全國中小學科展

臺灣

「孓」戰關鍵―台灣淡水渦蟲捕食蚊幼蟲機制及其黏液探討

虎紋三角渦蟲(Girardia tigrina)是台灣本土常見的渦蟲,常用於再生之研究。然而其黏液功能與成分以及捕食蚊幼蟲機制皆尚未清楚。本研究中,從解剖顯微鏡觀察得知渦蟲爬行時分泌的黏液能將蚊幼蟲纏住,且發現渦蟲偏好從蚊幼蟲腹部末端及肛進行攻擊,並於體外行物理機制初步消化後,將蚊幼蟲組織以咽運動產生的負壓吸入體內,再行化學分解。以Congo Red、CBR250及PAS染色,發現渦蟲黏液中具有多醣、蛋白質及醣蛋白,以SDS-PAGE分離渦蟲黏液蛋白後,用銀染法分析發現渦蟲黏液包含多種蛋白質,主要為蛋白質單體15kDa,以蛋白質N端定序及LC MS/MS交叉比對分析得知渦蟲黏液中可能含有titin、calcium-binding protein等蛋白質,相關實驗還在進行中。我們也發現渦蟲在有無蚊幼蟲環境不影響其黏液蛋白分泌量,然而黏液蛋白成分組成是否有差異,需再繼續研究。本研究結果可能對應用生物防治法抑制病媒蚊有所助益。

故態復「蒙」,「日」新月異-Monge's theorem的性質探討與推廣

本研究以蒙日定理「平面上三圓彼此的外公切線交點共線」及其對偶定理「平面上三圓彼此的內公切線交點與另一圓的圓心的連線共點」出發,探討三圓更多由內、外公切線所產生的共點共線性質,進而探討四圓以上的情形,以及正多邊形、圓錐曲線等位似圖形,並推廣至空間中的球體。正如本研究作品名稱,我們將鮮少人研究的蒙日定理萌發出新枝,在日夜中茁壯,甚至最後有驚人的發現「在空間中n個外離的球,任意1個球的球心與另n-1個球的蒙日點連線會共交一點,此點稱之為n球的蒙日點」,此「點」發現,讓人不禁對宇宙中星體之間的關係產生更多無限的想像。

自動發電發光二極體的光電性質探討

本研究藉由研究LED的光學性質:發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線;並測量由LED吸收可見光的效率與內部等效電阻,藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池的電子電洞與等效電路模型中的相關參數(填充因子,串聯電阻,分路電阻),均能用以有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法:①加裝Fresnel透鏡聚光、②設計LED陣列的電路、③設計電能輸出入的轉換電路等方法,製作出利用LED在白天將光能轉成電能,在晚上將電能轉換成光能,而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamps。

新興汙染物銦對阿拉伯芥生長之影響 Physiological and Molecular Response of Arabidopsis thaliana to Indium Exposure

銦之化合物常被應用於半導體產業當中,隨著使用量的增加也提高銦污染流佈於環境的風險,若此污染物流布至土壤並累積於植物體內,則可能通過食物鏈而影響人體的健康。現今國內外鮮少有銦對植物影響的相關研究,因此本研究以培養基試驗,探討銦對模式植物阿拉伯芥生長之影響。結果顯示,當銦處理濃度為500 µM時,其生質量以及根長會受到抑制。MDA含量的增加,顯示銦會對阿拉伯芥造成氧化逆境,而穀胱甘肽與金屬螯合素並非阿拉伯芥在銦逆境下主要的抗氧化機制。本研究亦發現銦處理下會影響對錳、鉀、鈉、磷、鐵、錳、銅以及鋅的吸收。此外,X光吸收光譜分析顯示根部以及地上部中銦物種有明顯組成上的差異。於根部有42.9%的銦是以吸附於細胞壁的形式存在,這可視為植物對重金屬所採取「隔離」策略的防禦方式之一。

孑孓掰掰~智能水溝清理機

水溝清理機器人加裝導輪後約為29.5公分。清理模組採用「撈取式」來設計卡榫式鍊條、帶動棘輪和挖取鍊條,配合1:6的減速齒輪,能增加扭力。傾斜角60度搭配5個挖取鍊條,有最佳的撈取效果。車架採用三角形結構,車輪改成「棘狀後輪」,馬達加裝1:10的減速齒輪,穩定性高,能在泥濘的地面前進。採用NCUE BRAIN GO智能模組連接前後兩個超音波感測器,可判斷陰井位置,自主在兩個陰井間來回清理。前進動態為前進4秒倒退2秒,能有效脫離汙泥障礙。一邊前進一邊捕撈有最佳的捕捉孑孓效果,如果放置定點,捕捉效果較差。

循環不息

由遞迴關係式產生的數列各項除以質數k後,會產生一個循環的餘數數列,故本研究主要探討其最小循環節性質。我們先得到g階遞迴數列的循環狀況,在特殊情況下,餘數數列會成純循環。 若將最小循環節各項加總起來,除特殊狀況外,其和皆是k的倍數。在二階遞迴數列中,由於最小循環節必能分成數個每段項數相等的數列,將其依序排成有序的形式後,相鄰二行會具有倍數關係,在某些排法中橫列數字和必為k的倍數。我們還得到簡化計算循環節長度的過程,並且知道若餘數數列非等比數列模k後的形式時,則起始值對最小循環節長度無影響。

郵不得你不撕

本作品主要在探討圖的IC-coloring ,一個由郵票問題變化出來的圖著色問題。給定一個連通圖G,想要在所有的頂點上標一個自然數,使其所有頂點所標的和為K,而且對於所有介於1和K之間的自然數k,恆存在一個G的連通子圖,其連通子圖上所有點的標號總和為k。能達到這種性質的標號,稱為圖G的一個IC-coloring,以M(G)表示所有IC-coloring中K的最大值。 有關於圖的IC-coloring過去已經有不少研究,大部分的研究是找尋M(G)值的下界。在本次研究中,我們以改進圖G為四連方陣圖(P2╳Pn)對於一般的自然數n的M(G)下界值。

翻轉塗色

長度為n的字串,我們設計了對偶塗色,目的在減少同色字串出現的周期規律。而計算這樣的字串中存在多少同色的3-AP。 利用對偶塗色字串的特殊對稱性質,我們先將其中的同色3-AP分成單獨由字串前半2n-1形成的第I類同色3-AP及部分在前半2n-1部分在後半2n-1的第II類同色3-AP,並以d-中心排列方式重新排列,將第II類同色3-AP分解成較小的子結構,得到遞迴式計算跨越中心的同色3-AP,而得到定理1,計算第II類同色3-AP的數量。 由對偶特性得知,2倍的第I類與2倍的第II類同色3-AP即為長度2n字串中同色3-AP的總個數,由此推出定理2: n階對偶塗色字串中(字串長度2n)的同色3-AP總數為1/16N2-1/12Nlog2N+5/36N,N=2n. 此結果與所有塗色方式中平均存在的3-AP數量相近,第二大項-1/12Nlog2N則與對數值log2N相關。 有趣的是,經由程式計算的結果發現,對偶塗色法中同色4-AP、5-AP的數 量也似乎是平均值。甚至從任給定的字串開始作對偶複合字串,程式計算的結果也是接近平均值。

多功能模組化智慧插座

生活中物聯網家電產品越來越多,想讓家電融入物聯網技術則需要花掉很多錢去購買新的家電用品,因此本研究希望開發出讓舊家電也能銜接物聯網的作品。調查了市面上的許多物聯網家電後,發現廠商各有各不同的控制介面,未有一種共同的控制介面可以彈性、方便的使用。綜上所述,我們串接各種感測器並透過Google App Script實作出可模組化的智慧插座。由分散式架構感測器來控制對應的家電是否該開啟或者是關閉,並調整該插座所控制電器的狀態,如冷氣的溫度調節。其中控制介面透過串接google API設計出可利用google calendar即可對智慧插座排程的功能,更進一步的我們更呼應Web of Thing (WoT)製作出利用網頁,透過不同載具即可監控各感測器的狀態,讓使用者可以依據狀態彈性控制各種電器。

雙眼牆颱風的內眼滾動

本研究初步分析颱風雷達回波圖發現,利奇馬、蘇力、柯羅莎、杜鵑4個雙眼牆的颱風,其內眼牆相對於外眼牆內側有滾動的現象,故以探討影響雙眼牆颱風內眼牆滾動週期的因素為研究目標,並以數值模式簡化問題。先在中空甜甜圈狀的初始場模擬單一眼牆的旋轉行為,發現眼牆渦度值、眼區半徑為影響旋轉週期的主因。而眼區與眼牆渦度比、眼區半徑、眼區與眼牆錯距則影響轉速與結構上的穩定性。我們在轉速及結構穩定的中空圓盤狀初始場中植入小型圓形渦度高區,以模擬雙眼牆颱風眼區旋轉情形,發現植入前後旋轉週期與結構皆有差異,並以杜鵑颱風的風速與結構進行數值模擬。