全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

探討旋轉流中垂直熱對流造成流場變化之性質

本研究發現並探討冰在旋轉流中快速融化時自轉加速的現象,甚至比驅動旋轉流的速度快。根據文獻[1][2],近轉軸流場速度增快的現象可以基本流體力學方程式計算、解釋並討論,但對邊界條件處理、影響的參數無深入探究,其中熱對流模型控制應影響實驗結果。 本文透過自製實驗裝置,就驅動角速度、對流模型、對流速度等變因實驗探討這類旋轉流中因垂直對流引發「近轉軸處加速旋轉」對流流場性質,並用黏滯力、邊界及初始條件及PIV法攝影結果進行數據討論及驗證。實驗顯示自製三式熱對流模型、初始條件及液體性質是重要影響因素,明顯影響模型轉速-時間曲線趨勢;研究也成功利用PIV法攝影結果及數值模擬繪製出明顯近軸液體加速轉動時的流動結構並分析流場變化原理。本文期望對相關流體力學及工程方面問題有所助益,例如應用於渦流消除。

不倒翁關東旗

本研究是從槓桿原理來探究立旗傾倒的原因,進而改良立旗設計,使它更加穩固。 市面上通常是用加重旗座重量(增加抗力)來改善立旗傾倒狀況,結果反而使立旗難以搬動。我們的研究是從「旗面」、「旗桿」、「旗座」三方面來探究,從結果中提出建議與改良: 1.旗面上加孔洞與尾鬚減少風對旗面的施力。 2.旗桿上縮短長度減少風的施力臂,加上軸承使旗桿快速轉向,減少旗面的受力。 3.旗座加入平面軸承(旋轉盤),避免旗座因傾斜旋轉而翻倒,並將旗座重量加在外圍,增 加旗座的抗力臂。 新式立旗在六段風速中,只要原始版旗座重量的41%就可穩定不倒,我們的新式立旗可大幅降低旗座重量且更穩定,改善傳統立旗的問題。

Consensus-based Machine Learning Model in the Scoring for Hepatic Steatosis Severity

研究目的:脂肪肝的盛行率在全世界的現代化國家都在增加。病理醫師在評估脂肪肝的嚴重等級時,常缺乏參考意見以減少差異。許多地區也缺乏病理醫師。本研究旨在建立一個有效評估脂肪肝嚴重程度的病理組織學人工智慧模型。研究過程:本研究經由臺中榮民總醫院人體研究倫理審查委員會審核通過,篩選後取得病理資料庫中適合的肝臟組織切片,由兩位病理醫師獨立為肝組織中脂肪堆積的程度評分。再以病理醫師討論後的共識答案為分級標準,來訓練人工智慧模型。研究結果:在100個樣本的獨立測試中,人工智慧模型和病理專科醫師的評分,有71%完全相同、27%差異只有一個等級、2%差異2個等級、而沒有2個等級以上的差異。結論及應用:我們已初步建立一個可以評估脂肪肝嚴重程度的人工智慧模型。這模型可為將來人工智慧的臨床應用,建立一個良好的基礎。

天涯何處無「塑膠」-探討微塑膠在水域環境及幾種無脊椎動物體內分布之研究

本研究調查高美溼地的海砂、海水及野生無脊椎動物體內有無微塑膠,並購買傳統市場常見的海鮮與之比較。結果顯示高美濕地的環境及物種體內皆含有微塑膠,其中離岸較近的「生態保護區」內海砂中的微塑膠含量高於木棧道外的「永續發展區」;堤岸邊大排水口處海水的微塑膠含量亦多於漲潮海水。高美濕地所採集的物種中,節肢動物平均微塑膠含量較軟體動物高,可能與分佈地區及食性有關,也不排除有生物放大作用的可能。市場購得的海鮮體內亦含有微塑膠,但數量皆遠低於野生物種。高美濕地微塑膠含量皆大於國內外數據,甚至百倍千倍,顯示必須重視此海域汙染問題,也希望國人能發揮公德心,徹底落實塑膠減量,造福自己也造福他人。

Maximum Isosceles Sets

An isosceles set is a collection of points in which any subset of three points forms an isosceles triangle. We want to find the upper bound for the size of isosceles sets in any n-dimensional Euclidean space. Kido has already completed the study of isosceles sets in 3 and 4-dimensional space. We study the upper bound of spherical two-distance sets, a special type of isosceles sets, to help us find the upper bound of isosceles sets. More specifically, Musin’s Linear Programming technique on spherical two-distance sets could be used to study isosceles sets if a consistent relationship between isosceles sets and two-distance sets can be characterized. We offer a conjecture of this relationship. We also offer non-trivial lower bounds of isosceles sets in dimension 5 with 17 points and dimension 7 with 30 points as examples.

探討MPT-Cy2作為活性氧類(ROS)指示劑之利用

MPT-Cy2是一種容易與自由基發生反應的化合物,並產生如顏色及吸收光譜改變等變化。故本研究嘗試利用此特性,探討將MPT-Cy2作為活性氧類(ROS)指示劑的可能性。 實驗第一部份成功由硫化二苯胺合成出MPT-Cy2,並由電噴灑游離質譜儀(ESI-MS)與X光單晶繞射儀(X-ray)證實其結構無誤。 第二部份的實驗首先利用過氧化氫與亞鐵離子進行芬頓反應(Fenton Reaction),作為氫氧自由基的來源,再探討MPT-Cy2與氫氧自由基反應之特性。實驗結果顯示,在電子順磁共振光譜儀(EPR)與紫外光可見光光譜儀(UV-Vis)的光譜圖上,皆可證實MPT-Cy2確能與氫氧自由基產生結合反應。其中MPT-Cy2與過氧化氫之莫耳數比例為1 : 10000時反應速率最快,且結合反應能持續至830分鐘,未來可望作為活性氧類(ROS)指示劑。

仿生科技應用於提高太陽能板發電效率之研究

本作品自行開發組立氣體輔助彈性氣膜球實驗系統,並研製可調控之類複眼陣列結構母模具系列實驗設備,藉以複製出類昆蟲複眼之陣列微結構,並將其裝設於太陽能板上進行系統化的實驗,探討類昆蟲複眼之陣列微結構對太陽能板發電效率之影響。實驗過程中經探討不同實驗參數,對複製類複眼陣列透鏡成形性之影響(氣體壓力、週期、特徵尺寸等),並找出對太陽能板發電效率最適合的結構條件。實驗結果顯示,類複眼陣列透鏡結構,其單一特徵形狀愈小、密度愈高(週期愈小),其發電效率愈佳,本實驗條件下,發電效率最高可提升達7.86%,此外,本研究同時增能探討調控菲涅爾透鏡(Fresnells)聚焦方式,並獲得經最佳聚焦位置的獲得,將有助於對太陽能板發電效率提升。

利用SLC13A3基因於果蠅體內建構代謝疾病模型

隨著慢性代謝疾病日益普及,藥物的研發及測藥用的生物模型也越來越被重視,因此我們欲建立一個模擬代謝疾病的生物模型,以供藥物測試對象。有研究發現,當果蠅身上發生I'm not dead yet (Indy)基因突變時,會使果蠅在高熱量飲食狀態下延長壽命、降低體重增長,且影響果蠅體內脂質的代謝功能,目前認為這些現象與養分運輸進入細胞的減少有相關。本實驗中我們將存在於人類身上且為Indy基因的哺乳類同源基因Solute carrier family 13, member 3 (SLC13A3)轉殖入果蠅體內,並分別在全身、頭部脂肪體、腹部脂肪體及神經細胞中過度表達後,觀察果蠅的生長與代謝變化。實驗結果發現SLC13A3基因於果蠅的頭部脂肪體及神經細胞表達確實會出現與代謝疾病患者類似的生理現象,如壽命縮短、體重及三酸甘油脂增加等,且此作用機制與AMPK 訊息傳遞路徑相關。因此我們認為SLC13A3基因於果蠅體內過量表達適合做為代謝疾病的生物模型,對於往後藥物開發極具潛力。

登『糖』入『食』~~探討糖製作形成吸管的可行性

為了能製作出糖吸管,查閱文獻後發現雖然有不同材質的環保吸管,但沒有利用糖製成吸管的紀錄。經實驗後發現糖(50g)與水(45ml)的比例為10:9,再加入添加物糯米粉1公克,即可形成吸管但不好脫模。由於糖的黏著性強難以脫模,歷經五代不同模具的改良,終於製作出容易脫模的糖吸管。糖吸管的物性分析如下:水溫越高吸管的重量百分比減少越多;水溶液pH值越低吸管重量減少百分比越多;糖吸管會受環境濕度100%影響,糖吸管於兩天時重量減少達52%。成功製造出的糖吸管甜度為2~2.8,比市面上飲料的三分糖還不甜,側面和垂直耐重各為3300公克和855公克,本研究成功製作出糖吸管,如果將來量產可以取代塑膠吸管,對環境保護能有助益。

搶救生命大作戰 - AI姿態辨識在智慧型高品質CPR訓練引導式教學輔具系統設計之研究

本研究以CPR訓練模型輔具做為研究對象,根據專家說明CPR動作要正確純熟,除了依賴良好的教學輔具系統引導外,其功能上更需要有按壓姿勢的正確判斷,因此本研究藉助科技AI輔助,設計AI姿態辨識的智慧型高品質CPR訓練引導式教學輔具系統,經研究證實系統能逹到: 一、協助學習者熟練CPR的操作流程並解決訓練模型設計問題。 二、成功運用邊際運算功能提高AI辨識的速度。 三、拍肩反應、判斷按壓位置、深度更可利用壓力感測器及超音波感應器進行偵測。 四、能應用AI代替人類專家判斷按壓姿勢之正確性。 五、具專家模式且可獨立操作的CPR引導式教學輔具系統。 期望人人都能學到CPR正確操作技巧及爭取黃金復甦時間,搶救寶貴生命。