全國中小學科展

臺灣

從腸計議—植物乳桿菌對黃斑黑蟋蟀產卵及孵化的影響

本研究目的主要在探討腸道菌對黃斑黑蟋蟀產卵及孵化的影響。研究發現對蟋蟀餵食植物乳桿菌,可提高產卵數,使最後成功孵出的小蟋蟀數量較多。分析可能原因為:一、植物乳桿菌可提高蟋蟀的食慾,使之獲得較充足營養。二、植物乳桿菌可抑制大腸桿菌、蘇力菌及88.89%從蟋蟀體表、腸道、產卵管分離出來的微生物,調節菌相平衡,促進蟲體健康。三、植物乳桿菌可分泌神經傳導物質GABA調控蟋蟀的生殖行為。此外,本研究亦發現對蟋蟀餵食抗生素或蘇力菌會降低卵的品質與孵化率,使最後孵出的小蟋蟀數量較少,其原因可能與卵黃生成素(vitellogenin)被抑制有關。因此本研究證明了腸道菌對黃斑黑蟋蟀的生殖也會造成許多重大影響。

扎心語錄-三角觀「心」

本研究探討心臟線特定點內接三角形。透過單位圓上的動點,以兩種方法生成心臟線的軌跡,將兩種方法疊合後可得到三個特定點,此三點所形成之三角形稱為心臟線特定點內接三角形。本研究利用相似形做出內接三角形三頂點坐參數式、三邊的直線方程式並觀察直線族形成之包絡線。以幾何軟體展示此三角形之重心、外心、內心和垂心的軌跡並做出軌跡參數式。進而討論四心的極值及其隨著角度變化之移動速率。此外,我們發現此三角形恆為鈍角三角形。最後,給出 此三角形的尤拉線方程式,觀察直線族形成之包絡線,再根據尤拉線特性得 ̅𝐻𝑃3//̅ML, ̅𝐻𝑃3:̅ML=2:1。並發現當內接三角形為等腰三角形時,其高和半底的比為白銀比例。

Hello 凝結核

在暖雲的形成過程中,吸濕性凝結核佔有舉足輕重的位置且在大氣層中常會有不同種類的凝結核。本研究以自製的減壓雲室瓶模擬絕熱膨脹情況,並探討不同凝結核之成雲效果。減壓使凝結成長的效果在消光量的測量上符合比爾定律。而且利用絕熱膨脹估計出本系統在0.85 atm環境下每立方公尺的液態水含量LWC大約落在1.9~2.1公克,0.93 atm環境下每立方公尺的液態水含量LWC大約落在0.3公克,表示本實驗方法能擬合絕熱膨脹過程。且0.85大氣壓下,氯化鈉與線香粒子的成長可以達到1.68至1.94μm;硫酸銨粒子成長則達到1.01~1.12μm。而0.93大氣壓下,硫酸銨粒子成長則是0.77~1.04μm。另外,比較水溶性粒子與固態微粒化學性質,發現水溶性粒子如氯化鈉和硫酸銨的確較適合做為水氣之凝結核。

臺灣各縣市感染相對比率的馬可夫鍊探討

本研究主要探討一群帶原者在城市間的隨機移動。假設城市總共是有限多個、每次移動只跟當前城市有關,與總移動次數、移動到當前城市的過程無關。本研究假設每次移動時間為一天。在上述條件下,我去思索帶原者是否必定會到達特定的都市。此時加入了任意城市均與此特定都市連通的條件。 關於數學推導的部分,先證明當移動次數趨近無限大時,帶原者到達首都的機率趨近於1。再來由轉移矩陣具穩定狀態的性質,證明期望值與變異數的收斂。最後,利用矩陣的極限與隨機變數兩種方式,解得期望值與變異數的關係式,將極限問題轉換成解線性方程式。 在模型實作方面,我收集了CDC五月的資料,並經過平均、換成感染相對比率後形成機率矩陣。運用拉格朗日參數法求最小值條件後,藉由大量的隨機撒點以牛頓法迭代求得最適轉移矩陣,以評估疫情變化。並利用自助抽樣法求得6月感染相對比率的95%信賴區間,繪圖進行比較。

臭巨山蟻(Camponotus obscuripes)搶屍及搬屍行為之探究

本研究觀察臭巨山蟻(Camponotus obscuripes)處理同伴屍體的特殊行為。我們在三年間注意到,螞蟻基於巢穴衛生有「屍體清除行為」(necrophoresis),但在特殊狀況下 臭巨山蟻還會搶奪同伴屍體和搬屍繞行行為。我們進行一系列的實驗觀察,嘗試證明一些假設,最後得到以下結論: 一、臭巨山蟻在搬屍繞行同伴屍體時的行為與「屍體清除行為」有所不同,繞行行為通常在探索新環境時出現。牠們會將同伴屍體從棄屍場所搬出、舉起屍體在新環境四處移動,還會將屍體散佈在新的環境中,最後再將屍體移回棄屍場所 。 二、螞蟻在搶奪屍體的選擇上,可能與死亡時間有關。 三、螞蟻與其搬運的屍體之間不存在特定的配對關係。

永保安康app系統

行車易因視線死角或疲勞駕駛造成交通事故,建築物也常因火災、有害氣體造成民眾或救難人員傷亡,故製作本系統: (一) 行車模式: 1.車外盲區設置鏡頭app顯示畫面,若偵測到行人則於app發出語音警示。 2.對駕駛臉部進行偵測,若判斷為疲勞則啟動提神裝置。也可偵測身體姿勢,自動啟動ChatGPT語音聊天或搥背。 3.交通事故發生時,由Line傳送車內影像給親友,若昏迷則由app傳送定位簡訊請求救援。 (二) 保安模式 1.偵測 室內空間人數,在火災發生或有害氣體過多時,由Line傳送地點及影像給屋主。同時遠端在app顯示位置、人數並可獲取影像並對照app平面圖規劃逃生或救援路線選擇。 2.貴重物體被竊取時,由Line傳送影像給屋主,再由app遠端繼續拍照或啟動警報器驅離。

塗『脂』抹『粉』- 抹『脂』手指膏

本研究的目的主要是探討油、脂、蠟以不同的種類及不同的比例加上植物粉所製成的色膏,其硬度與油膩度與市售膏體的差異性。研究後,我們選擇橄欖油與亞麻仁油製成調合油作為製作手指膏的基底油,再以基底油與乳油木果脂比例為1:2加入0.3g的蜜蠟作為製作手指膏的基底膏,最後我們在基底膏內分別加入蔬果植物粉及口紅色粉製作成彩色手指膏。彩色手指膏塗色後發現,兩者顏色鮮艷程度不一樣,各有特色;蔬果植物粉製作的手指膏塗色後會有出油嚴重的情形,而添加糖會改善手指膏出油的現象。最後我們製作出安全無毒適合幼童使用的彩色顏料,既可以讓幼童們開心也可以爸媽放心的彩色手指膏。

神乎其鏡~水晶寶寶手機顯微鏡探究

手機已成為現代人不可或缺的科技產品之一,本研究主旨在讓所有中小學的師生能夠在不必進入實驗室的情況下,隨手擁有屬於自己的顯微鏡落實科學教育。從凸透鏡的光學原理開始逐步深入探討,拆卸雷射筆、自行燒製玻璃透鏡,最後使用聚丙烯酸鈉(水晶寶寶)圓珠做為鏡頭,並且深入研究水晶寶寶的含水量、耐壓程度與透光度,然而利用手機顯微鏡拍攝時最大的困擾是手部震動,為解決此問題我們搭配自製觀測台,通過不斷的測試、改進和調整,研發出了電子液壓式觀測台。此外我們還利用偏光片的折射原理,自製了與傳統不同的光圈調節裝置,最終我們結合了3D列印和雷射切割技術,成功研發出構造簡單、價格便宜、攜帶方便且易於操作的手機顯微鏡組。

新型奈米氧化鐵標定之間葉幹細胞用於治療腎臟疾病及磁振造影的應用

在幹細胞治療中,並無法去偵測打入之幹細胞在人體內的位置及存在狀態。本研究創新在於(1)藉由使用新型奈米氧化鐵(IOP, iron oxide nanoparticles)來標定間葉幹細胞(MSCs, mesenchymal stem cells),並能順利在磁振造影下成像 (2)同時確認IOP其安全性及效能。在實驗中先以X光繞射確認IOP粒徑平均10.4 nm,磁滯曲線證實不會產生磁性,CCK-8細胞測試中證實高濃度IOP(400 μg/mL)對間葉幹細胞存活影響小於17%,接著以普魯士藍染色觀察到IOP濃度愈高被幹細胞吸收愈多,平均每個細胞攝入2.79顆粒增加至3.47顆粒,並同時在磁振造影成像證實。最後高濃度IOP (400 μg/mL)會造成PGE2顯著性的下降55%,證實IOP可影響免疫調節但其角色仍待進一步研究。

透過超音波敏感性聚合物微胞達成藥物投遞減少根管治療癒後復發的應用

本研究利用自行合成之聚合前驅物PEG-Br與THPMA(tetrahydropyranyl methacrylate)經由原子轉移自由基聚合(ATRP)合成兩親性的嵌段共聚物PEG-b-PTHPMA。將此二嵌段共聚物分別與藥物SC5005混合,在水溶液中透過自組裝形成包覆藥物的聚合物微胞。將微胞暴露於高能聚焦式超聲波(HIFU),使其分解後釋出藥物。 我們利用1H-NMR、凝膠滲透色譜法(GPC)檢測,確認合成出的PEG-b-PTHPMA之結構與圖譜相符,測得平均分子量約為37710、聚合物分散性指數(PDI)為1.3。以動態光散射光譜(DLS)、掃描式電子顯微鏡(SEM)檢驗聚合物微胞的合成結果,觀測到微胞具球形外觀和80.80 nm的平均粒徑。進一步利用超音波震盪實驗前後的1H-NMR差異,觀察到震盪後相較原先譜線多出了嵌段共聚物水解的訊號,據此變化得知聚合物微胞結構在超音波震盪下遭破壞並成功釋出藥物。