全國中小學科展

佳作

食在小心,開發APP以進行飲食健康管理之研究

本專題係經開發的APP透過掃描功能,取得商品成分與熱量,依據客製化的基本資料與病史,商品內若有慢性疾病患者不宜食用過量的成分時,會出現語音提醒,達到熱量控管的效果並計算使用者一日所需總熱量,掃描並取得商品條碼後,將超標的熱量以紅色標示色顯示提醒使用者。設有疾病資訊查詢的功能,能讓使用者隨時了解五大慢性疾病的症狀與注意事項。為提升系統安全與效能設置手機與雲端兩種資料庫,當數據有新增或修正時同步紀錄於資料庫中,透過智慧型手機簡單的操作促進飲食健康管理,以達到改善全體國民健康的目標。若使用者長期配合APP控管,可改善使用者的飲食習慣與患者病發的機率,以促進全體國民健康,進而達到吃得健康,活得快樂的生活目標!

就是要吸,『氧』『酶』不吐氣!

國中自然課本中關於氧氣製備的實驗,一般都是以過氧化氫加入二氧化錳作為催化劑來完成。但是,實驗過程中,劇烈反應產生的大量氣體容易發生危險,二氧化錳的回收也費時費力。我們的實驗想找出可用的校園植物,利用內含的過氧化氫酶來取代二氧化錳的功能。根據實驗結果,並模擬學校製備氧氣的環境,水黃皮具有較大的反應溫度範圍,較好的反應速率。尤其是利用4℃冷藏保存的方式,可延長水黃皮過氧化氫酶的正常活性達18天之久,很適合取代二氧化錳。另外,有鑑於市面上攜帶式氧氣瓶的售價頗高,填充新的氧氣又要付費,我們也設計了簡易攜帶式環保氧氣瓶,可以提供給常登山但容易因缺氧而頭暈的山友一個便宜又方便的選擇。

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。

最堅強的醫護人員—防疫機器人

本研究致力於改善在疫情底下的醫療場所分流機制,減輕第一線醫療人員的人力負擔。利用Arduino模組與臉部口罩辨識技術,串連「口罩辨識、體溫量測、酒精消毒」等三項主要關卡,最後製作出一個集所有功能於一身的「防疫機器人」。 防疫機器人將設置於醫療場所入口,在語音提示下,進行口罩辨識、酒精噴灑與溫度感測,如有突發狀況可與保全人員聯繫。待所有檢測完成後,溫度超標和正常的人會以不同方式進入醫院,降低交叉感染的風險,全面性的守護第一線的人員。 本研究成果能為醫療場所的分流達到「降低人力需求」及「安全」的目標,甚至可以拓展至其他同樣需要分流機制的場域。

玉米大出擊-3面玲瓏水準尺夾

本研究動機為舊有的鋁製水準尺尺夾,過於笨重、攜帶不便、未與水準尺貼合、架設不易等問題,容易產生誤差,便加以改良。以精簡的設計概念,配合3D列印技術,製出「單面、雙面、全方位」等三種水準尺夾,此尺夾為一體成形,操作簡易、攜帶便利,配合SOP操作流程,可提升作業效率。 本水準尺夾可自行3D列印製作,作品不經由工廠電鍍生產,不會排放廢水和毒物PM2.5,友善環境。由實測數據得知水準尺夾誤差值較鋁製尺夾小,且素材便宜易得可自行製作,提升經濟效益。

「蕨」處逢生-探討台灣山蘇花的孢子彈射機制與附生的歷程

從好奇台灣山蘇花(Asplenium nidus L.)生長高度為起點,了解它為鐵角蕨屬 (Asplenium)巢蕨群,能提供其他生物生長空間和營養。孢子囊細胞中環帶細胞平均19.4個,唇細胞平均3.2個,具長柄,分類上為較進化薄囊蕨類。孢子囊開啟角度達180度,甚至達225度,可反轉後彈回。一次彈回氣泡幾乎充滿環帶細胞,二次彈回氣泡數較少,符合第一和三類型槓桿,以費力省時方式進行孢子彈射。室內外生長箱測量孢子彈出時平均角度33.4度,推測加上風力可將孢子彈得更高遠,已測得附生高度達5公尺。孢子彈出後,僅附生植物莖0.1-0.2公分並容易掉落,顯微觀察對附生植物影響小。這些適應環境和利他的方法和智慧,值得效法和學習。

猜猜我是誰?用腦波「想」就知道! 結合腦機介面生物辨識的智慧家庭系統

我們撰寫腦機介面程式,用低成本單電極的腦波儀讓智能車移動,實驗後發現專心度會隨著訓練而提高;在過程中看出每個人的腦波好像都不相同,所以嘗試從大量又凌亂腦波信號中萃取到四種有用的統計特徵值,再用近鄰演算法做生物辨識,正確率達到九成七以上,並實做出創新有趣具腦波解鎖應用的智慧家庭系統。此系統運用圖形的mblock、程序的C和交互式的Mathematica等程式語言,特色包含可傳訊息到手機上的緊急救難LINE通知功能和中文語音合成功能。設計出固定式的跌倒偵測和一氧化碳偵測裝置,與整合各種元件的腦波可控智能車,能自主偵測環境指標和災害意外指標並能適時提醒。我們相信唯有探索最難破解的大腦祕密,才能朝向直接用腦訊號控制和意識交流的方向前進。

校園榕葉捲葉內的秘辛~榕管薊馬族群與共棲生物研究

為了瞭解榕管薊馬使榕葉捲曲的機制,在夏、冬季採集造癭葉進行捲葉分析與觀察,也針對榕管薊馬的棲息偏好、共棲物種與捕食性天敵進行調查,結果發現榕管薊馬選擇向光面的前段枝葉吸食與造瘿,造癭初期薊馬只會駐足和吸食,中期則交配產卵,後期孵化的幼蟲會在葉片內成長、蛻化成成蟲,此時,葉片出現紅斑(正榕)或黃斑(垂榕);3~5cm大小葉片具有最大負荷量。根據調查與顯微觀察發現垂榕最適合榕管薊馬造癭,夏季與冬季的族群組成有差異。當榕管薊馬繁殖時除了吸引異性,也引來三叉小黑花椿象入侵,校園調查發現三叉小黑花椿象成蟲具有韋斯曼氏擬態,外型與榕管薊馬極為相似,當共棲率超過10%時,可大幅降低榕管薊馬的存活率,達到生物防治的效果。

蛋膜通透銅錯離子

本研究主要是探討錯離子是否可以通過蛋膜及其相關的問題。我們經由蒐集現有資料後做出比較有可能的假設再進行實驗,證明不只有離子可以通過,錯離子也是可以通過蛋膜的。並藉由在課堂上學習到有關滲透和擴散的知識,加上紫外光光譜和導電度計的運用,加以得知通透速率,並進一步做更深入之研究。

「圓管站起來!」-圓管掉落再反彈直立的相關因素研究

本研究是探究「影響圓管掉落後再反彈直立的因素」,並自製設備及標準化的實驗,研究發現: 一、 適合夾放圓管的工具是「鐵製麵包夾」,圓管材質則以「PVC圓管」最佳。 二、 對7公分長的PVC圓管而言,最佳重心離地高度是2倍管徑長。 三、 1.5倍管徑長的圓管效果佳,成功率高達96.7%。 四、 夾子夾圓管右邊時,顯著降低效果;夾子夾在中間及左邊時無顯著差異。 五、 圓管傾斜角度25度時,「2倍管徑長的PVC圓管(7公分)、重心離地為2倍管徑(7公分)」的成功率為100%。 六、 四種包覆材質中,效果依序為「細鐵絲>粉彩紙捲>橡皮筋>水果網袋」。 七、 接觸面材質效果依序是「會議桌=磨石子地>玻璃=實驗木桌>空心木桌>PP地板>不鏽鋼餐桌>玻璃纖維桌」。