全國中小學科展

臺灣

開發共聚凝膠應用於金屬離子之富集吸附與回收

水凝膠被廣泛應用於生醫材料方面,其特性可用來吸收大量溶劑、生物流體,或是吸附水樣中的物質,其中應用於吸附金屬離子以淨水為最具發展潛力。本計畫將N-異丙基丙烯醯胺與幾丁聚醣反應形成共聚物NIPAAm-g-chitosan水凝膠,此合成水凝膠具有 生物可降解性、溫度敏感性,探討不同嫁接程度之共聚物對金屬離子之吸附效率。目前研究從FTIR確認已成功合成出NIPAAm-g-chitosan水凝膠,且膨潤率可高達約900%。此NC水凝膠比幾丁聚醣更具廣泛的pH溶脹範圍,且在150℃高溫下不會熱裂解,顯示其穩定性佳。對於金屬離子的吸附,NC水凝膠的吸附率皆較幾丁聚醣 為佳,對於鈷離子的吸附率更可高達75%,應用在工業廢水的檢測會是一大效益。

為視障者開發之學習輔助平台:結合Image-to-3D AI 模型之可觸式三維擴增實境顯示器與個人化之檢索增強生成(RAG)自然文字系統

全球約有9千萬的兒童是視障者,他們的學習依賴著點字器材。點字書難以傳達3D (三維)圖形的概念,讓他們在理解3D圖形有許多挑戰,而點字書過長的文字描述加大了他們與正常同儕之間的差距。本研究旨在開發一個學習輔助平臺,同時強化視障者的觸覺認知和文字圖形理解能力。 在強化觸覺認知方面,開發之系統能將傳統的圖片,利用影像轉3D之人工智慧建模(Image-to-3D AI model)技術,轉換圖片轉為3D,呈現在開發的擴增實境顯示器上,讓視障者能夠親身透過觸摸立體顯示器之3D模型,瞭解圖片表達的空間結構。在文字優化方面,利用微調大型語言模型與搜索式強化生成等方法,優化視障者閱讀之內容。系統開發過程中,二位視障者進行體驗,持續以修正系統設計的便利性、友善性與有效性。 本研究成果為視障者帶來新式個人化的學習輔助工具,增強視障者對立體圖形學習能力與文字理解。

探討CTEN影響NF-кB路徑與細胞遷移之關聯性

C-terminal tensin-like(CTEN)是種可調控細胞遷移的蛋白質。在正常細胞中, CTEN 表現量低且多位於細胞質;然而癌細胞的 CTEN 則是過量表現於細胞核中,且目前研究指明 CTEN可能影響NF-κB路徑的活化,因此本研究探討癌細胞核中 CTEN 對 NF-κB 訊息傳導路徑,以及細胞遷移癌化的機制。目前研究結果證實:表現量位於癌細胞核的實驗組對於NF-κB轉錄活性有顯著的提升(其p-value < 0.05),且與空白對照組比較,其提升細胞遷移的能力約增加11倍。實驗挑選六種與細胞發炎、癌化相關的基因 ,以qPCR 測定CTEN與其表現量的關係,歸納結果得知癌細胞核中 CTEN 與這些基因沒有明顯的正相關。本研究接續研究CTEN影響NF-κB路徑及其與EMT的關係,瞭解CTEN、基因在這些路徑的交叉作用,將可提供更為新穎的癌症治療干預靶點。

「破殼而出」---蛋殼粉製吸油紙的吸油量研究

本研究利用蛋殼廢棄物中的碳酸鈣結晶製作吸油紙為研究目標。嘗試以溫度、時間、顆粒、液態燒結作用、添加物、纖維材料來控制蛋殼粉吸油紙的吸油量。目前的發現: (1)鍛燒溫度在200~250度C、鍛燒時間在80~100分鐘、添加蛋殼重量之60%公克的膠水,膠水濃度為12%聚乙烯醇進行蛋殼液態燒結可得到表面空隙最多。 (2)廚房紙巾製紙漿中的水與廚房紙巾體積比例為6:1,蛋殼與紙漿的比例為1:4,該配方比例吸油量最高。 (3)鍛燒蛋殼粉加入廚房紙巾紙漿自製吸油紙吸油效率最高,每200平方公分能有14.3gw的吸油量。 (4)吸油紙製作比例:紙漿水:聚乙烯醇:蛋殼:廚房紙巾=2006:9:500:285。

歲月無聲-肌少症與姿勢辨識的微妙對話之頭份地區樂齡社群上下肢肌力運動探討

本研究旨在結合PoseNet與Teachable Machine等AI姿勢辨識技術,根據教育部體育署國民體適能網站資料、基礎肌動學、聽取物理治療師建議、開發三款AI姿勢辨識體感互動遊戲,以提升高齡者肌力、預防肌少症。肌少症為高齡社會常見之退化性問題,嚴重影響長者之行動功能與生活品質。本研究透過Scratch平台-OSEP整合PoseNetAI模型,設計可訓練上肢與下肢肌群之遊戲,並於頭份市樂齡協會、運動公園及學校等地,實地施測多位50歲以上的長者。結果顯示參與者均能正確執行遊戲指令,且對互動設計及視聽回饋表達高度興趣與正向回饋。本研究系統具備操作簡易、成本低廉與可擴充性,顯示應用於居家運動或長照場域具高度可行性與發展潛力。

草中共生,卵中暗潮—大花咸豐草果實共生昆蟲的首次紀錄

除了常見的長鞘寬頭實蠅外,本研究首次記錄釉小蜂科也會產卵於瘦果並利用之。蜂離開瘦果時遺留位於瘦果中段切口整齊的圓形孔洞,蠅則留下偏向瘦果兩端的長條撕裂狀孔洞。蠅、蜂常同時出現在同一果序,未見明顯競爭排除,但在不同月份出現比例有所變化,時間性生態區位分化仍待釐清。模擬動物傳播發現,被帶走的瘦果產卵率較低,再結合產卵位置的觀察,顯示果序中中央瘦果利於幼蟲發育但不易傳播,邊緣瘦果反之。大花咸豐草可能藉由瘦果異型性在繁殖與傳播間取得權衡,整體瘦果的感染率6.3%,展現其高繁殖策略下的傳播適應性。

飛天遁地 豆豆先生-探討豆類在微重力及高重力環境的型態變化

本研究以綠豆為主要研究對象,探討微重力環境(<10-6g)對植物種子的影響。結果顯示,綠豆在微重力環境中易形成不定根,回到一般重力後約需8天型態完全回復;輻射環境對綠豆胚莖與胚根長度變化無顯著影響。此外,微重力環境造成不定根形成,推測可能與乙烯產生有關。 針對高重力(900g)環境,綠豆的細胞內澱粉體分佈未顯著改變,但內部機能可能受影響。在酶活性實驗中,不定根率較高的綠豆過氧化氫酶活性降低,顯示微重力對植物內部生理機制有持續影響。而切片實驗發現,微重力可能促進胚內澱粉粒的分佈與儲存形式改變。 本研究系統性探討微重力環境返回一般重力後植物種子的型態變化,為未來太空種子銀行的發展提供參考依據。

傳明酸美白新機制的發現:透過誘導角質細胞自噬作用

已知傳明酸可抑制黑色素生合成達美白效果。實驗以黑色素餵食角質細胞並置於培養箱,模擬曬黑狀況,加入最高500 μM傳明酸處理。MTT顯示傳明酸在此濃度下幾乎無毒性。處理後西方墨點法顯示自噬相關蛋白增加;AO測定出現紅色螢光,顯示自噬酸性囊泡存在,且加入自噬抑制劑後囊泡減少。隨傳明酸濃度提升,黑色素小體蛋白與黑色素含量明顯下降。最後以斑馬魚模擬人體觀察黑色素變化與存活率,結果顯示其幾乎無毒性且黑色素含量下降。總結,傳明酸可透過自噬分解黑色素,達成美白。

熱島抬升了嗎?-臺灣都市熱島效應的長期變化趨勢

本研究目的在發展簡易快速的熱島效應強度估算方法,利用氣象署地面測站的網格化資料,排除高度對氣溫的影響後,找出都市範圍中的最高、最低溫數值,分析臺北、臺中、臺南及高雄四座城市的長期熱島效應強度變化趨勢。 我們發現各城市熱島效應變化趨勢有不同特徵。臺北及臺中的熱島效應強度在63年間有增加趨勢,但臺南及高雄未見增強,這可能與人口數及都市發展相關;臺中熱島效應強度具有最明顯的季節變化,這與季風和地形相關。臺中火力發電廠及臺南科學工業園區的運轉與建設皆造成當地區域氣溫上升,導致最高溫位置的改變。 本研究提供臺灣四個直轄市的熱島效應長期變遷資料,也為未來面對城市氣候的調適策略提供科學依據。

拍音型駐波與雙聲源肯特管的印證

兩振幅相同,頻率非常接近的聲波,反方向進行干涉,所形成具有駐波與拍音雙重特性的合成波。我們稱之為「拍音型駐波」。我們使用三角函數的和差化積分析其數學性質,預測其行為,並使用程式模擬合成波波型。 為了觀察聲波,先進行普通肯特管的研究,對照文獻,了解保麗龍球的行為。最後擴充為雙聲源肯特管,使用MATLAB撰寫雙聲道聲波程式,準確控制2個聲源的音量、頻率與相位,頻率差可以達到0.01Hz,成功驗證拍音型駐波的性質,並發現其可在介質中有效推動粒子,具有潛在的工程學應用價值。