全國中小學科展

第60屆--民國109年

可注射性富含血小板水膠複合物之開發及其應用

富含血小板血漿(Platelet-rich plasma;PRP)是透過血液離心及活化製備出含有高濃度血小板的產物,能幫助組織修復與再生。但傳統PRP在特定組織微環境的滯留時間低,治療效果不佳,因此需要研究適合的生醫材料作為傳統PRP的運載工具。本研究證實,PRP中血小板被激活後,可以釋放出更多的生長因子與細胞激素,且PRP透過與玻尿酸(Hyaluronic acid;HA)結合可形成穩定且生物體可以降解的水膠劑型(Hydrogel)。生醫材料殼聚醣(Chitosan)與HA形成之複合物,不僅可以增強Hydrogel結構的穩定,還能完整包覆血小板且不影響其完整結構與特性,具備生長因子緩釋效果。最後開發出可注射性富含血小板水膠複合物 (PRP-Chitosan-HA complex Hydrogel, PRH),證實其能促進神經細胞增生,並改善膀胱神經損傷後的相關組織變化,相當具備未來臨床應用之潛力。

風羽無阻─戶外低風阻羽球研究之初探

在球場缺乏的小學校園中,我們常看到許多同學在戶外打羽球,但打著打著,卻會因風力的因素使得球偏移難打。為此我們想研究,什麼造形的羽球與塑膠球能有較低的風阻,打起來比較不會受影響呢?我們嘗試了剪出各種造型的羽球與塑膠球,在室內營造出逆風、順風及側風的環境,測量它們受風後的位移程度,來瞭解什麼樣的球比較不怕風吹,並且在垂直風洞中驗證我們的實驗結果。我們得到的結論是,若想降低羽球的風阻,可以朝將球的重量加重、然後採對稱的剪法減少大部份羽毛面積這個方向去嘗試,未來還可加入改變羽翼直徑的做法來發展新型的羽球。

機不可失-建構教學用平板電腦推車之借還平台

看到校園內的平板車租借,需要到資訊組用紙本登記,而因為學校電梯只有一台,等電梯耽誤了很多時間,而且紙本消耗了很多資源,因此想做一個可以利用悠遊卡註冊、借車、歸還的系統,將停靠站放置各個樓層,有需要時可隨時去借還。此次成品製作是利用Webduino、Arduino開發板,借由網路連動Firebase資料庫,逐步完成租借系統。經過了多次修正與測試,已完成可註冊、租借的系統平台,但因時間和成本有限,目前只能以模型測試,期待日後能製作出停靠站並實踐於在平板車的租借。

無人機SLAM自主飛行與立體建模運用於橋樑劣化檢測之研究

本研究運用無人機透過自主飛行及SLAM技術,輔助維護人員進行安全而穩定橋樑劣化檢測機制。透過飛行穩定、姿態資訊明確的自主飛行無人機,運用Python撰寫UDP連線程式,即時接收並判讀無人機回傳的影像及姿態資訊,再傳送飛行命令給無人機以順利在橋樑間巡行,而接收的影像則提供目視判斷損害狀況及LSD-SLAM建立強梁的3D模型自動標示測量損害處的尺寸。最終結果證實無人機可取得符合橋梁優選指標 (PI) 的必要資訊,以安全、效率的方式,取代目前必須多人爬上爬下,分工目視及測量方式。

有氧森活-探討國中生高海拔身體適應程度影響因素

本研究旨在探討不同海拔高度血氧飽和度、體適能與高山適應程度之關聯性。利用高山適應評分系統為受試者分組,再進行各組體適能測驗成績及不同海拔高度測量之血氧飽和度之研究。研究結果顯示: 一、血氧飽和度會隨著海拔高度上升而下降,於相同海拔高度,適應較差者之血氧飽和度比適應較佳者低。 二、體適能部分項目(立定跳遠、800/1600跑走)會影響學生於高海拔的適應狀況。 建議可利用本研究結果,針對體適能立定跳遠、800/1600跑走成績較差者加強訓練,登山過程中多關心血氧飽和度下降幅度較大的同學,以減少在高海拔地區不適症狀的發生,期望本研究結果可供校方或其他單位日後安排登山行程參考。

把新鮮包起來-非塑料環保薄膜之研發

本研究採用海藻膠糊液製作出薄膜,得知甘油、醋酸是關鍵成分,可控制糊液的流動性或軟硬度,以2%海藻膠糊液,添加2%甘油、1.5%醋酸之配方比例來製作薄膜,本研究稱之「自製新型保鮮膜」,藉由不透明度、穿刺強度、抗拉強度、拉伸長度等物性測試,驗證「自製新型保鮮膜」初步具有商品化之水準。在實際應用上,「自製新型保鮮膜」包裝功能特性、包裝視覺效果甚佳,並具備優良的冷藏保鮮效果,而且不用擔心因保鮮膜接觸油脂、蒸煮或微波加熱處理所衍生的食安問題。「自製新型保鮮膜」之水活性值遠小於0.6,因此,常溫下具有相當好的貯藏性。最後,經3週掩埋測試,證明「自製新型保鮮膜」之腐敗性甚佳,是一種對環境十分友善的環保材質。

「鱗」漓盡致 – 以阻尼震盪量測魚鱗膠原蛋白凍彈力及螢光光譜應用於魚健康情形即時監控

本實驗發現虱目魚魚鱗的膠原蛋白以沸水萃取率高,分為兩個階段,前十分鐘即能萃取63%總膠原蛋白量,降低萃取溶液之pH 值,除了增加萃取效率外,亦能幫助其斷鍵成更小分子的蛋白質,更有利人體吸收。蛋白質電泳、X 光繞射、細胞毒性試驗分析中顯示自魚鱗萃取出的膠原蛋白純度高,不會對細胞造成傷害。以自製3D列印光桿杆結合阻尼震盪量化了魚鱗膠原蛋白凍的Q 彈程度,發現膠原蛋白凍在10.6°C±0.5°C、約50mg/mL 時有最佳的彈性,提供凍狀類食品口感調製的新興途徑。本實驗發現以325 nm 紫外光激發魚鱗表面螢光,出現藍光(410 nm)及綠光(490 nm)螢光,可以進而利用其兩光的相對強度,判斷魚鱗的健康情形。

拈系列數學遊戲的研究 

我們整理了拈的最基本問題。並對拈的變形問題「k倍拈」(有n顆子,n>1,A、B輪流拈子,A先,A首次不可全拈,之後兩人每次拈最多為對手前次拈的k倍,拈最後一子勝),得到了完全解答,令a1=2,a2=3,…,ak=k+1,且(對於n>k,令an=an-1+am(k,n),其中am(k,n)是a1,a2,…an-1中最小的滿足≥[an-1/k]的項,此處[x]是x的天花板函數,亦即,不小於x的最小整數),則當開始時的全部子數為a1,a2,…an中的任何一項時,後拈者有必勝策略,否則先拈者有必勝策略。特別地,當k=2,3,4,5時,的遞迴式相當簡單。

表面張力應用於尿液體積定量及細胞回收率之探討

本實驗利用3D印表機配合ABS材料印製特殊構型之表面張力閥,將其應用於尿液癌細胞病理檢驗操作程序(簡稱表面張力閥法),最後比較表面張力閥法與目前使用的真空吸引法於移除上清液後所保留的定量體積變異性與尿沉渣細胞回收率。經實驗證明,表面張力閥法對於保留定量體積應用於二次純水的變異係數為3.3%,應用於尿液品管液的變異係數為5.1%;真空吸引法對於保留定量體積應用於二次純水的變異係數為4.5%,應用於尿液品管液的變異係數為17.0%。兩種方法對細胞回收率的影響,於紅血球與白血球並無顯著差異,但真空吸引法於上皮細胞有較高的回收率。ABS表面張力閥體積定量效果較為穩定,但因列印精度的影響而造成表面粗糙,進而導致細胞回收率不如預期。

圓例覺醒

平面上,P點為△ABC內部任意一點,AP、BP、CP分別交△BPC、△CPA、△APB這三個三角形的外接圓於A'、B'、C'。若△ABC為銳角三角形,則PA'/PA·PB'/PB·PC'/PC≧8,等號成立時若且唯若△ABC為正三角形,此外,並以三角形的三內角來表示P點為費馬點、外心、內心、垂心、重心時的確切比值;接下來推廣至n維空間,當P為任意n+1單體A1A2....An+1內任意一點,A1P、 A2P、…、An+1P 分別與n+1單體P-A2A3...An+1 、P-A1A3...An+1 、…、P-A1A2...An 的外接n-1維球面交於A1、A2、…、An+1,滿足Πk=1n+1PAk'/PAK≧nn+1,等號成立時若且唯若PAk'/PAK=n,k=1,2,...,n+1,其中n≧2。再藉由任意點的結論,可以應用於直接生成或快速解出許多特殊類型的三角函數不等式。此外,從主要的不等式還可以得到Σk=1n+1AkP/AkAk'=1,此時P點為n維空間中任意一點,最後,我們把圓改為圓錐曲線,再進行線段比值的探討。