ตรวจข้อสอบ > ณัฐเจษฎ์ ฝอยทอง > การแข่งขันความถนัดทางวิศวกรรมศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย (High School Engineering Aptitude Competition) > Part 2 > ตรวจ

ใช้เวลาสอบ 26 นาที

Back

# คำถาม คำตอบ ถูก / ผิด สาเหตุ/ขยายความ ทฤษฎีหลักคิด/อ้างอิงในการตอบ คะแนนเต็ม ให้คะแนน
1


ข้อได้เปรียบหลักของการใช้สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิกที่เหนือกว่าสารคอนทราสต์ที่ใช้แกโดลิเนียมแบบดั้งเดิม (GBCA) ใน MRI คืออะไร

ความเป็นพิษต่ำ

เนื่องจากสารคอนทราสต์ที่ใช้แกโดลิเนียมแบบดั้งเดิม (GBCA) มีส่วนประกอบของโลหะด้วย การใช้สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิกที่ไม่มีโลหะจึงมีความเป็นพิษต่ำกว่า อ้างอิงจาก abstract และ introductionของบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

2


คุณสมบัติใดของเดนไดเมอร์ที่ทำให้พวกมันเหมาะสมเป็นโครงสำหรับสารคอนทราสต์แบบออร์แกนิก

โครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่กระจายตัวเดี่ยวและมีการกำหนดไว้อย่างดี

Dendrimers ป็นกลุ่มพอลิเมอร์พิเศษมีโครงสร้างแมคโรมอลที่กระจายตัวอย่างสมดุลและชัดเจน พวกมันมักมีลักษณะเป็นทรงกลมเนื่องจากโครงสร้างที่สมมาตรและเป็นระเบียบ นอกจากนี้ dendrimers มักมีหลากหลายกลุ่มฟังก์ชันที่ปลายกิ่ง และยังมีช่องว่างภายในระหว่างกิ่ง โครงสร้างโมเลกุลลำดับชั้นที่เป็นลักษณะเฉพาะทำให้ dendrimers เป็นโครงสร้างหลักที่มีศักยภาพสำหรับการเตรียม organic radical contrast agents ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ไม่ธรรมดา ในการเอาชนะข้อจำกัดหลักสองประการของ organic radicals ในฐานะ MRI contrast agents ซึ่งได้แก่ relaxivity ต่ำและการลดลงอย่างรวดเร็วในร่างกาย สามารถตรึง radicals จำนวนมากบนผิวของ dendrimer ด้วยการปรับแต่งทางเคมีที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ relaxivity ของโมเลกุลที่สูงขึ้น เนื่องจาก relaxivity ของ nitroxide ที่ค่อนข้างต่ำจะเพิ่มขึ้นโดยการคูณจำนวน nitroxides ที่ถูกตรึง นอกจากนี้ dendrimer scaffold ยังสามารถให้ผลการป้องกันแบบเกราะแก่ organic radical โดยจำกัดการเข้าถึงของสารรีดิวซ์ภายในร่างกายในโครงสร้าง dendrimeric ดังกล่าว จำนวนกลุ่มฟังก์ชันที่ปลายและขนาดโมเลกุลที่ควบคุมได้ทำให้ dendrimers เป็นโครงสร้างหลักที่เหมาะสมสำหรับการตรึง radicals เพื่อเตรียม contrast agents ที่ยอดเยี่ยม อ้างอิงจากในหัวข้อ 2. Dendrimers as scaffold for organic radical contrast agents จากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

3


ไนตรอกไซด์ที่ใช้กันทั่วไปในบริบทของสารทึบรังสี MRI คืออะไร

การเพิ่มความเข้มของสัญญาณโดยการลดระยะเวลาการผ่อนคลาย T1 ให้สั้นลง

"Paramagnetic radical species, such as nitroxides, hold an unpaired electron which can shorten the T1 relaxation time of water around them, exhibiting similar mechanism than GBCAs." อ้างอิงจากintroductionของบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

4


เดนดไรเมอร์ประเภทใดที่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์กับอนุมูล TEMPO และศึกษาสำหรับสารทึบรังสี MRI

PPH เดนไดรเมอร์

"Furthermore, in 2014, the term “radical dendrimers” was first proposed by José Vidal et al. It means dendrimers that are completely functionalized with organic radicals. They synthesized a family of polyphosphorhydrazone (PPH)-based radical dendrimers from generation 0 (G0) to generation 4 (G4) with TEMPO as radical end groups Fig. 1). They achieved to anchor 96 TEMPO radicals on G4 radical dendrimer and a comprehensive characterization by EPR, SQUID, FT-IR, 1H NMR, 31P NMR, and UV–Vis spectroscopy confirmed the complete functionalization of PPH dendrimer with TEMPO radicals." ก็คือJosé Vidal และคณะเคยได้ทำการสังเคราะห์กลุ่มของ (PPH)-based radical dendrimers ตั้งแต่ G0 ถึง G4 โดยมี TEMPO เป็น radical end groups พวกเขาประสบความสำเร็จในการตรึง TEMPO radicals จำนวน 96 ตัวบน G4 radical dendrimer และมีการวิเคราะห์เชิงลึกก็พบว่าฟังก์ชันการทำงานเป็นไปอย่างสมบูรณ์ อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

5


ไนตรอกไซด์เผชิญกับความท้าทายอะไรบ้างที่จำกัดการใช้อย่างแพร่หลายในฐานะสารทึบแสงของ MRI

การลดลงอย่างรวดเร็วในร่างกายและ การผ่อนคลาย พาราแมกเนติกต่ำ

nitroxides มีแนวโน้มที่จะถูกรีดิวซ์ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาไปเป็น diamagnetic hydroxylamine ซึ่งเป็นอุปสรรคอีกประการหนึ่งสำหรับการประยุกต์ใช้เป็น MRI contrast agents เนื่องจากข้อเสียสำคัญสองประการนี้ คือ การมี paramagnetic relaxivity ต่ำโดยธรรมชาติและความอ่อนไหวต่อการรีดิวซ์ การใช้ nitroxides อย่างแพร่หลายในฐานะ MRI contrast agents จึงถูกจำกัด อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

6


สารคอนทราสต์ที่ใช้เดนไดเมอร์ประกอบด้วย 48 เรดิคัล TEMPO โดยแต่ละเรดิคัลมีส่วนช่วย 0.14 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ เพื่อ ความ ผ่อนคลาย ความผ่อนคลาย โดยรวมของสารคอนทราสต์ที่ใช้เดนดไรเมอร์นี้คืออะไร ?

6.7 มิลลิโมลาร์ ⁻ ¹ วินาที ⁻ ¹

ความผ่อนคลาย โดยรวมของสารคอนทราสต์ที่ใช้เดนดไรเมอร์นี้ = 48*0.14mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ = 6.72 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ = ประมาณ 6.7mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ คณิตศาสตร์ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

7


หากเดนไดเมอร์รุ่นที่สี่ที่มีอนุมูล PROXYL 32 ตัวมี ค่าความผ่อนคลาย ที่ 5 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ ค่า ความผ่อนคลาย ต่ออนุมูล PROXYL เป็น เท่าใด

0.15 มิลลิโมลาร์ ⁻ ¹ วินาที ⁻ ¹

ความผ่อนคลาย ต่ออนุมูล PROXYL = 5 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ / 32 = 0.15625 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ = ประมาณ 0.15 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ คณิตศาสตร์ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

8


สารทึบรังสีที่ใช้ MRI ที่ใช้เดนไดเมอร์จะปลดปล่อยความรุนแรงของมันที่อัตรา 0.5 มิลลิโมลาร์/วัน หากความเข้มข้นเริ่มต้นของอนุมูลคือ 10 mM จะใช้เวลากี่วันเพื่อให้ความเข้มข้นลดลงเหลือ 2 mM

16 วัน

จำนวนวัน = (10-2)mM /0.5mMวัน^-1 = 16วัน คณิตศาสตร์ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

9


หาก ความผ่อนคลาย ของเดนดริเมอร์ G1-Tyr-PROXYL คือ 2.9 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ และค่าความผ่อนคลายของ Gd-DTPA คือ 3.2 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ อะไรคือเปอร์เซ็นต์ของ ความผ่อนคลาย ระหว่างสารทั้งสอง?

9.4%

เปอร์เซ็นต์ของ ความผ่อนคลาย ระหว่างสารทั้งสอง = (3.2-2.9)/3.2 * 100% = 9.375 = ประมาณ 9.4% การหาร้อยละ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

10


โครงเดนไดเมอร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำโดยการติดโซ่ PEG หากเดนไดเมอร์ดั้งเดิมมีความสามารถในการละลายอยู่ที่ 5 กรัม/ลิตร และการติด PEG จะทำให้ความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น 60% ความสามารถในการละลายใหม่ของเดนไดเมอร์จะเป็นเท่าใด

8 ก./ล

ความสามารถในการละลายใหม่ของเดนไดเมอร์ = 5*1.6 = 8 ก./ลิตร คณิตศาสตร์ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

11


เหตุผลหลักในการใช้ไดนามิกแอมพลิฟายเออร์แฟกเตอร์ (DAF) ในการวิเคราะห์สะพานโครงเหล็กคืออะไร

เพื่อชดเชยผลกระทบจากความล้มเหลวของสมาชิกอย่างกะทันหัน

เหตุผลหลักในการใช้ DAF ในการวิเคราะห์สะพานโครงเหล็กคือ เพื่อให้สามารถวิเคราะห์ความซ้ำซ้อนและการล่มสลายแบบต่อเนื่องของสะพานโครงเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยหลีกเลี่ยงการใช้การวิเคราะห์เชิงพลศาสตร์ที่ใช้เวลานานกว่า การใช้ DAF ช่วยในการคำนวณและประเมินพฤติกรรมของสะพานในกรณีที่เกิดการแตกหักอย่างฉับพลันของสมาชิก ซึ่งทำให้สามารถตรวจสอบความปลอดภัยและความคงทนของสะพานได้อย่างแม่นยำขึ้น อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

12


วิธีใดที่แต่ก่อนใช้ในการคำนวณ DAF สำหรับสะพานโครงเหล็ก และเหตุใดจึงถือว่าอนุรักษ์นิยม

โมเดลอิสระระดับเดียวเนื่องจากถือว่า DAF คงที่

วิธีที่แต่ก่อนใช้ในการคำนวณ DAF สำหรับสะพานโครงเหล็กคือการใช้แบบจำลองประมาณค่าที่มีองศาอิสระเพียงหนึ่ง (single degree of freedom model) พร้อมกับการใช้ค่า DAF คงที่ที่ 1.854 สำหรับสะพานโครงเหล็กทุกประเภท และมีอัตราการลดทอนการสั่นสะเทือน (damping ratio) ที่ 5% อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

13


อัตราส่วนการหน่วงที่ใช้กันทั่วไปในการคำนวณ DAF ทั่วไปสำหรับสะพานโครงเหล็กคือเท่าใด

5%

อัตราส่วนการหน่วงที่ใช้กันทั่วไปในการคำนวณ DAF ทั่วไปสำหรับสะพานโครงเหล็กคือ5% อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

14


ในบริบทของการศึกษานี้ สมการเชิงประจักษ์ของ DAF ขึ้นอยู่กับอะไรเป็นหลัก

ความเครียดบรรทัดฐานสูงสุด

Maximum Norm Stress หมายถึงความเครียดสูงสุดที่วัดได้จากการวิเคราะห์แบบเชิงเส้นในโครงสร้างที่ได้รับความเสียหาย โดยใช้การทำลายสมาชิกเป็นตัวอย่าง ซึ่งเป็นการวัดความเครียดสูงสุดที่เกิดขึ้นที่จุดที่สมาชิกถูกลบออก มีสูตรคือ σmax = Mmax/Imax โดย σ maxคือ ความเครียดสูงสุด M maxคือ โมเมนต์สูงสุดที่เกิดขึ้น Imaxคือ โมเมนต์ของความเฉื่อยสูงสุด อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

15


การรับน้ำหนักประเภทใดที่ได้รับการพิจารณาในการวิเคราะห์การพังทลายแบบก้าวหน้าของสะพานโครงเหล็ก

การโหลดผลกระทบและการโหลดหลัก

เหตุการณ์การแตกของสมาชิก (member fracture) เกี่ยวข้องกับการรับน้ำหนักสองประเภท ได้แก่ การรับน้ำหนักหลัก (primary loading) และการรับน้ำหนักจากผลกระทบ (impact loading) การรับน้ำหนักหลักใช้เพื่อก่อให้เกิดการแตกของสมาชิกเริ่มแรก ซึ่งอาจเกิดจากรถบรรทุกที่มีน้ำหนักเกิน การชนของรถ การกัดกร่อน หรือรอยแตกจากความเมื่อยล้า ในทางกลับกัน การรับน้ำหนักจากผลกระทบเป็นการรับน้ำหนักที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของโครงสร้าง ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางเรขาคณิตที่เกิดขึ้นทันทีหลังจากการแตกของสมาชิกเริ่มแรก ในการวิเคราะห์แบบสถิต การรับน้ำหนักจากผลกระทบจะได้รับการพิจารณาผ่านเส้นทางการรับน้ำหนักทางเลือกโดยใช้ตัวแอมพลิฟายเออร์ไดนามิก (dynamic amplification factor) การศึกษานี้ไม่พิจารณาน้ำหนักหลักที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ความซ้ำซ้อนและการพังทลายแบบก้าวหน้าในสะพานโครงเหล็ก อ้างอิงจากบทความ 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

16


ชิ้นส่วนในสะพานโครงเหล็กแตกหักและทำให้เกิดความเครียดไดนามิกสูงสุด 450 MPa หากความเค้นครากของชิ้นส่วนคือ 315 MPa ค่าปัจจัยการขยายเสียงแบบไดนามิก (DAF) จะขึ้นอยู่กับความเครียดจะเป็นเท่าใด

1.42

DAF = ความเครียดไดนามิกสูงสุด/ความเค้น = 450/315 = 1.4286 หรือประมาณ 1.42 MPa DAF = ความเครียดไดนามิกสูงสุด/ความเค้น 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

17


หากความเค้นสถิตสูงสุดในชิ้นส่วนสะพานหลังจากการแตกหักคือ 280 MPa และความเครียดแบบไดนามิกที่สอดคล้องกันคือ 392 MPa แล้ว Dynamic Amplification Factor (DAF) คืออะไร

1.40

DAF = ความเครียดไดนามิก/ความเค้น = 392/280 = 1.40 MPa DAF = ความเครียดไดนามิก/ความเค้น 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

18


ส่วนประกอบของสะพานมีความเค้นครากที่ 250 MPa ในระหว่างเหตุการณ์แบบไดนามิก ความเครียดสูงสุดถึง 375 MPa อัตราส่วนความเครียด (𝜎 𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐 / 𝜎 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑) คืออะไร

1.5

อัตราส่วนความเครียด (𝜎 𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐 / 𝜎 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑) = 375/250 = 1.50 MPa อัตราส่วนความเครียด = 𝜎 𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐 / 𝜎 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

19


หากโมดูลัสของ Young ของวัสดุขดลวดคือ 200 GPa และความเค้นที่ใช้คือ 50 MPa ความเครียดที่ขดลวดประสบจะเป็นเท่าใด?

0.00025

ความเครียด = ความเค้น/โมดูลัส = 50*10^6 / 200*10^9 = 0.00025 modulus = ความเค้น/ความเครียด 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

20


คุณสมบัติทางกลที่ช่วยให้มั่นใจว่าขดลวดยังคงมีความยืดหยุ่นและมั่นคงในหลอดเลือดคืออะไร?

ความยืดหยุ่น

ขดลวดต้องมีความยืดหยุ่นสูงเพื่อให้สามารถปรับตัวและเข้ากับขนาดและรูปร่างของหลอดเลือดได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่เกิดการแตกหักหรือเสียหาย คุณสมบัติความยืดหยุ่น 7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

ผลคะแนน 114.75 เต็ม 140

แท๊ก หลักคิด
แท๊ก อธิบาย
แท๊ก ภาษา