全國中小學科展

四等獎

Charging the Miniature Electronic Components of Medical Equipment in Vivo

世界上有許多病患,需要在體內植入電子醫療裝置,才能維持生命。然而,電池充電的問題卻一直無法克服,於是必須透過開刀重新更換電池,如此不僅增加病患的痛苦,也增加了醫療成本與環保問題。然而,過去研究以提高電池蓄電量為主,只有極少數研究著重在探討隔空充電技術,例如:動物體內電池充電。本研究主要是應用電磁感應原理,設計一套可以針對實驗兔體內體溫發射器的電池進行充電的方法,及探討充電過程所產生的電磁輻射及其影響。我們的初步研究成果顯示: (一)將24V與18V兩種電壓分別輸入電磁棒,在實驗兔動物身體表面進行充電,發現可產生的最高充電電壓值分別為4.75 V與3.64V。(二)充電30分鐘後可讓體溫發射器每二秒發射一次訊號,為期長達8天。(三) 將24V與18V兩種電壓分別輸入電磁棒,在距離電磁棒5-60cm的範圍,最大的電磁輻射值為179.6mG及0.1 mG。本研究證實我們設計的電磁棒可以對兔子體內電池進行隔空充電,並且不會對實驗兔子造成電磁輻射傷害。我們建議未來可以應用此方法解決動物體內醫療電子元件的充電問題。

就是那道光-色素增感型太陽能電池改良之探討

在這能源短缺的時代,開發替代能源已經成為主要課題。利用光觸媒特性所製成的色素增感型太陽能電池,因二氧化鈦光觸媒受到紫外光照射才產生電子躍遷,吸收光的頻率區域狹小,實用性不高。因此研究氧化鋅、二氧化錫與二氧化鈦混合,是否能提升該電池的轉換效率。藉由各種變因的探討,從中選取最有利的方式,使太陽能電池發揮更大的效益。除了以溫度、電解質、混合比例等因素外,增加電極面積以及串聯均可提高電壓與電流,以增加日常生活的實用性。如不斷的改進發展,諸如電解水、使小燈泡發光,甚至各種小家電用品的使用,都可應用於其中。In times of energy shortage, exploring the alternative energy has already become a main issue. The dye solar photocell is using photocatalyst characteristic. Because the electron transition is caused by lighting up the titanium dioxide photocatalyst by the ultraviolet, the frequency of spectrum is narrow and small. It is thus impractical. Therefore, we research whether or not the mixtures of zinc oxidize and tin oxide with titanium dioxide can improve the conversion efficiency of the dye solar photocell. Through discussion on various kinds of factors, we can choose the best way to make the dye solar cell yield more efficiency. In addition to the factors such as temperature, electrolyte, mixed proportion, etc., increasing the area of electrodes and contact can improve the voltage and electric current. That way we can increase the practicability for daily use. With constant improvement, it can be applied to many kinds of things, such as electrolyzing water, small bulb lights, even small household appliances.

正弦桿精確度挑戰與探究

Sine bar is precise measuring angular tool with gage blocks.Basica1 旬, to get height we calculates with H=L×sinOto assemble gage blocks.It is inconvenient to assemble gage blocks and maintain after we measured when wanting to get different dimensions. In out wOItwe have fabricated rap1d positioning sine bar by combining micrometer and sine bar.The purposes ofthis research are producing dimensions accurately and rapidly.Thus,it won't have errors when workp1eces are mached and measured. 正弦桿是測量角度的精密量具,基本上,正弦桿需跟塊規組合使用,再利用H=L Sinθ 算出需組合之高度,在算出需用何種尺寸之塊規需用幾塊,但如果遇到多種不同高度時,則需要更換不同尺寸之塊規,塊規在每次使用時都需清潔乾淨,十分的不方便,在此我們利用測微器,與正弦桿結合,捨去塊規,研製出快速定位正弦桿。此一設計主要包含有原本的正弦桿,一支測微器,結合成新的正弦桿,本正弦桿主要的特性是,在每一種高度算出後,即可利用正弦桿上的測微器直接旋轉到需要之高 度,且轉到需要之高度後可將測微器固定讓測微器不再旋轉,且兩者是一體的,不會出現測量或是加工時,正弦桿移動之現象,使用中也不會去觸摸到測微器之測頭而產生了熱脹冷縮之誤差發生,達到快速定位之需求。

以長距離立體影像模型為基礎之汽車防撞警示雷達系統的設計與研究

本研究基於雙鏡頭立體成像原理,提出適用於長距離的相機光軸校正演算法則。此演算法則可快速地將失真的影像修復,以提供正確物體影像的視差資訊來得到其3D立體影像的資訊。由於物體影像於長距離時會太小而變得難以辨識,因此加大影像解析度能有效提升物體影像的辨識度進而獲得長距離的立體影像,但電腦執行影像處理的運算時間也隨之變長而失去即時性。因此本研究採用圖形處理器及多重執行緒的技術,可將解析度1280*720的影像擷取和處理的運算時間縮短至每幅影像100毫秒以下,而達到影像處理的即時性。本研究最後將此研究成果用於汽車防撞警示雷達系統設計,此系統運用兩個網路攝影機來擷取影像,並利用OpenCV所提供之開放原始碼實現本研究所有使用之影像處理程序,以快速達到汽車防撞警示雷達系統的實現。

新穎光子晶體材料的研究與開發

本研究目的1.探討催化劑對光子晶體SiO? 合成的影響,依據催化劑對光子晶體製作的數據,統整歸納出不同濃度的氨水催化劑對於SiO? 的吸收光譜與粒徑大小等性質的影響。2.尋找簡易的方式進行光通道的製作。 採用溶膠凝膠法將tetraethylorthosilicate(TEOS) 以氨水做催化劑在乙醇溶液中的水解及縮合反應製作單分散SiO?粉體。 嘗試將細線附著在玻片上進行排列,排列完成後將細線拉起企圖製造一條溝道。 實驗結果,催化劑會影響合成SiO? 的顆粒大小,隨著催化劑濃度增加,顆粒大小也隨之增加。使用細線可成功製造出凹陷的孔道,但目前採用之線仍嫌太粗,欲尋找奈米線材加以取代以製造出更適用之光通道。 ;The purpose of this research is 1.to find out the influence of the catalyst on compounding silica photonic crystals . According to datum , I can generalize the connection between the consistency of catalyst and the particle size of photonic crystal. 2.to find easier method of making the passage of light. I used tetraethylorthosilicate (TEOS) as a reactant and ammonia as the catalyst to react hydrolysis ,water condensation and alcohol condensation in ethanol. I tried to put fine lines on sheet glasses. After the arrangement of the silica particles, I took apart the lines attempting to make sunken ditches. The outcome of this ecperiment show that partical size increases with the consistency of catalyst. We can use fine lines to make the sunken ditches, but the line is not fine enough that I should find much finer lines to make it.

「煞」費苦心-探討渦電流在磁煞車上的應用

磁鐵與非磁性金屬轉盤因冷次定律產生阻尼效應而產生煞車效果,常常在物理實驗提到。但如何設計一個渦電流煞車器,又好像不是一件簡單的事。因為牽涉到許多變因,如轉盤材質、厚度、磁鐵與轉盤中心距、磁鐵數量、磁鐵與金屬轉盤距離、磁鐵移動速率等。本研究以”實驗驗證法”的方式,企圖為這些變因找到可依循的準則,進而充分掌握設計要點。為了有效率地分析這些變因,我們自行製作了一套「渦電流煞車分析系統」,可減少許多實驗時間並可記錄即時數據。另外,我們也量測渦電流在煞車系統的熱能分怖情形。在分析這些變因後,提出一份實用的設計指南。在最後,藉由控制磁盤的移動速度及與轉盤的距離,來分析渦電流煞車的各種即時「煞車曲線」。

HDAC抑制劑及Ribavirin誘發K562細胞分化的研究

K562細胞是一種人類慢性骨髓性白血病細胞株,普遍用於研究幹細胞分化的先驅細胞,可以藉不同誘導劑分化成紅血球或巨核細胞。此研究聚焦於兩種臨床藥物:抗病毒藥物Ribavirin和組蛋白去乙醯化抑制劑SAHA,探討其誘導K562細胞紅血球分化機制。其中針對一個在許多分化機制扮演重要角色的染色質修飾蛋白TIFβ來研究,它可以召集其他轉錄因子在基因上形成抑制複合體。我們藉由定點突變探討TIFβ上的bromo或RBCC domain的乙醯化狀態對於TIFβ與抑制複合體的轉錄因子交互作用的影響。研究結果發現乙醯化RBCC domain大幅影響了TIFβ與轉錄因子的親和力,並且降低TIFβ三聚體的形成,可能導致抑制複合體無法形成進一步開啟了分化的通道。

中樞神經節對美洲蟑螂步足反射的影響

本研究透過測量美洲蟑螂(Periplaneta americana)後足反射之程度與耗時等參數,探討中樞神經系統中各神經節在後足反射所扮演的角色。我們發現腦神經節對於反射作用有抑制與整合的效應,前胸神經節會增強反射,而後足的反射中樞位於中胸神經節與後胸神經節,腹部神經節則會抑制反射。本研究以電池座、釘書針與網路攝影機等簡單器材觀察、量化昆蟲足部反射運動,可推廣成國中生物中「反射」相關課程之行為觀察的探討活動。此外本研究也透過步足肌肉的肌肉電位圖(electromyography, EMG)記錄,證實了腦神經節在步足反射過程中具有調控功能。本研究的成果可應用在仿生醫療上,有助於術後復健或輔具製造的相關研究。

PALF As Alternative In Novelty Composite

Pineapple leaf fiber (PALF) which is rich in cellulose, abundantly available, relatively inexpensive, low density, nonabrasive nature, high filling level possible, low energy consumption, high specific properties, biodegradability and has the potential for polymer reinforcement. The utilization of pineapple leaf fiber (PALF) as reinforcements in thermoplastic form for developing low cost and lightweight composites Pineapple leaf fibre (PALF) is one of them that have also good potential as reinforcement in thermoplastic composite. The objective our research is to characterize PALF and to investigate the effect of fibre treatment on the mechanical properties of PALF reinforced polypropylene (PP) composite PALF was obtained from pineapple plantation after the harvesting. The we dry the PALF to remove the water. Next step is grind the PALF into small particle. Both PP and PALF were compounded using internal mixer machine prior to compression moulding via hot press machine to form a sheet. After forming the composite sheet, samples were prepared for tensile test (ASTM D638), flexural test (ASTM D790) and impact test (ASTM D256).

棋子移動最小值問題探討

此份報告主要是探討一個最優化問題,即是給定特定的移動方式,求出至少要多少操作,才能夠把棋子從某一種分布狀態調整成另外一種。而經過許多例子的嘗試,發現因為原本的問題不帶有數學的式子於其中,故沒辦法用上任何已知的工具進行解題,所以引入座標系以及排列矩陣,讓其含有許多數學式,能夠幫助問題具體化。接著給出好的上界以及得知最大值達成時滿足的條件後,便是開始進行一連串的構造,而這我採取「先猜後調」的策略,簡言之,就是先放置一種看似不錯的分布狀態,再利用討論出來的一些工具,對此狀態進行調整,同時用簡單之圖論方法觀察內部的數學結構,以獲得最優的構造之一。