全國中小學科展

臺灣

利用免疫螢光染色探討胞外基質在果蠅老化過程中對生殖幹細胞流失之影響

幹細胞具有自我更新與分化的功能,對於組織修復至關重要,於特化微環境,稱為龕。龕會與幹細胞直接接觸並透過分泌訊息因子維持幹細胞的特性。然而隨著生物老化,龕功能會隨之下降,間接影響幹細胞數量與活性,並導致組織無法修復而衰老。幹細胞如何應對老化龕以及老化對於幹細胞直接影響還不清楚。本研究利用果蠅睪丸生殖幹細胞(GSCs),探討老化對GSCs流失的影響機制。 實驗室研究發現,當公果蠅老化,一種分泌型胞外基質蛋白Perlecan(Pcan)會在GSC與龕周圍積累,導致GSCs無法直接接觸龕而流失。因此Pcan的累積與老化引發GSC流失是直接相關的,然而Pcan是由哪種細胞分泌目前尚未了解。

利用Verapamil引發斑馬魚心衰竭模式並探討臨床心衰竭用藥Dapagliflozin和Valsartan之成效與機制

近年來心臟疾病死亡率不斷上升,其中心衰竭是一種常見且高死亡率、高再住院率的心臟疾病,故如何治療並延長患者壽命是相當重要的問題。本研究利用 Verapamil 建立斑馬魚心衰竭模型,並作為疾病模式探討糖尿病藥物 Dapagliflozin 對心衰竭的作用。研究結果顯示,經 Verapamil前處理 4 小時再加入 Dapagliflozin 共處理 20 小時後發現,可以改善心衰竭斑馬魚心室肥大、心輸出量下降和水腫,但功能為滲透壓調節的離子細胞其密度無明顯變化。而心衰竭斑馬魚體內nppa、nppb、gata4、vmhc 這四種在心臟壓力上升時,基因表現量會上升的基因,經 Dapagliflozin處理後無明顯下降。綜上所述,我們推測 Dapagliflozin 可能作用於心臟及腎臟,透過改善心腎功能,排出身體多餘水分,使體液與電解質平衡,改善水腫的同時進而達到改善心衰竭的作用。

氣球炸彈

我們發現了一項名為氣球炸彈的實驗,經過一些初步的實驗發現氣球的爆炸情況隨著高度上升有規律,起初認為應該是氣球落下至地面時的速度在特定高度會激增或驟減,但經研究後顯示其符合一般空氣阻力的自由落體,而在最後成功歸納出其規律模式並分類。之後我們探討氣球在施放後第一次接觸地面就爆炸時,內容物所需的最小動能,成功推出鋼珠與氣球的物理模型,得出所需最小動能大約正比於鋼珠半徑。

登「螳」入世-寬腹斧螳之孵育與捕食行為探討

本研究為探討寬腹斧螳之孵育與捕食行為。首先,設計AI螳螂與螵蛸辨識工具並進行野外踏查,以了解寬腹斧螳生存環境;接著,以自行設計製作之實驗裝置進行螵蛸孵育實驗,了解溫度與濕度會影響螵蛸孵化天數,光照時間則沒有明顯影響;接著,進行寬腹斧螳若蟲的飼育,發現以10mL自製容器可提高一齡若蟲的存活率,而隨著齡期的增加,若蟲對食物數量的需求逐漸增加。 最後,進行寬腹斧螳捕食行為實驗,發現光照強度、聲波頻率會影響寬腹斧螳若蟲捕獲果蠅的時間,寬腹斧螳若蟲的捕食距離可達兩步長。最後,關於食物部分,寬腹斧螳若蟲可捕食移動中的人工飼料、水中的孑孓、停駐的蚊子、比自己小的爬行昆蟲-黃迷若蟲和比自己小的步行昆蟲-紅姬緣椿象。

「膜」力淨水---探討包蚵殼粉的晶球化膠膜在清除磷酸鹽的研究

本研究探討利用含蚵殼粉的海藻酸鈣晶球去除水中磷酸鹽的可行性。我們設計正向與反向晶球,加入不同重量蚵殼粉,觀察其對磷酸根的去除效果。實驗使用RGB比色法建立檢量線判讀磷酸鹽濃度,自製Arduino微型電導度計,追蹤即時離子變化,數據與EDTA滴定一致。反向晶球(4克蚵殼粉)於50分鐘內達80.8%去除率,優於其他組。Ca²⁺濃度變化為磷酸鹽反應指標,呈先降後升趨勢,初期與磷酸根結合沉澱,後期因磷酸根減少而釋放量累積。推估晶球在1至12小時期間可去除約0.007 mmol/L磷酸根,具後續吸附潛力。另外,透過煅燒法與CO₂排水集氣法反推分析蚵殼粉中CaCO₃純度,約為81.8%。證實晶球具化學沉澱與物理滲透雙重機制,具水質淨化與教學應用價值。

超省電-多功能電子計分板

本作品的特色是以Arduino撰寫程式,透過介面電路將晶片的小電壓轉換成大電壓來控制自製的大型七段顯示器輸出,全部顯示器以掃描技術呈現,平均消耗功率約2~3W,與市場上常見的器材約20W~30W相比是一台極省電的電子計分板,計時基準時脈電路使用開發板上的16 MHz石英震盪器進行設計,實測誤差值低於1%,使用在球場上可以提升賽事品質,體育課的分組活動或校內班際球賽都能獲得如同職業賽事般的競賽氛圍。

麥克納姆輪車直線360度全向控制與角度誤差之探討

近年來,餐飲業及飯店業引入自主移動機器人(AMR)提供服務,受到廣泛歡迎。優化移動限制和應用於電動車的可能性成為關注焦點。本研究探索與分析擁有卓越機動性的麥克納姆輪的合力方向,通過數學推導和實際控制方式的驗證,確認其18個方向移動的數學式;同時,針對麥克納姆輪的全向移動進行探討,建立360度直線移動的數學式,並利用ESP32-S單晶片成功實現數學式中速度的變化。此外,分析了不同變因對車子的影響,測試出麥克納姆輪適合的地面材質以及負重。

多孔隙有機金屬框架材料高效延長驅蚊成份釋放之研究

本研究採用綠色製程合成MOF:UiO-66-NH2、MIL-100Fe,雙溶劑置換移除客體分子後以HEVA提升晶性。高溫和長反應時間可提升UiO-66-NH2產率,但超過20小時產率差異小;劑量等比例增加時產率下降,高劑量使反應系不均而降低產率;合成時先加EtOH再加ZrCl4可減少受潮分解而提升產率。IR測定確認Icaridin才有的C-H特徵峰,證實UiO-66-NH2對Icaridin具吸附性。TGA測試出UiO-66-NH2吸附Icaridin後熱損率相較於純UiO-66-NH2變低,佐證其吸附性。TEM檢測證實主客體分子作用具分子自組裝現象。NMR製作檢量線估算MOF洗脫液中防蚊成份含量,發現UiO-66-NH2對Icaridin的吸附性優於其他防蚊物質。BET測試UiO-66-NH2具高比表面積和大量微孔結構,適合吸附實驗。散失試驗證明MOFs能高效延長防蚊物質釋放,MOFs散失防蚊物質主要是物理散失。

樂高EV3積木遠程遙控多功能陪伴寵物機

本研究主要是以樂高EV3為核心,設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器,並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構,在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食,玩具球發射系統最多可發射五球,這些發射的落點集中,力道不強,所以不會對寵物造成傷害,而彈跳的軌跡與次數,均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良:履帶能適用於多種不同的室內鋪地,與寵物互動不受限制;AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響,範圍限制可保障機體,不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測,發現小狗對本機器播出的語音會有反應,發射出的零食會啃咬,投擲出的小球也會追著玩耍。

高中生蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願之調查

近幾年全球蔬食風潮的興起,蔬食飲食成為一股新的飲食趨勢,餐飲業者們也開始推行各式各樣的蔬食產品,選擇蔬食的人們越來越多,蔬食不再僅是一種飲食方式,更是對環境永續、氣候變遷與保護動物的表態。本研究以高中生為研究對象探討人口統計變數對蔬食認知、飲食生活型態與蔬食消費意願是否有顯著差異。預試問卷使用嚴謹問卷設計並發放正式問卷給高中生進行問卷填寫,最後進行問卷結果分析及質性晤談了解其原因。經單因子變異數分析發現平日主要飲食對於飲食生活型態及蔬食消費意願達部分顯著差異。相關分析發現健康因素、永續發展、環境保護、推薦意 願為主軸並呈現中高度相關。而線性逐步迴歸分析以環境保護、推薦意願、自然感知解釋度最大。