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探究精神獎

「霾」在校園中的秘密—PM2.5對植物光合作用的影響

分析雲林四地區PM2.5濃度變化,發現在夏季最低,主要原因是西南季風擾動。而斗六地區明顯高於其他三鄉鎮,推測其原因為夏、冬盛行風向不同而導致PM2.5沉降於本身為丘陵地的斗六。再加上海風將麥寮五輕、六輕PM2.5細懸微粒吹向本身為畚箕地形所致。 在利用碘液變色法觀測PM2.5對植物光合速率之影響實驗發現,因 要剪下葉片影響植物生長,且裝置無法控制PM2.5濃度,加上用澱粉含量的變化來代表光合效率不易準確掌控;而利用氧氣生成和二氧化碳消耗較為直接,因而自製可換氣、控制PM2.5濃度、紀錄O2、CO2濃度。 在測定日日春和虎尾蘭兩種植物的實驗中發現: 植物會因為短期內處在含較高濃度的PM2.5 逆境,而改變其光合效率以「求生存」。比較兩種植物受PM2.5 影響光合速率結果發現,日日春受到的影響比虎尾蘭來得明顯,推測其主要的原因可能是PM2.5 會阻礙光照量,而虎尾蘭是室外耐陰植物所以受影響較小。

運用疾病軌跡搭配深度學習偵測胰臟癌風險

目的:在台灣,胰臟癌雖非癌症發生數最高,但85%為末期,五年存活率小於5%,有癌王之稱。如何早期偵測胰臟癌風險,一直是醫療上的重大議題。本研究運用時間矩陣搭配深度學習進行大量變數之胰臟癌風險偵測。 方法:健保資料庫收集國人疾病、用藥等結構化資料,可藉此反映每人健康狀態。將三年內診斷與藥物碼轉為時間矩陣,以卷積神經網路訓練,訓練組與測試組比例為9:1。 結果:共計案例組1095名及對照組10950名,訓練後測試組表現之AUROC(area under the receiver operating characteristiccurve)為0.937,六十歲以上及以下AUROC分別為0.846及0.897。 結論:結論:能將診斷、藥物、時間轉成矩陣,是以疾病軌跡預測胰臟癌風險,且能找到新特徵,未來搭配健康存摺,為低成本、快速、大量的胰臟癌數位快篩。

黑白有段

本研究題目源自科學研習月刊 ,原題討論將N節黑白毛毛蟲依顏色分成P段的種類數,可視為兩相異物的直線分段排列。 我們的研究由直觀而規律整合進而推出通論,第一個突破點為以長條格的切割找到將n節分p段的方法數。並將這個方法數以二維的思考解決N節黑白毛毛蟲分成P段的種類數。 並延伸研究為兩相異物環狀分段排列,而有以下發現: (一) 環狀分段排列受珠數與段數最大公因數f影響,而有非循環直線排列與循環直線排列不同的環狀轉換模式。 (二) 非循環直線排列需扣除循環的直線排列再轉換為環狀排列。 (三) 循環直線排列需扣除子循環的直線排列再轉換為環狀排列。 (四) 若f質因數的個數大於 ,則子循環直線排列數可用文氏圖幫忙分析。

「漚浮泡影 」 --- 節能泡泡清污船的研究

靜水中產生上升水流,淨化生態養殖池或水族箱。據第一版阿基米德泵實驗發現阿基米德泵浮球對轉速和流通量影響不大,浮球可供泵浮力及作雜質上升軌道,浮球大小隨氣泵總重量調整。氣泵水流出口扇葉,支撐力低,產生阻力,製作過程應強化扇葉結構。集污斗導管曲率半徑大,除污效率佳。當打氣機的氣孔密度為3孔,對流佳,除污效率高。水深處的螺紋密度應疏以降低阻力。我們將設備改良為第二版氣泵,由於體積大效果不佳。經改良,我們設計出效能佳的第三版牛頓泵,實作後發現製泵時,泵出口位置低於水平面,讓出口角度與轉軸成切線,轉速快;在合理範圍內,打氣機氣壓強,排污量大。希望透過我們的研究,可研發出節能環保的「水池、水族清潔系統」。

廢熱不廢,節能30%靠你了!

本實驗探討如何於居家環境中進行簡易廢熱利用,以達到節能目的—透過熱水降溫時所釋放出來廢熱,提高冷水溫度,並嘗試熱電效應將廢熱轉換成電能利用。 為了達到冷水溫度上升最多且所需時間最少的效果,我們嘗試許多實驗,最終發現利用保麗龍箱減少熱能散失,且使用少量水做為傳熱介質,再加上抽水馬達促進介質的循環效果最好,最高可在30分鐘內節省超過30%的能源。其他嘗試方法大多也能達到至少10%節能效果。若利用熱電效應回收廢熱,受限於熱電晶片現今技術,其回收效率不甚理想,最佳回收率僅約0.2%。 經以上實驗結果可知,在準備烹煮下一餐前,提早約30至90分鐘進行簡單廢熱利用,即有良好節能減碳效果,為環境盡一份心力。

孤注一擲:購物傾向與價值知覺研究

過去研究認為理性判斷在人的決策過程(包括購物)中具有重要影響力,但追求「未知刺激」的購物行為在日常生活中仍時有所見。有鑑於此,本研究設計實驗,驗證人們在完全自主選擇情境和沒有特定偏好情境中的購物選擇。研究結果發現:人們購物時,確實多數會秉持理性判斷選擇安全的已知結果而非冒險的未知選項;就算選擇冒險的未知選項,背後還是受到以期望價值為基礎的理性規則約束。總而言之,人們的購物行為如同過往印象,傾向理性判斷過程。本研究探討了購物行為和理性的關聯,為販售類似性質產品的商家在商品內容設計及訂價方面或能有所啟發。

霧裡看花—探討不同因素對眼鏡光暈現象的影響

本研究想了解不同因素對鏡片上光暈現象的影響,並利用光暈型態的不同模擬大氣現象。 我們以霧(水)、鏡片、光這三個因素來探討集霧秒數、鏡片度數、燈泡種類和水珠大小對光暈現象的影響,並利用自製集霧裝置將霧珠附著於鏡片上,利用相機拍攝產生光暈,比對光暈現象的色彩鮮明度及對比度。 研究結果發現:當集霧秒數1-5秒,水珠大小介於 0.05 mm 到 0.12 mm間,使用LED燈泡和400 度鏡片,較能呈現明顯的光暈型態(對比度高)。當水珠大小為0.06 mm時能製造出「華」;水珠大小為0.12 mm時能製造出「暈」;水珠大小不均時,則會出現顏色不均勻的「華」。

瀑布下的陷阱~探討漩渦在瀑布深潭中的形成及其運動情形

研究發現瀑布漩渦的形成主要是有不斷出現的強大水流流進深潭,持續的水流來回交錯就可能出現漩渦;如果遇到潭底礁石,更容易產生漩渦。而人偶在深潭中會以橫向或上下移動方式持續運動,水流會對人偶產生拉址現象。 經實驗探究發現:高度越高及水流量越大的瀑布,水流會離開石壁以幕簾式或水柱流入深潭,較容易形成漩渦,掉進漩渦內需較長時間才能往外脫離。另外,在凹地地形人偶較容易被石頭卡住,但水流會在凹地處產生一個向上向外的流動,讓人偶往外離開漩渦,是一個脫離的機會。 最後提出建議:瀑布區旅遊,不應該進入到深潭區。瀑布漩渦並不是一直保持著強大水流,會有一段時間水流會將人偶帶往旁邊,如果發生溺水人們就可趁這時間點逃離漩渦。

倚「天」屠「龍」記-一種綠色經濟型替代保麗龍材料的研究與開發

傳統的保麗龍材料在製造過程中會釋放出有害的化學物質,並且無法有效地回收和再利用。本實驗使用天然材料製作的替代品更加環保和可持續,因為它們可以降低對石化原料的依賴,並且可以被自然分解。我們採用了一種新的製造方法,研發用最經濟的飼料硬質玉米和高粱加熱爆裂後,作為填充材料,並使用聚乙烯醇和硼酸作為黏著劑。這種方法適用於製造可避震、防火隔熱的材料,除了減少對石化原料的需求,也降低了製造成本。此外,我們還用了蛤蠣殼粉和無毒的清潔劑成分的無患子萃取液,這些材料都比保麗龍更加環保。本組產品呼應全球ESG永續行動,它可以減少包裝材料對環境的污染和傷害,同時具有更好的可持續性,為地球的永續循環經濟盡一份心力。

天然花青素光交聯複合水凝膠支架之3D列印研究

本研究利用天然花青素作為光交聯劑,成功製作出低毒性的光交聯水凝膠,並可利用3D 列印技術,應用於生醫領域三維支架。 於不同比例的甲基丙烯酸明膠及甲基丙烯酸透明質酸中分別加人花青素或光起始劑 Irgacure2959,並使用365 nm波長紫外光作為交聯光源以製備複合水凝膠支架。 利用NMR、FTIR、SEM及溶脹性、降解性、攀附情形測試,確認分子結構及材料特性分析。體外試驗進行細胞相容性測試,結果顯示加入花青素的光交聯水凝膠對細胞的毒性遠低於添加I-2959的。最後使用3D列印機將花青素光交聯水凝膠堆疊列印成三維支架。本研究顯示花青素光交聯水凝膠未來可成為生物3D列印的原料,應用於組織工程領域。