全國中小學科展

2015年

「霍」「利」倍蓰-探討霍特林模型與低級中地:便利商店之發展

在中地理論均質平面、均質人口密度的假設下,加入區域經濟學Hotelling模型(1929)分析降價與品質效益策略,得知當中地追求品質效益,所獲得的最大收益會大於使用降價策略的最大值。也就是說,追求品質效益的經營策略應是優於降價策略。 在台灣是所有便利商店龍頭的7-Eleven便是一個很好的例子。多數人都覺得7-Eleven的設點條件優於其他便利商店,但事實上真是如此嗎? 以大安區為例,根據本研究所假定的三個問題皆為否,得知7-Eleven設點條件較不優於別人,卻比其他超商擁有更多消費者,便符合低級中地在品質效益模型的發展,表示提升品牌的品質,便能擴大可服務範圍。因此品質效益應是商店致力追求的目標。

Experimental Study on Pendulum and Self-designed Multi-layer-tank Water Damper for Mitigation of Structural Response

設計震動台和可調單擺模擬101大樓和調諧質量阻尼器的振動模式;並設計多層容器盛水與單擺比較,探討水深/容器長(Depth Ratio)、振幅、質量對減振效應的影響。實驗使用「振動參數」(週期、衰減係數、時間)量化減振效應。當單擺與震動台週期相近時,減振效應較佳。調整Depth Ratio使水自然擺盪週期(Tn)接近震動台週期(TV)(PR = Tn / TV≒1),易產生碎波,造成系統能量消散,減振效應顯著。震動台振幅越大,碎波發生可能性越高,減振效應越佳。當PR≒1,水質量變化對減振效應影響不顯著;若PR≠1,水質量越小,減振效應越差。實驗證實多層容器盛水的液體阻尼器可有效減振且效果優於單擺。

切二連三--探索區塊數分布性質的奧秘

平面上n條直線的分割區塊數R的最大值顯然為(n2+n+2)/2,最小值顯然為n+1,在Oleg A. Ivanov教授的論文[3]裏探討了可能的分割區塊數R從某個定值開始到最大值(n2+n+2)/2之間呈連續整數分布。我們進一步研究R可能的值從n+1到(n2+n+2)/2之間在哪些區間產生不連續,我們稱這個不連續的區間為「跳躍」(jump)。以下是我們得到的結果: 當n≧8,平面上n條直線可能的分割區塊數R產生的「跳躍」區間為[(n2+n+2)/2+Ci2+1, (n2+n+2)/2-Ci-12-Cn-i+12-1] ,其中i=[(2n+3-√8n-15)/2], [(2n+3-√8n-15)/2]+1, ..., n 。

鉛直奈米皂膜之厚度變化

當皂膜鉛直立起後,其表面會因反射光形成干涉,利用反射光的干涉圖案可推知皂膜厚度。皂膜經單色光反射產生干涉圖案的數位相片,藉由Image J 自由軟體可分析出不同位置之光強分布,可回推對應之皂膜厚度。結果發現鉛直皂膜的側向結構具有3種類型的分布,造成這3種不同幾何結構分佈的微觀機制是因為皂膜中的微胞分布不同。 本作品將鉛直皂膜施以鉛直方向之外加電場,發現皂膜中的陽離子受到電力帶動周遭的液體運動,形成所謂的電滲透現象,電滲透可用來增厚皂膜。此種利用電場控制皂膜厚度的方法可以設計出奈米流體二極體,是一個嶄新的研究領域。

抑制Hippo途徑做為體外擴增受接觸性抑制之人類角膜內皮細胞以用於移植之方法

探討經由抑制Hippo途徑,誘發受接觸性抑制之人類角膜內皮細胞(HCEC)增生及其機轉之研究。 研究過程 以攜帶YAP基因之質體轉染培養之受接觸性抑制之HCEC,或添加溶血磷脂酸(LPA)後,觀察HCEC之YAP蛋白核轉移、細胞分化及增生。再利用專一性激酶抑制劑探討可能之訊息途徑。 研究結果 轉染之YAP能顯著誘發HCEC細胞增生,同時保有其功能。LPA能誘發HCEC的YAP蛋白核轉移,進而增進HCEC細胞增生。而PI3K與ROCK抑制劑能顯著抑制HCEC的YAP蛋白核轉移及細胞增生。 結論 LPA能誘發YAP蛋白核轉移與受接觸性抑制之HCEC細胞增生,此現象應與PI3K及ROCK途徑之活化有關。 應用 此研究提供了一種創新的誘發細胞增生策略以用於移植或細胞療法。

快速節能新方法-震盪微波COD Concuss and Microwave COD-a Novel, Energy-saving and Efficient Approach

本研究改良傳統密閉式迴流法耗時、耗能、耗材的缺點,利用自製簡易微型微波迴流裝置,開發具有六大優點之震盪微波法。此檢測方法可一次進行多項實驗,不僅操作方便〈只需一人操作〉,快速〈傳統密閉式迴流法需2小時,震盪微波法只需震盪20分鐘、微波1分鐘〉,省能〈傳統法需耗電1.396度,震盪微波法只需耗電0.0067度〉,低汙染〈傳統法所需之重鉻酸鉀為10ml,震盪微波法只需5ml〉,且最經濟實惠〈傳統法需耗費2.932元,震盪微波法只需約0.014元〉。除此之外,此項裝置可適用於一般家用微波爐,不必在微波爐上打洞,利用極性分子吸收微波的特性,使系統具有選擇性,讓冷卻用的乾冰能夠重複使用。總而言之,此一裝置簡易方便,可做為及時檢測COD值之簡單裝置。

MafF對LRH-1調控代謝機制之探討

已知 liver receptor homolog-1(LRH-1)掌控著多種生理功能,在肝臟代謝中扮演著相當重要的角色,我們利用酵母菌雙雜交技術(Yeast two-hybrid)找出數種可能跟LRH-1產生交互作用的蛋白質,並從其中選擇v-maf avian musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog F (MafF)作為主要研究對象,探討其與LRH-1之間的作用對代謝造成的影響。本研究中,我們利用免疫沉澱法證實MafF可與LRH-1形成複合體,而MafF並不影響LRH-1蛋白的表現量。隨後以啟動子活性檢測MafF-LRH-1複合體在細胞內之功能,發現MafF能促進由LRH-1所調控的small heterodimer partner (SHP)、glucokinase IV (Gck)及side chain cleavage enzyme (SCC)等代謝相關啟動子之活性。此外我們以GST-pull down發現MafF與LRH-1結合區域位於LRH-1的DNA 鍵結位(DBD)。LRH-1則是僅與具有完整basic region (BR)以及leucine zipper (LZ) 兩個domain的MafF產生交互作用,單獨的BR以及LZ無法與LRH-1結合。另外,在肝臟細胞株HepG2中過度表現Myc-MafF,Western blot結果發現GCK有減少的趨勢,SHP則是有增加的現象,而LRH-1亦呈現增多的趨勢。Real-time PCR結果,比對Myc以及Myc-MafF,發現MafF存在時會使LRH-1以及GCK mRNA含量較控制組Myc有減少的趨勢,對SHP mRNA 則是沒有顯著影響。此外,我們在肝臟細胞株HepG2中加入胰島素,發現二者表現量皆有明顯的增加,說明胰島素刺激之下,MafF以及LRH-1蛋白質增加能夠增強肝臟能量代謝。

經由有機催化之成環加成反應合成四氫吡喃系列衍生物

在過去的研究中曾經發現含有四氫吡喃衍生物結構的化合物可抑制腫瘤細胞的增殖或擴散,但其合成方法複雜且僅產生無取代基的衍生物。本研究對前述文獻做延伸,選用γ-Substituted Butenolides對(E)-2-Benzoyl-3-(Aryl)Acrylonitrile進行連續成環加成反應,並在二氯甲烷中使用三級胺催化反應。我們由分析主產物之立體位向推測此反應機構可能為[4+2] Diels-Alder reaction 或double Michael addition,但分析副產物的立體位向使我們確定機構為double Michael addition。綜言之,此合成方式可得到良好的產率(最高60.6%)及dr值(最高6.7)。

太陽軌跡在車輛儲能之創新研究

本研究探討太陽軌跡在車輛儲能之創新應用,使得太陽電池以簡單的方法得到最大的吸收能量。首先,利用Stellarium免費天文軟體,完成一個太陽電池最佳方位角與仰角的計算公式,基於光學與鏡面反射原理之瞭解,提出全新的鏡面最佳轉角定理,使鏡面反射之轉角得以迅速精確計算。本文引入GPS衛星定位功能,將這個太陽電池能量追蹤方法,由靜態的的地面應用,推展到動態的車輛應用。最後,由本實驗結果顯示,利用本文提出的創新研究,與單純平放太陽電池之儲能作法比較,若將反射鏡或者太陽電池隨時對準最佳方位角與仰角,可以獲得多出20 %〜52 % 的免費能量!

探討單擺週期與潮汐、月地相對位置之關係

本實驗目的為測量重力加速度g值的變化情形,主要藉由量測單擺週期的大小變化,來推得重力加速度g值的隨月球方位及潮汐變化情形。國中知道同一地點的地表重力加速度g 值為定值,但根據參考文獻1,已知重力加速度g 值會受到環境因素影響而變化,甚至是會有週期性的變化,因此我們將測量單擺週期的微小變化來做驗證,實驗方法是透過筆電內的音效卡配合免費音效軟體Audacity,取樣頻率可達96000次/秒。實驗結果顯示對單擺週期的量測精確度可達0.0002秒,可以充分呈現單擺週期的影響因素。我們發現一日內月球的方位與潮汐皆會影響單擺週期的變化,且單擺週期之數據分布,與潮汐變化較為接近。故本實驗推論一日內單擺週期變化受潮汐影響大於月球的方位變化。