全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

愛的約束-鼻胃管自拔監控暨約束手環

許多長者常因吞嚥功能退化,飲食過程中易引發吸入性肺炎,或是患者手術後吞嚥功能暫時消失。目前台灣社會對這些狀況最易被接受的治療方式是從鼻腔放入一條直達胃部的軟管,俗稱鼻胃管。但是管子本身會造成人體不適,因此許多患者會將管子拔出。管子拔出相對舒適,但當再次將管子放回時,會使病患更加不適。且台灣步入高齡化社會,照護人員短缺,使鼻胃管脫落成為台灣醫療通報事件的榜首。 為了改善這問題,我們設計了一款照護輔助手環,藉由EMG Sensor 來偵測手指動作,搭配3組感應距離不同的RFID讀取器,來偵測手部與鼻胃管接頭距離。當系統認為患者有自拔危險時,便啟動約束裝置,由手環上方彈射出一塊彈性布將手掌全部包住,並同步發出警告聲響及手機訊息。本作品可以避免患者面臨二次插管的窘境,亦能減輕照護者及護理人員的負擔,是長照時代的重要幫手。

塑膠發電–PLA水解之燃料電池研究

本實驗主要利用PLA水解形成小分子乳酸,作為燃料電池之燃料,找出PLA塑膠水解可行方式,並使其再循環產生能量,減少塑膠產品對環境之汙染。為尋找PLA分解之最佳方法,以溫度和溶液種類為變因,發現PLA水解率隨溫度增加而上升。其中以氫氧化鈉溶液前處理再置入乙醇中水解有最佳效果。後續改採熱熔方式直接將PLA與氫氧化鈉混合加熱,可將PLA完全水解,以上述PLA水解溶液作為燃料電池之燃料。自製燃料電池分別以氧氣與PLA水解液為正、負極,鍍鉑鎳鉻絲為電極,0.7M氫氧化鈉溶液為電解液,同時以氧氣供應裝置優化,電壓可達0.85V。PLA雖為可分解性塑膠,現今仍無良好之處理方式,此自製乳酸燃料電池可提供PLA塑膠分解與利用之新思維。

豆科植物萃取物之應用與探討

在本實驗中要探討八種豆科植物萃取物之抑菌能力,從所選的豆科植物之種子分別用水與酒精進行濃縮萃取。研究目的是為了開發以天然植物為主的抗菌物質,減少對環境的污染及危害。針對校園衛浴設備的水槽、地板、小便斗、馬桶進行採樣。實驗中選擇各設備菌落數最多的菌種單獨分離出來進行抑菌能力之實驗。在抑菌能力中會從濃度和劑量等兩方面去探討不同豆科植物的抑菌能力,並與酒精一同比較抑菌能力。結果顯示本實驗所選用之豆科植物:紅豆、花生、黃豆、四季豆具有抑菌能力,在加入酒精一同比較後我們發現黃豆、花生、四季豆與花生之抑菌能力高於酒精。在閱讀相關文獻之後,我們判斷豆科植物中可抑菌的物質為黃酮等酚類化合物。

火箭向量噴嘴控制和設計之研究

在航太工程中,多數的載荷(Payload)都因成本預算問題等無法決定軌道方位與位置, 所以當火箭能夠進入量產和縮小化時,就能有效的將成本降低。我們就以等比例縮小火箭模 型探討控制制導方法做為研究專題。這個專題中,我們以模型之控制構造和控制方法作爲核 心。開發出利用陀螺儀MPU6050之資料經由Teensy 4.0和C++程式的運算輸入PID模型,並且 反應在伺服馬達MG996R上,最後裝上3d列印的可動式噴嘴上進行研究。

以分子動力學模擬探討有機分子影響胰島類澱粉蛋白(IAPP)的聚集行為

近年來的研究指出:第二型糖尿病病徵與胰島類澱粉蛋白(islet amyloid polypeptide,簡稱IAPP)之聚集有關。如欲探討IAPP聚集機制以治療病症,需經多樣、多元的實驗條件進行試驗,這無疑是件耗時、耗費資源的大工程!本研究是以電腦軟體進行理論計算分析,採用分子動力學模擬系統,探討不同種類或官能基的有機分子對於IAPP作用之影響,再進一步觀察分子動態、統計系統能量,歸納出分子間的交互作用,釐清可能影響實驗結果的重要變因,期能達到提昇實驗設計、減少耗材浪費的綠色化學願景。本研究結果發現:在純水或稀薄食鹽水中,IAPP構形皆傾向摺疊結構;且具較高極性基團或易產生立障效應的有機分子會拉伸IAPP結構,使其分子間相互靠近聚集,形成β-sheet纖維;具較低極性基團的有機分子,易進入IAPP turn內,破壞引發聚集現象的疏水核心,進而抑制IAPP分子的積聚。

螞蟻的大鋼牙—探討多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)的大顎構造與覓食和防衛行為的相關性

為了瞭解校園中那些螞蟻具攻擊性及攻擊武器有何特別之處,本研究進行螞蟻族群與行為的調查並以顯微鏡觀察其結構。發現多樣擬大頭家蟻(Pheidologeton diversus)是校園中分布最廣且具攻擊性的螞蟻,牠無螫針和蟻酸,主要是以大顎進行覓食與防衛,而且工、兵蟻的大顎構造也不同,為了解其差異對力的產生有何影響,本研究以自製的力學測試裝置及大顎放大模型進行實驗,結果發現:兵蟻的大顎粗短,但有寬大的頭部,產生的閉合力為工蟻的9倍;而工蟻的弧形大顎細長,有較長且尖銳的顎齒,可產生較大的抓力,讓獵物不容易滑脫;另外兵蟻鏟形的大顎,能發揮力學上斜面的作用,可產生較大的切斷力。工蟻和兵蟻運用彼此構造的優勢,相互合作,能有效率地進行覓食與防衛。

正n邊形上不連續頂點所構成內接多邊形之研究

從正n邊形的頂點、各邊中點的選取定義出「正n邊形上不連續頂點所構成內接k多邊形」。 一、k的範圍限制 [(n+1)/2]≤k≤n 二、數量遞迴關係式 T_n (k)=T_(n-2) (k-1)+T_(n-1) (k-1) 三、數量總和 T_n=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗且T_n=((1+√5)/2)^n+((1-√5)/2)^n,n≥5 四、種類 R_n (n)=1_ ,R_n (n-1)=1_ ,R_n (n-2)=[(n-2)/2]_ , R_n (n-3)=[(n-4)/2]+[(n-7)/2]+[(n-10)/2]+⋅⋅⋅+[(n-3m-1)/2] 五、種類公式:取(n-k,2k-n)=d且d的因數為d_1,d_2,⋅⋅⋅,d_w, φ(d_i)表示不大於d_i且與d_i互質的正整數個數 (1) k為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-1)/2)!/[(n-k)/2]![(2k-n)/2]!) (2) k為偶數,n-k,2k-n為奇數 R_n (k)= 1/2k ( ∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k∙((k-2)/2)!/((n-k-1)/2)!((2k-n-1)/2)!) (3) k為偶數,n-k,2k-n為偶數: R_n (k)=1/2k (∑_(i=1)^w▒〖φ(d_i)〗 (k/d_i )!/((n-k)/d_i )!((2k-n)/d_i )!+k/2 (((k-2)/2)!/((n-k-2)/2)!((2k-n)/2)!+((k-2)/2)!/((n-k)/2)!((2k-n-2)/2)!+(k/2)!/((n-k)/2)!((2k-n)/2)!)) 六、T_n、R_n可能是新發現的數列。 七、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接 邊形 遞迴關係式 T_((n-2,m)) (k-1)+m⋅T_((n-1,m)) (k-1)=T_((n,m)) (k) 數量總和 T_((n,m))=∑_[(n+1)/2]^n▒〖n⋅k!/((n-k)!(2k-n)!)⋅1/k〗⋅m^(2k-n) 八、正n邊形上m等分點不連續頂點所構成內接多邊形,皆可由aa拼板、ab拼板、bb拼板組合而成,並找到各拼板的種類個數。

正多面體表面移動及一刀斬所形成的截面

此研究探討螞蟻在各正多面體按特定行進規則進行表面行走之最短路徑,以及按照特定的截面規則將正多面體(柏拉圖立體)一刀斬後分割成二部份,觀察其所形成的可能截面變化,並利用Geogebra等電腦軟體模擬繪製,藉此協助我們計算正多面體分割成的截面周長與面積,進而推導出其公式及觀察截面大小之變化關係。

池面上的拉花-探討南方圓豉甲(Dineutus australis)的習性及動物行為

南方圓豉甲屬於完全變態類的水中昆蟲,為肉食性,主要是靠嗅覺來找到獵物,視覺與振動的感官並不明顯。雄蟲前足跗節特化呈牙刷形吸盤,藉由吸盤的特性使交配順利進行。游泳模式有:(1)直線略帶S型衝刺。(2)點動前進。(3)繞圈旋轉(順時針及逆時針都有)。(4)展翅及繞圈旋轉。豉甲蟲發現(嗅覺偵測到)食物時,會啟動繞圈模式,透過繞圈產生漣漪,其它豉甲蟲偵測到水面波紋後又被啟動,因此水面的波紋很多,擾動了微環境的氣流,使得更多豉甲蟲嗅到食物的氣味,進而群策找到食物,是互相合作的覓食策略。豉甲蟲與水黽會互相競爭食餌但會驅離水黽。豉甲主要是在水面上巡游覓食,而仰泳椿、溪蝦的生活區位是在水面下,因此覓食區域不重疊,所以互不影響。

頂心三角形誕生的奇蹟

在第59屆科展作品(中華民國第 屆中小學科學展覽會換心手術)有給定了一個新的名詞(頂心三角形):平面上給定△ABC及一點D,分別以A、B、C三頂點為圓心,¯DA、¯DB、¯DC為半徑畫圓,三圓交於三點E、F、G,再以三交點E、F、G為頂點作△EFG,則新△EFG稱為△ABC在D點的頂心三角形,本篇作品主要探討原三角形與其頂心三角形邊長與面積比例關係及頂心線相關性質。