出）
• 治療最佳粒徑：1-5 μm（可到達下呼吸道並沉積）

參考資料

1. Aerosol Particle Deposition Mechanisms - Wikipedia
2. Respiratory Therapy Zone - Aerosol Deposition Physics