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高級中等學校組

水底紅塵起,山頭白浪飛

水中地形的探測多半傾向於專業領域方能觸及之項目,然而對一般學生而言,亦有可能需要使用水底探測的時機,成本考量與可行性將是一大挑戰。本研究旨在找出可能的辦法解決上述問題,並測試準確度。最終本研究利用防水的超音波感測器作為聲納掃描後,利用架設好的server回傳超音波數據,預處理後以立體模型的方式呈現出來。經由路面和水中實測並取得實驗數據,於結論中有詳盡資料測值,具有可視化的地形建模,和簡單上手的操作介面進行觀測,未來期盼能成為簡易且實用的探測儀器或改良原型,並能投入其他水上領域。

「奈」能可貴:腦中風治療之新希望

據衛福部統計,腦血管疾病穩居國人十大死因,但腦中風在西醫治療的選擇有限。中藥腦得生養腦散(BNG-1 Powder)具抗炎、血管重塑功效。而本研究將探討奈米化 BNG-1 作為腦中風治療藥物的潛力。 利用微乳化技術,將BNG-1水(W)、酒精(E)萃取物包覆於聚氰基丙烯酸丁酯(PBCA)奈米載體,製備PBCA-BNG-1奈米粒子,探討其作為BNG-1藥物遞送系統的安全性和有效性,並評估其於缺糖、缺氧/再充氧(OGD/R)環境對神經細胞的保護作用及血腦屏障(BBB)之通透性。 結果顯示,PBCA-BNG-1奈米粒子能藉由抑制發炎、自噬和細胞凋亡,保護神經細胞免受OGD/R誘導的損傷,亦刺激神經生長因子NT-3表現及神經突觸生長,並有效穿透BBB,提高藥物遞送效率,且以PBCA-BNG-1-E奈米粒子效果最佳。 研究證實,以奈米技術改變BNG-1劑型,有助於未來腦中風治療。

攔截PM2.5-自創EcoPIV 技術應用於空汙阻隔研究

本研究以風洞實驗探討植被對空汙阻隔的效果與動力機制,並分析為何植被靠近建築物時,攔汙效果最佳?本研究創新提出經濟型粒子影像測速法(EcoPIV),透過強光雷射、折射理論及相關係數法,成功以低成本量測風洞中的流速場。結果顯示,當植被緊鄰建物時,由於建築物的阻擋,會使流體反覆在綠樹帶中穿梭,不僅阻礙後續汙染物進入,也使其滯留於植被中。本研究亦分析紅樹林對於空汙阻隔的優勢及限制,發現低矮紅樹林對於下沉型汙染物具極佳阻隔效果,但當汙染物超過負荷門檻時,EcoPIV 顯示,紅樹林邊緣會產生類邊界層,反而使得汙染物更有效率地傳遞至下游處。文末展現數值模擬結果,汙染物濃度與實驗相當一致。本研究成果可作為政府規劃行道樹配置之原則。

生生不息

如何應用現代科技更有效節能? 可調光LED照明系統一(AMB82+L298+5730LED+光敏電阻),讓室內環境的光照度保持在適合閱讀的範圍(550~650lux),這樣做還可在有開窗戶時省8%左右的電能。 可調光LED照明系統二(AMB82+L298+5730LED+GenAI),讓室內環境的光照度保持在適合生活的範圍( 300~400lux),這樣做還可在有開窗戶與太陽時省20%左右的電能。 如何讓我們的家更舒適? 空氣品質檢測控制系統(AMB82+一氧化碳感測器+DC風扇+繼電器),當室內空氣不佳時,例如:抽菸,自動開啟離心扇,把二手煙抽到室外;當夏天開冷氣時,也可以開啟風扇往內吹讓空氣循環更好,節省冷氣用電。

應用濕度感測器監測食品保存性之研究

首先以濕度儀測量花生樣品之水活性,需時超過264分鐘,而水活性儀僅約22分鐘,經實驗證明,較小的密閉空間可加速平衡相對濕度的穩定,進而縮短測試時間。因此,本研究設計自製 DIY裝置,樣品槽上部空間採用圓錐狀設計可縮小空間,同時促進水氣向上集中,提高測量穩定性。進而利用六種飽和鹽液進行校正,得到趨勢線方程式應用於DIY裝置之校正,使其測量結果與專業水活性儀無顯著差異。就經濟成本分析,濕度儀與水活性儀的購置成本分別為新台幣9,500元與103,500元,而 DIY裝置的材料成本僅為1,151元。本研究開發之DIY裝置在提升測量準確性與時間效益的同時,亦具備高度成本效益,未來頗具商品化潛力。

廢棄蘭花結合高分子材料製備口內膠研究

本研究針對嘉義地區廢棄蝴蝶蘭(Phalaenopsis)資源,嘗試以天然深共熔溶劑(Natural Deep Eutectic Solvent, NADES)在萃取蝴蝶蘭不同部位: 根、莖、葉、花之多醣及相關活性成分,並與傳統水萃取比較萃取率。透過評估萃取液中多醣含量、多酚含量、抗氧化能力,與抗菌能力以衡量萃取物在口腔保健之功效。之後將萃取物進一步結合不同配方之高分子基材料HPMC(Hydroxypropyl Methylcellulose)與 PVP(Polyvinylpyrrolidone),嘗試製成能有效成膜的口內膠。實驗結果顯示,以betaine+lactic acid組成的 NADES配方對蝴蝶蘭花部位之多醣與多酚萃取效率特別顯著,亦展現較高之抗氧化能力與抑菌效力,且能與特定配方之高分子材料結合形成有效凝膠。藉由萃取方式與高分子材料之配方優化,最終可望開發出兼具環保、功能性與口腔護理應用潛力的天然凝膠產品。

開發大腸癌抑制劑,從魚腥草萃取物開始

魚腥草為一種多年生的根莖草本植物,在傳統醫藥具有良好的藥用價值。本研究開發新型魚腥草萃取物,抑制人類大腸癌細胞。首先將魚腥草葉磨成粉末,並以甲醇萃取(HCE),再以高效液相層析方式,分離魚腥草分段萃取樣品(HCF),來進行總酚試驗抗氧化力;進行癌細胞毒殺試驗、誘導癌細胞凋亡、粒線體膜電位試驗及運用載體TNFRSF6B-GFP綠色螢光蛋白轉殖癌細胞大量表現。試驗結果顯示魚腥草粗萃物(HCE)及其中第三段萃取物(HCF03),總酚含量與ABTS 抗氧化力,HCF03皆優於HCE;另癌細胞半數毒殺濃度IC50與細胞凋亡試驗凋亡以及粒線體膜電位受損率,HCF03抑制大腸癌細胞效果皆優於HCE;HCF03抑制TNFRSF6B-GFP綠色螢光蛋白表現濃度IC50為0.4mg/ml。綜合上述試驗結果,證實HCF03能作為TNFRSF6B抑制劑,具有抑制大腸癌細胞之潛能。

探討太陽能板對環境的熱影響與其不同條件下之發電效率

本研究探討太陽能板對環境溫度的影響,希望找出能兼顧發電效率與降低熱影響之大樓頂太陽能板架設方式。我們測量太陽能板與水泥地不同時間的溫度,以瞭解在相同的光照環境,兩者的溫度差異,進而推知不同時期,兩者對環境釋放的熱輻射差異。另外,我們也發現太陽能板的背板溫度較高之因,主要是吸收下方水泥地的熱輻射與散熱不易導致,並進而發現,若單純只考慮太陽能板與其下方水泥地受彼此熱輻射加熱的影響因素,應在法規限制下盡可能架高太陽能板。為了解太陽照度與太陽能板溫度、發電效率之關係,我們分別在無風環境、受正面風、側面風以及背面風吹拂下進行測量,發現在背面風的吹拂下,太陽能板溫度會較低,發電效率較好。

「蝕」無忌憚—空蝕效應中空穴產生的機制及特性之探討

本實驗探討空蝕效應空穴產生和氣泡附著於鋁箔紙上的情形。我們使用超音波洗淨機為製造超音波場的工具,將固定大小的鋁箔紙放入超音波場中產生破洞,透過破洞在鋁箔紙上的分布,推論在腔體裡氣泡的分布與傾向附著的部分,也利用顯微鏡在微觀下更仔細地觀察破洞的擴張情形,藉以得知氣泡如何在鋁箔紙上附著。 實驗中我們利用不同觀察方式,推論出氣泡在鋁箔紙上造成破壞的位置,也利用顯微鏡實際觀察破洞,確認我們的推論,使用顯微鏡實際看到破洞後,我們透過破洞的變化,建立許多模型,最後根據我們推導出的理論製作程式,模擬一個完整的鋁箔紙,按照這些氣泡產生與附著機制產出的破洞分布,和實驗結果有無相符,再次證明我們對氣泡的理論。

MN倍角整數三角形

看到大學入學考試中心九十九學年度學科能力測驗試題G中有關2倍角三角形,就產生討論其三邊整數生成器的發想,便由此出發,證明該三邊整數生成器為全起源整數三邊生成器,並討論其整數邊三邊的數論性質與相關性質,再延伸至3倍角整數邊三角形、4倍角整數邊三角形乃至於n倍角整數邊三角形,得到其三邊全起源生成器與推廣至MN倍角整數邊三角形三邊整數生成器、討論相關特性並推廣至n倍角整數Heronian三角形。