全國中小學科展

臺灣

以線蟲動物模式評估漸凍人症之運動障礙

本研究探討TDP-43突變之漸凍人症(ALS)線蟲模式中的BLMP-1與其運動障礙之間的關係。在ALS患者的運動神經元內,Fas 訊息途徑活化之ASK1激酶被證實會導致軸突運輸障礙。在長壽漿細胞中,有研究發現BLIMP1可調控ASK1之表現。因此,本研究推測在TDP-43突變線蟲運動神經元中,BLMP-1(人類BLIMP1之同源蛋白質)會降低NSY-1(人類ASK1之同源蛋白質)表現,間接證明提升BLMP-1量有助改善癱瘓症狀。 本研究藉降低NSY-1表現的方式,分析線蟲之癱瘓程度與運動動能驗證Fas訊息途徑在線蟲中亦對運動功能障礙有顯著促進,確認其作為本研究模式生物之合理性。此外,將其側腹神經索中的BLMP-1表現量下降,發現其運動功能急遽惡化。最後將兩基因之表現量下降,則運動功能改善。 本研究首度證實線蟲之BLMP-1能有效的阻礙NSY-1所造成之運動障礙,且降低BLMP-1表達量會加劇其癱瘓症狀。此研究之發現對SOD1突變引起的ALS治療提供一個新研究方向及治癒的可能性。

給我三個點 來畫平行多邊形

任意給定不共線相異三點A1、A2、A3,想要利用邊與其對應對角線平行的方式依序作得A4、A5、…、Am,並且再作Am+1、Am+2、Am+3重合於三點A1、A2、A3,這是一件不簡單的事!我們把這樣的多邊形稱之為平行多邊形。 為了方便探討,首先固定邊與其對應對角線長度比值固定為 1t,在複數平面上,寫成遞迴式zn+3-zn=t(zn+2-zn+1),可求得zn=pαn+qβn+s,以此可以作出任意平行m邊形,並證明平行m邊形會內接於一橢圓或圓。 其次,探討邊與其對應對角線長度比值不為定值的平行m邊形。我們求得圓內接平行m邊形,邊與其對應對角線長度比值:若m為偶數,則比值為1-cot2πmcotα1+cot2πmcotα 及cotαsin4πm-cos4πmcotα;若m為奇數,則只有2cos2kπm+1一種比例。接著將任意給定的三點對直線作伸縮變換成特定的共圓狀態,作出圓內接平行m邊形的m個頂點,再反變換回平行m邊形。 對於順序三點已有解決方式,我們再利用線性組合的性質,使任意三點只要給定邊數、不共線三點之序數及其值,便可以利用zn=pβn+qβn+s和zn=pβknαtn+qβknαtn+s兩式分別求出等比例和不等比例的平行多邊形。 最後,探討橢圓內接面積最大的m邊形必為邊與其對應對角線長度比值固定的平行m邊形。

坑腔有利-翟山坑道音場探討

本研究主要探討翟山坑道本身音場狀態,希望透過殘響分析找出翟山坑道作為音樂演奏會表演場地的條件優勢。透過比較坑道內不同位置、響度、頻率所測得的殘響數值後發現,不同樂器在不同坑道位置,會有不同的殘響表現。並且坑道內部結構為不規則形,不同位置具有不同的音場條件,越靠近內部位置,殘響數值越長。不同響度,在不同的位置殘響數值也不同。就頻率而言,外部位置,低頻的殘響數值較長;內部位置,則是高頻的殘響數值較長。整體而言,翟山坑道的音場效果,並不如預期中好,但就其天然條件(空間大、水道)而言,確實比一般坑道具有更佳的音場效果,再加上所擁有的戰地歷史脈絡,更增加其作為地區音樂表演場所的價值。

紙糊的房子蓋在哪裡好呢?—研究長腳蜂屬(Polistes sp.)的生態行為

長腳蜂屬於胡蜂科,長腳蜂亞科,本研究發現長腳蜂築巢高度與當年雨量有關:雨量多,蜂巢高度較高。築巢的位置有遮陰、照度較低。長腳蜂的警戒距離很短,不會主動攻擊人。對長腳蜂噴水可以暫停牠的動作是保護彼此可行的做法。 長腳蜂的主要行為:飛行、捕食、餵食、築巢、覓食、用口器排水等。一天中活動有2個高峰期,分別是上午7:00~9:00與下午17:00~19:00。長腳蜂回巢後的工作與其是否為主要繁殖期有關:繁殖極盛期時,長腳蜂上午餵食的工作次數頻繁;繁殖期進入尾聲,長腳蜂回巢後多在休息或探查巢室。此外,長腳蜂飛行路線同一天有共通性,受風速的影響很大。我們也可以從繭蓋數量的消長看出蜂巢生命力是否旺盛。

「蛛」似「螞」跡─大蟻蛛生態習性與擬態行為之探討

大蟻蛛遊獵捕食,捕食模式介於蠅虎與棘蟻之間。會構築較簡易的棲息巢、包覆性較好的蛻皮巢與穩固性高的產卵巢,會利用舊巢,尤其密巢。雄蛛求偶以第一步足、上顎、觸肢穩定雌蛛後交配。雌蛛偏好在約90夾角葉片築產卵巢。有育幼行為,子代會與雌親蛛同巢至成蛛期。 大蟻蛛以視覺、嗅覺與觸覺接近蟻群,偏好在蟻巢附近築巢,在蛛巢外布置干擾絲、出入口設置簾幕絲,取得庇護又避免螞蟻誤入。大蟻蛛步行、克服障礙與避敵模式都類似棘蟻。以軟體模擬改變大蟻蛛運動模式實驗中,蟻蛛模式可降低被捕食機率。特別的是大蟻蛛也能混入蟻群獵捕與棘蟻共生的蚜蟲,可能兼具貝氏與攻擊型擬態。棘蟻會利用大蟻蛛取食後的獵物殘渣,牠們可能具有互利共生關係。

呼風「換」電~探討不同設計的垂直式風力發電機葉片對生成電壓之影響

現今的臺灣,因燃煤發電所產生的空汙問題日益嚴重,而在氣候變遷與追求永續發展的趨勢中,綠色能源的應用勢必成為我們未來發展的重點。臺灣因得天獨厚的地理位置與季風的盛行,非常適合發展風力發電;因此,我們借用古人的智慧,以垂直軸風車為基礎,融合現今的創意,利用3D繪圖列印技術,設計出「固定式葉片」風力發電機模型,並進行一連串生成電壓的施測,研究結果顯示:垂直軸風力發電機的最佳葉片設計為「厚紙板材質」、「芭蕉扇形」、「數量3扇」、「角度0度」、「中型面積」、「與軸心距離4公分」。

油光可鑒-透光度與黏滯性在油品檢驗的探究應用

油品在反覆油炸過程中,酸價、透光度和黏滯性會發生改變,依此特性建立三者之間油質變化的量尺,做為檢測依據。但部分劣質油可藉由滴定調整酸價,造成油質合格的假象。首先以酸鹼滴定檢測油品酸價;再以自製震盪檢測儀檢測衰減係數定義黏滯性;透光檢測則是先以自製透光檢測儀檢測不同色光的靈敏度及電阻值,選擇靈敏度最高的藍光做檢測操作。發現油品穿透光造成光敏電阻阻值及衰減係數與酸價呈現正相關,且大豆沙拉油與橄欖油均能以線性關係擬合。淨化油利用酸鹼中和及活性白土脫色發現,使用酸鹼滴定中和,可檢測出油品被淨化,但使用活性白土則否。但也證實透光和黏滯性的相關性,再利用比例撰寫Python程式,設計油品快篩APP。

機械導覽車

本研究目的在製作一個可以輔助移動的機械板車,由發出與接受語音指令引導使用者到達指定之位置,接收到指令時導覽車將會自動將預先建立好的資料庫中找尋這件作品的資料以及視覺定位來到達位置。作品採用Google雲端服務進行語音辨識透過辨識的結果,對導覽車進行操控,甚至導航到相關位置。用Speech-to-Text功能播放聊天機器人回應內容。此外作品亦考慮到安全,避免行進過程中對服務對象或周圍民眾造成傷害。透過這樣的一個導覽機器車,可以讓行動不便者,自由的在展場中悠遊。

吸收紫外光之透明有機薄膜太陽能電池

透明有機薄膜太陽能電池,有別於目前市售深藍黑色太陽能板,因其吸光範圍在不可見光區,使其外觀呈透明無色。若發展得當,便可應用在日常生活中,將玻璃更換為透明有機薄膜太陽能電池,廣泛利用再生能源。 本研究中,我們以旋環雙芴為主體,分別引入二苯環胺基、1,3,4-噁二唑雜環,合成 D2、A2分子作為透明有機薄膜太陽能電池的主動層。測量其溶液態的基本性質後,發現 D2、A2的吸收波長皆落在紫外光區。作為有機太陽能電池元件的主動層,不論是 D2 和 C60 搭配,或是 D2 和 A2 搭配,皆具有極佳的穿透度,並且太陽光下光電轉換效率最高可達0.52 %,弱光下的光電轉換效率可高達15.6 %。

溫度與電的魔法師

地球能源危機日漸嚴重,石油、媒礦、天然氣,漸漸消耗地球本體能源而不可逆,核廢料的產生、空氣汙染的造成,如何找出兼具環保的再生能源,為未來能源方向主流;在校溫差發電實驗,一塊晶片,成本低、安裝方便,透過溫差竟然能發電,好奇心驅使,我們將晶片帶往日本,更極端氣候的北海道,嘗試更佳的發電效果;透過老師指導,我們學會運用物聯網晶片,轉換成實際電壓值、找出不同的安裝位置,期許達到更佳發電及儲電目標。在不同地點安置溫差晶片,觀察並紀錄電壓,發現車輛排氣管溫度非常高,在沒有強烈冷源的情況下靠散熱風扇跟行駛水箱護罩的風量散熱;一再實驗,在老師建議下,加裝蒸發器改善冷源來源並穩定儲電於行動電源也可以幫手機充電。