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佳作

咖啡濃度的密碼

想藉科展來自製方便準確的濃度咖啡機。 市售即溶咖啡粉經本研究顯示:(1)咖啡濃度越高測紙殘留色越深。濃度>6.542%達飽和。(2)咖啡溶水呈弱酸,pH與咖啡濃度呈負相關。廠建議濃度1.32%其pH為4.94。pH<4.57時不易判別濃度為不全面的濃度測法。(3)電導度與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其電導度為110mho/cm。電導度在中高水溫時不穩定且無法判斷飽和為不優濃度測法。(4)TDS與咖啡濃度呈正相關。建議濃度1.32%其TDS為600 PPM為可行濃度測法。(5)光敏電阻反應電壓與咖啡濃度呈負相關。建議濃度1.32%其反應電壓為0.32V為可行濃度測法。(6)TDS與水溫呈正相關、光敏電阻反應電壓與水溫呈負相關。(7)運用光敏電阻反應電壓來自製咖啡濃度控制器是可行,準確率約為82~97%。

「墨」世不忘~天然鐵膽墨水之製作與最適化探討

本研究旨在加入五倍子、綠茶等天然材料以製作環境親和力高之鐵膽墨水。將自製墨水分為三代製作,以色差儀與軟體ImageJ測量顏色,找出最適化比例。綜合所有測量數據,自製墨水之最適化比例為五倍子100公克,水80毫升,硫酸亞鐵2公克,阿拉伯膠2公克,丙酮1.5毫升者,其特點如下: 1. 添加愈多五倍子,其顏色愈深,添加100公克五倍子K值為99%;市售墨水K值為95%。 2. 墨水加入丙酮,具有乾燥速度跟市售墨水相同及顏色變化微小的特點。 3. 五倍子墨水遇水不易暈染;單寧酸粉及市售墨水較無法防水。 4. 自製墨水顏色受日曬影響較小;市售墨水受影響較大。 5. 五倍子墨水筆跡較市售墨水具有良好的保存效果。

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。

忘「黏」之「膠」—光柵壓印對乾式膠帶效果之研究

因為對壁虎攀爬能力有興趣,我們決定研究不黏手的乾式膠帶!藉由自製穩定施力的檢測裝置,進行乾式膠帶作法和變因探討。 我們發現矽膠最適合製作乾式膠帶,壓印板推薦柵欄結構的光柵。當光柵刻線密度越密,剪切力越大!1000條光柵乾式膠帶(剪切力853 g/cm2)是市售奈米膠帶的2.75倍! 矽膠壓印可達到1µm單位,我們稱為「微米壓印」,是小學生就能使用的技術! 光柵形狀會影響剪切力!訂製光柵太昂貴,我們藉由雷雕「模擬低密度光柵」形狀。 推薦橫向、同心圓及正六邊形,形狀越小越密,剪切力越大。 我們研發出7099和台AB光柵乾式膠帶,擁有不黏手、無殘膠、易剝離、單雙面皆可用、彩虹光澤特性,水洗能恢復黏性、還能當作光柵及二次壓印光柵,具有推廣價值。

以腦波實驗探討音樂對於高中生學習專注度及成效之影響

研究者身為高中生,平常看到同儕在讀書時會聽音樂,我自身有時候也會有這個習慣,但常聽師長叮嚀我們,讀書不要聽音樂,因此透過此次研究來瞭解高中生聽音樂對於學習專注度之影響,並探討學習成效是否有相關性。根據蒐集了190份網路問卷發現,大部分的高中生都有讀書聽音樂的習慣,但他們知道自己的問題點,像是算數學或默背課文時,就有許多學生是不聽音樂的。此次研究另針對30位高中生來進行腦波分析實驗,根據研究結果顯示,大部分的高中生,不論在讀書時聽哪一種類型的音樂,其專注度及學習成效皆有明顯提高。其中,又以古典音樂對於學習專注度及成效最明顯。因此,高中生邊讀書邊聽音樂不是一種壞習慣,反有助於高中生提振學習專注度及成效。

手機偵測螢光及吸收光譜探討橄欖油中葉綠素及類胡蘿蔔素熱降解的臨界行為

本研究以兩枚光柵(600條 / mm)、一0.5mW藍雷射光(450 nm)、兩台手機錄影偵測,搭配3D列印,利用自製螢光及吸收雙功能光譜儀,可迅速監控葉綠素的存在或分解,其中吸收光為排除雜訊,以光柵讀取450 nm的二次(second order)光,以Tracker軟體將光譜照片數位化。偵測一滴油30 μl的橄欖油的及時螢光光譜配合二次吸收光譜,分析2種品牌橄欖油中葉綠素遇熱分解過程,發現橄欖油中葉綠素遇熱呈現兩階段式分解。透射二次光隨溫度變化曲線,可用指數函數表示,揭示B牌橄欖油中葉綠素的熱分解係數僅為A牌的 (31.9/87.8) = 0.36倍,加熱到200℃保有21%葉綠素。橄欖油中的油提升葉綠素及類胡蘿蔔素的降解溫度。即時螢光光譜,顯示95℃時,A牌橄欖油中葉綠素含量是B牌的6倍。

尋找最佳跳豆!

跳豆為輕殼與重球組合而成,輕推能重複翻滾。本實驗分析其運動過程與模式。實驗中可發現跳豆不斷重複「殼平行斜面」與「殼翻轉」的運動模式。隨跳豆長度增加,「殼平行斜面」的鋼珠加速區變長,但翻轉時間也變長,導致飽和速度明顯較低,在有限斜坡長度下有最佳跳豆長度。本研究利用移動和轉動方程式得到翻轉期間鋼珠理論加速度,搭配實驗數據得出速度理論值與速度實驗值有相似的趨勢。隨著跳豆寬度越寬,跳豆翻轉期間鋼珠速度對時間由「V」型轉變成「W」型,出現二次加速段,且在有限斜坡距離下,跳豆有理想寬度。可翻滾的情況中,內球質量越小越快達飽和且加速減速變化量值較大。

共邊三角形內心與等距共圓點之研究

雞爪定理僅適用於任意三角形,好奇「此性質是否可適用在多邊形?多邊形在何條件下才能找到等距共圓點?」經探索後,發現「雞爪定理不能適用在多邊形」;證明得到若「任意n邊形所有頂點共圓時,可形成等距共圓點及形成n組共邊三角形,存在n-2組n個等距線段。」 接續,在等距共圓點的條件下,是否能在多邊形找到「等距相關性質」,如:等距△數量、等距△全等、相似種類……等,如:等角共圓n邊形、正奇數n邊形及正偶數n邊形中 ,形成最小頂角等距△的數量公式分別為[(n-1)(n-4)/2+3]×n/2、2n[(n+5)/4×(n-3) ]及 2n[((n+4)(n-2)+8)/8],並證明公式成立。 將研究推廣,發現任意多面體所有平面皆形成等距共圓點之條件為「任意n面體所有平面的頂角共圓」。並應用在夾娃娃機及網路基地台之建置。

新型輪椅輪胎發想與應用研究初探

生活中,常常會遇到身障者坐著輪椅十分不便,並非每一個樓梯旁都有無障礙坡道。本次研究主要為發想新型輪椅輪胎,利用彈簧製作輪軸避震器將輪子內部結構進行改裝,使其能夠適應高低差地形,藉由避震器受力產生壓縮變形的特性,使輪胎在碰到樓梯等障礙物時能夠產生形變,以致於輪椅乘坐者能夠用更省力且有效率的方式爬上樓梯,這次研究會針對新型輪胎在爬上樓梯時的穩定度表現以及動力傳遞上進行檢測。實驗發現新型輪胎雖然在平地行走時整體動力傳遞效率較傳統輪胎來的差,但在克服地形障礙時不論穩定度與安全性皆較傳統輪胎來的佳。並期待能夠應用在輪椅上,使身障者不必倚靠無障礙坡道即可輕易克服階梯障礙,省去尋找與移動上的麻煩。

果皮模塑師

研發環保材料解決不可分解材料所形成問題,是全球的課題。我們研究目的主要是將果皮模製作成可以在生活中實際應用的複合材料。以火龍果皮為原料利用它的特性滾煮後釋放出果膠,和果皮所含有纖維、白蛋白作用模成果皮材料讓果皮完整的被利用。接著提升果皮材料的整體效果測試乾燥、添加、作用法後發現材料常溫靜置乾燥即可,碳粉可當作強化劑、砂糖可增加材料緩衝性、耐脆性和立體度,交聯作用可以讓材料有更多樣的塑形。為探究它的特性,自製多樣測試方法與裝置進行探究分析。最後根據材料特性製作出大面積薄膜還製作成水果網套、邦提圈更將材料模成具立體度嫁接球和複合多層果皮材料球以替代高爾夫球等,在生活中實際應用。