全國中小學科展

2011年

Colour Blindness

Purpose of Research\r Colour blind individuals make up a large part of the population but are not usually considered. I aim to design an interactive guide that can be used when designing websites, social networking pages and various digital presentations to ensure that they are legible to colour blind individuals, by determining which colours generally confuse both red-green and blue-yellow colour blind people.\r Procedures\r I e-mailed my test, which consisted of 240 slides depicting every possible combination of the 16 basic web colours in the form of a frame, a heading-appropriate sized text and a paragraph-appropriate sized text, to a group of red-green and blue-yellow colour blind individuals, as well as an equally sized control group. I asked them to flip through the slides at a comfortable pace and note the slides that were difficult to read offhand, thus getting an idea of which colour combinations are not suitable for colour blind individuals, as well as the combinations that are not visible to those with normal colour vision.\r Data\r I wrote up my results using tables and stacked column graphs to determine which colour combinations were not visible to an unusually great number of test subjects. I then represented the information I collected in the form of a flash guide. This interactive guide allows one to choose a background colour from a wheel of 16 colours, and then be given a choice of appropriate text colours. The user is also presented with an example of the combination that was chosen, showing how the text appears on the background. The guide is easy to navigate and understand, can be posted on the internet or e-mailed, and is not overly technical so it can be used by designers as well as ordinary internet users.\r Conclusion\r Colour blind people are easily confused by colour combinations which might seem clear to us. My hypothesis was proved as I was able to set up a guide that would make it possible for both colour blind individuals and those with normal colour vision to read the text on websites, social networking pages and digital presentations.

水滴在高溫鋸齒狀金屬表面上的爬坡現象

實驗發現,在高溫並排鋸條之齒面上可以形成懸浮水珠,而水珠具有爬坡的現象。當鋸條齒面溫度達四百度且鋸條傾斜角低於二十度時,水滴均可向上爬坡,特別的是,角度在十二度內,大小水滴的爬升速度皆有隨著角度提高而變快的趨勢,且質量較小的水珠爬升速率較快。 水珠之所以能向上爬坡與其表面受熱快速蒸發和齒廓曲線有關。首先,水珠因受熱在周圍形成一層很薄的蒸氣層,阻隔熱的傳遞,使得在鋸齒面上可以形成懸浮水珠,持續一段時間而不會立即蒸發;而水珠爬坡的現象,肇因於蒸氣壓力和蒸發所產生的反向動量,配合不對稱的齒廓曲線,造成水珠會受到一個沿斜坡向上之淨力,進而可以爬坡。綜合前述的原因,我們可以合理的解釋各項實驗結果。

聞颱變色-五十年來侵台颱風降雨量之變化

本研究分析1960~2009年侵襲臺灣的165個颱風資料,探討颱風的強度、降雨量、路徑、聖嬰與反聖嬰的變化情況。比較前後二十五年資料顯示:1.侵臺颱風的次數略有增加,颱風生成的區域有擴大的趨勢,但雨量無顯著差異(t=0.68,P>0.05);2.在南海區域生成的颱風有增加的趨勢;3.東向西的颱風移動路徑降雨量有增加趨勢。4.聖嬰與反聖嬰年時,侵襲臺灣的颱風較少,但聖嬰年的颱風降雨量顯著高於平時年(F=3.25,P

Emitting Gold Nanodots Synthesized via Protein Templates

本研究利用蛋白質的環保、生物活性,金奈米粒子的低毒性,及蛋白質金奈米粒子的螢光特性,合成可應用於生物體內之螢光蛋白質金奈米粒子,從而利於標靶藥物研究。本研究選擇與眾多疾病相關的胰島素,以最佳方式合成紅色螢光胰島素金奈米粒子,有助於探討糖尿病相關機制。並嘗試以養晶得到結晶狀的胰島素金奈米粒子;經由離子測試發現胰島素金奈米粒子十分穩定,更可應用於細胞內微量氰離子檢測;根據CD光譜,確認胰島素金奈米粒子與胰島素的蛋白質二級結構相似。之後利用MTT測試細胞毒性,並將胰島素金奈米粒子餵入細胞,並取得細胞螢光影像,證明胰島素金奈米粒子可經由細胞表面之胰島素受體進入細胞內,且呈現紅色螢光,證明胰島素金奈米粒子可用於生物體內顯影追蹤。利用老鼠實驗證明胰島素金奈米粒子具有胰島素降血糖之功用。

使用於生產基因工程蛋白之家蠶自動注射系統的研究

本研究計畫之目的在建立一個家蠶自動注射系統,並應用此系統讓家蠶生產具特定抗菌蛋白之蠶絲,製成抗菌繃帶。使用家蠶為載體生產特定基因工程蛋白,具有成本低廉、產量大、品質較好等優點,而家蠶自動注射系統可以大幅增加其生產基因工程蛋白蠶絲的效率。本研究中先進行家蠶表皮組織之研究,找出家蠶的最佳注射點。其次使用電流變液做為介質,設計了可控快速家蠶固定系統,並使用單一攝影機進行影像辨識,進行注射器之雙軸定位。接著發展出小液量之微量注射器,每次注射量可低至2 l。系統中並設計一圓盤式輸送系統,可快速運送家蠶至定點接受注射。研究後段以實驗控制桿狀病毒之濃度,讓家蠶產出具特定抗菌蛋白之蠶絲,並使用該蠶絲製成抗菌繃帶,可有效保護傷口免於特定細菌之感染。

『氫化-甲烷化』程序厭氧發酵產能系統之建立

本研究之目的,乃針對氫氣及沼氣發酵的結合,建立『氫化-甲烷化』程序的厭氧發酵產能系統,取代傳統『酸化-甲烷化』的厭氧發酵程序,以期提升整體厭氧處理的產能效率。研究以蔗糖、畜產廢棄物(豬羊兔糞)、鳳梨皮廢棄物為基質,先個別以產氫菌35℃發酵收集氫及產甲烷菌40℃發酵收集沼氣,進一步再將產氫廢液進行二次發酵收集沼氣。試驗結果顯示,經過氫化-甲烷化的二次發酵後,能量總產值較傳統酸化-甲烷化發酵程序的產能提升,提升倍數分別為蔗糖基質:1.16倍;滅菌鳳梨皮基質:1.17-1.27倍;未滅菌鳳梨皮基質:2.62倍。以畜產廢棄物為基質,進行產氫菌及產甲烷菌靜置與連續流培養,以兔糞基質氫氣與甲烷產量最高。酸性的產氫廢液經二次發酵後,pH值皆有趨向中性偏鹼的變化。

足下天地大,掌中有乾坤─橙斑大龍蝨抱握足的形態與吸附力

有別於大多數龍蝨抱握足上所具有的圓形吸盤,橙斑大龍蝨具有特殊的掌形吸盤,吸盤內具有四排舌墊狀構造。藉由吸盤吸附與脫離機制的探討,發現吸盤內跗節的關節與舌墊在吸附時會發生形變以增加吸盤的吸附,而舌墊的不對稱性構造則可以使吸盤在脫離時較為容易。我們也利用自製的實驗裝置測量吸盤在水中的吸附力,結果顯示吸盤吸附力的主要來自於舌墊,其切向力大於法向力,且切向力具有方向性,推測與舌墊之不對稱性有關。這種掌形吸盤除了可重複在水中進行吸附之外,也具有方便脫離,以及可吸附不規則平面等特性,在仿生學上的應用極具潛力。

缺一格也可以─骨牌排列順序數量之探討

在一次偶然的機會中,我們在科學月刊上讀到一篇探討骨牌排列 (Domino Tiling) 問題的文章。文中骨牌排列問題看似單純,但其中卻有許多有趣的性質,因此,我們想對此進行更深入的研究。\r 我們將1x2的骨牌填入特別的方格中,考慮填入的順序並計算其排列情形的數量。由定義的兩個模型SDT(Standard Dominos Tableau) 與「缺一格」的GDT(Good Dominos Tableau) 為基礎,嘗試尋找它們之間的關連性,藉由對應(bijection)的方法,得知在高度的限制為奇數的情況下,SDT與GDT的數量相同,並且,兩者之間的結構有密切關聯。\r 除此之外,在這個研究中,針對SDT在高度不超過三排時,我們建構出了骨牌排列情形與我們架構的「廣義Motkzin路徑」的對應操作流程。接著,我們嘗試探討一般化的SDT與此結果的關聯性,由對應過程的想法,架構出高維度的「廣義Motkzin路徑」,並推測此路徑與SDT之間有緊密的相關性!

地球真的發燒了嗎?─深入探討全球暖化的趨勢

在上了基礎地球科學之後,我們更加關心所處的環境。我們想要了解地球暖化的趨勢是如何?各緯度地區的暖化程度有著怎樣的差異?我們至各國網站搜尋氣象站的原始資料,並利用Microsoft Excel作數據分析。我們比較了不同緯度區域的升溫現象,並找出各測站數十年來暖化程度隨時間的變化。結論與我們以前所認知的事實-地球正在迅速暖化,有著一段差距。有些地方的氣溫長期趨勢是上升,近十年的狀況卻是下降;有些地方的氣溫一直穩定而持續的上升;更有些地方的冬季越來越熱,夏季越來越冷,年溫差越來越小。我們發現,就我們主要研究的東亞島國來說,暖化的幅度其實並沒有影片「正負2℃」所說的那麼大。

誘發肺癌細胞產生細胞凋亡之天然物篩選及其機轉探討

癌症多年來為台灣地區十大死亡原因之首,因此,開發治療癌症的藥物有迫切的需要。本實驗先以SRB assay篩選許多天然化合物,並找到天然物「禾本科竹節草(Chrysopogon aciculatus)成分CA-C」對肺癌細胞A549有抑制作用;利用流式細胞儀分析細胞週期,顯示DNA片段化,此為細胞凋亡一大特色;並以Western blot評估其對肺癌細胞造成的細胞凋亡之機轉。