全國中小學科展

高級中等學校組

「胃!藥」怎麼做~Lansoprazole一鍋化合成之探討

本研究是關於Lansoprazole一鍋化合成條件之探討。我們先以MBI和CMPTH合成初產物,再分別探討了氧化劑、反應環境以及催化劑對於產率之影響。經過實驗我們得知,過氧化氫為最佳的氧化劑,且在與初產物當量數比為3:1時效果最好。此外,反應環境實驗中, 0℃下、過濾前pH值為9,可使Lansoprazole合成產率最高。至於催化劑實驗,發現甲酸催化效果最佳,且理想催化量為和初產物當量數相同。依實驗結果,我們設計一套環保、經濟的Lansoprazole一鍋化合成法,期待未來可應用於更多Prazole類藥物的合成。

蟲蟲被點穴了—壓迫昆蟲胸部引發麻痺現象的探討

本研究探討壓迫昆蟲胸部引發麻痺(點穴)的現象,透過壓迫蟑螂胸部或單側後足基節肌肉,比較對翻正反射、步足反射與對心臟活動、代謝生理的效應。我們發現壓迫胸神經節及壓迫單側後足基節肌肉,皆可大幅降低翻正反射與步足反應,對未壓迫側的步足則無影響,其中壓迫胸神經節具較長期的效果。我們也發現點穴後可產生時間上與空間上的補償效應。 壓迫胸神經節或後足基節肌肉,皆降低蟑螂耗氧速率,卻使呼吸商增加,代表蟑螂點穴時不會引發戰或逃反應,而是類似「低調與供應(Quiet & Supply)」的生理狀態。壓迫胸神經節同時也會壓迫到心臟,可完全抑制心動周期,在恢復期間心臟活動的活性亦較低。本研究可作為「鳥類捕捉昆蟲時常常咬住胸部」現象的生物學解釋。

走出陰霾-台灣大氣懸浮微粒含量變化與天氣狀況、汙染物種類特徵探討

本研究應用環保署空氣品質及氣象局天氣監測資料,運用統計分析,了解懸浮微粒時空分布特性,計算相關係數分析懸浮微粒含量高時,天氣、汙染物特徵。 分析發現懸浮微粒含量時間上以冬、春季多、夏季少,推測與雨量多寡有關。區域上以南部、中部多、東部少,分布受地形、季風影響。影響時間來說,東部、北部來源長時間以交通運輸、火力發電汙染為主;中部、南部長時間以火力發電及工業汙染為主,南部3月受境外移入影響,可能與大陸汙染移入有關。以影響區域來說,當冬季乾燥;春季乾冷;秋季乾燥、雨量少;冬季日照時間長時,台灣大區域懸浮微粒含量較多,推測與秋冬春季高氣壓籠罩情況下,懸浮微粒擴散不易、乾燥易發生揚塵有關。

磁心難測—探討具效能之磁流體磁化強度測量

本次研究中,我們建立一套測量方法,以低成本且架設簡單的方法求得磁流體之磁化強度。使用電磁鐵與磁鐵作為實驗架設的外加磁場,以放入磁流體後磁場變化量與與外加磁場作出實測之磁化強度曲線圖。接著假設實驗與理論間因測量條件不同而存在特定之摺積關係,將實測曲線做摺積修正。由轉換結果能發現,在考慮磁流體之磁化強度僅受外加磁場影響時,此測量方法能夠得到趨近於理論值之磁化強度曲線。

氧化?催化? ──以過氧化氫分解反應為例的三模式探討

本實驗主要探討透過各種藥品,包括PbO2、MnO2、KMnO4、CuO、Pt、過氧化氫酶,與雙氧水反應,驗證藥品在雙氧水的氧化還原的反應上,扮演的角色是反應物,或是催化劑。透過pascoPS-3201藍牙溫度計和S-3204pH儀來檢測在反應過程中,系統溫度、pH值變化及平均速率來做比較。 本次實驗利用KMnO4和雙氧水的標準氧化還原反應作為標準,發現氧化還原反應不僅反應後會改變顏色,相對來說溫度和pH值也是變化最大;而Pt則是作為標準的非勻相催化劑, 發現催化反應可重複使用,且相對來說溫度和pH值是變化最小的。因此我們判定CuO和過氧化氫解離酶是標準的催化劑,而其他藥品則是介於氧化還原和催化之間,反應不那麼劇烈,但相對作為純催化劑的Pt而言,仍有差距。

選擇相對論-探尋零元魔力的極限

消費者面對同類性質之高低價兩商品,當低價商品從原價降至零元,而高價商品同時等量降價時,消費者對低價商品之偏好將顯著增加,此現象稱為「零元效應」,因確定性效應、損失規避及稟賦效應造成。故本研究目的驗證零元效應的強度與成因,並實驗零元效應在不同消費領域、族群是否皆成立;設計不同族群受試者、實驗情況及品項分類,進行零元效應的極限測試。實驗具兩階段,形式分實際購買實驗及選擇實驗進行,其中皆設計各種變項之實驗組,對照其差異。實驗結果使用Wilcoxon 等級和檢定,並與 Dan Ariely (2007) 實驗結果進行比較,發現其差異不大;而在零元效應的極限方面發現除「必需品」外,其他品項皆存在零元效應,且受試者性別、年齡、地區不影響零元效應之強度。

配重圓盤與其倒轉時間的探討

本實驗研究重心偏移的圓盤經旋轉發射後,其重心上翻與轉速的關係。實驗發現偏心圓盤在旋轉的過程中,重心有反覆上翻而又下降的現象,其重心位於上方的持續時間會逐次減少。從歐拉角轉動方程式、摩擦力與能量關係得出角度變化率的關係式,特殊條件下上翻條件為自轉角速度n>nc(臨界角速度),但nc會因進動變快而上升,且n因進動變快及摩擦力損耗而下降,使n低於nc導致重心下翻。另,重心上翻時並無特定自轉角速度,取而代之的是初自轉角速度愈大愈快上翻,即初自轉角速度愈大上翻時自轉角速度亦愈大;而重心偏心率越大能有較穩定的旋轉,也就是重心在上半部的維持時間較長;厚度愈厚其旋轉較不穩定,推測因其無穩定接觸點使摩擦力作用不連續。

電器負載調配與老化診斷SVM學習監督系統

隨著電力持續發展,人類文明進步更加快速,尤其家電與3C產品的發明,讓生活更加便利,但同時電器大量消耗功率,使節能成為重要議題。且電器長期使用引起老化現象,除了造成功率損失,還可能釀成火災,每年嚴重的性命財產損失已是我們有所耳聞。 因此我們將設計此系統來探討上述問題,此系統以樹莓派來取得電力參數並存入資料庫,再以網頁程式語言製作網頁,並以雲端資料庫系統儲存數據,而後使用程式語言Python運作SVM監督式學習系統進行訓練,進而達到分類、預測負載種類與監測使用者習慣,在適當時機調動負載。除此之外,如有異常行為時將電源關閉並發出警告。綜合以上,我們的研究具有智慧負載調配、診斷與安全用電功能。

利用深度學習將黑白影片色彩化

本研究旨在解決以往無法將影片色彩化的問題,設計方法分為兩大部分:首先,我們在基礎的生成對抗網路上加進了多個模組如:殘差模組以及特徵提取模組,我們實作多種不同組合的生成對抗網路,並比較其成效。其中,我們利用COCO dataset來訓練我們的的基礎模型。本研究以風景影片為主,因為風景影片的震盪和變化較小。在進入第二階段前,我們利用Kaggle風景圖片資料庫來微調最優的模型。而在第二部分,我們發現生成出的影片會有色彩不連續性的問題,於是我們提出了三套方案來提高影片整體品質來抵銷模型在前饋過程中所產生的不確定性以及隨機性。分別為H.264編碼技術,ORB預測個別幀,以及HSV提高色相穩定度。

磁性分子模板在重金屬吸附及脫附之應用

本研究探討新型分子模板之製作,並分析台灣河川中最常見的四種重金屬(銅、鉛、鋅、錳)之吸附效果,亦利用各個不同變因(競爭吸附、pH值等因素),比較分子模板分別在不同條件下的重金屬吸附效果。接著再結合磁顆粒之構想,製作出磁性分子模板。經由實驗測量後磁性分子模板重金屬最高吸附量可達95%,其重金屬脫附效果也可達83%。磁性分子模板中的磁顆粒並不會影響分子模板的吸附,不僅可加快分子模板的吸附及回收時間,更可以將分子模板做更有效回收利用。