全國中小學科展

2022年

探討 Kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside 對人類小細胞肺癌之功效

肺癌為全球最常被診斷的癌症之一,主要分為非小細胞肺癌與小細胞肺癌,其中小細胞肺癌是最具侵略性、致死性且預後最差的肺癌。目前針對小細胞肺癌仍未有有效的療法。 本研究探討花生外皮萃取出之山奈酚醣苷衍生物 kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside 對小細胞肺癌的抗癌功效。我們發現細胞株H1688經藥物處理後細胞存活率明顯降低,以流式細胞儀細胞週期分析,隨藥物劑量增加時 sub G1 期細胞數明顯上升;以 Annexin V 觀察發現藥物劑量增加時細胞逐漸走向晚期凋亡,此外,隨劑量增加 c-PARP、caspase-3、-3和 -9 的蛋白表達都有增進,同時也造成粒線體膜電位下降與 cytochrome c 釋放,另外我們透過西方墨點法分析發現隨著藥物劑量的增加,p53蛋白的表現量下降且有磷酸化的現象,並且在經過咖啡因的處理後藥物對細胞株的毒殺作用更加明顯,由實驗結果可知kaempferol 3-O-β-d-xylopyranosyl-(1→2)-α-l-rhamnopyranosyl-7-O-α-l-rhamnopyranoside能夠良好的誘導H1688細胞凋亡,有潛力成為治療小細胞肺癌的藥物。

探討單位電阻排列有理數值

本研究在探討給定一有理數,如何用最少數量的一歐姆電阻串並聯使得等效電阻值為此有理數。首先我做出f函數的表格,利用程式找出分母分子較小時的值,並且依性質不同塗上各種顏色,觀察其中的規律,證明了一些定理,並找到電路圖與矩形的對應,再來是找到電阻排列一些數列的系統性構造,然後針對有理數分子和分母的特性,分析了費氏數、分母為2、3等等的情況的最小構造法,其中在分析分母為2、3等等的情況時,一開始使用了變換的概念證明,但變換過多次時會造成證明的繁複,因此後續提出了以幾何模型分割區域的概念證明,有效地提高到分母為4、5的情況,並且將證明過程擴充至所有正整數的情況,找到了f函數遞迴式的充分條件,最後計算連分數構造法的部分平均時,猜測出連分數構造法與正整數因數個數的關係。

見「塑」不見「鱗」?-魚鱗環保薄膜的研發及應用

本研究探討富含膠原蛋白的魚鱗,藉由嘗試各種電器及配合熬煮時間長短,萃取出最佳濃度之魚鱗萃取液,並找出最佳成膜配方為魚鱗萃取液20 g、5 %TG酵素水溶液0.8 mL、甘油 1 mL、乙醇 1.5 mL,以冰箱冷藏方式製作出魚鱗薄膜,接著以自製儀器測量魚鱗薄膜之透水性、穿刺強度、彈性、水溶溫度、膠熔溫度等物理性質,再將製作出的魚鱗薄膜包覆胡椒乾粉及油料醬包,以熱壓來密封包裝膜封口,封膜效果好不會溢出,放入熱水中 2 分鐘內皆可完全溶解,攪拌後調味料分布平均,是很適合當作泡麵調味包的包裝材料,故將魚鱗廢棄物再利用,製作的薄膜不但能食用,亦能取代塑膠,預期可達到「低污染、省資源、無廢棄」等減量減廢之環保理念。

Study of Ferrofluid and Magnetic Fields

鐵磁流體同時具有液體的流動性和固體磁性材料的磁性,由磁性微粒、界面活性劑以及載液混合形成的膠體液體。本報告探討鐵磁流體的製備過程,在化學共沉法中改變滴入氨水的濃度 (pH 值),建立一套標準稀釋氨水 pH 值量表。為了研究產物之間的差異,將產物進行 SEM 拍攝與 XRD 分析。 本研究使用低成本自製磁力測量裝置,測量磁力數值繪製多張圖表進行分析。從對磁場研究的過程發現鐵磁流體在受磁鐵吸引時會產生類似泰勒錐之錐體,架設自製觀測設備,觀察多種變因對錐體行為之影響,同時對錐體進行數值分析。此點乃為本研究提出創新科學設計。 未來將探討粒徑對製成鐵磁流體性質的影響,並以更精確的方式探討鐵磁流體在磁場下的受力分析圖。探討鐵磁流體之導電性,分析應用於現有電漿裝置之可能性,期望改良目前的電漿產生裝置中高汙染且不可撓曲的缺點。

外加電場下環形泡膜形變控制之研究

本研究利用平行電板建立電場,觀察在外加電場下環形泡膜的各種形變運動。電場越大時,形變越大;分別使用不同大小的環形框架觀察,發現形變量與框架半徑的比值會隨著框架半徑增加而減小,推論與表面電荷密度的分布變化有關連。將泡膜從薄到厚分成五個區域,針對不同厚度的泡膜與運動型態做分析,發現運動狀態可以大致分成,穩定震動、提升點,以及急遽增加後碰到電板破裂三個階段。針對電場26,666 V/m-33,333 V/m時的震動現象做深入分析,利用簡諧運動的模型來詮釋泡膜運動,藉以預測不同表面張力液體對應的彈性係數。未來期望利用不同電解質去改變泡膜組成,探討不同電解質在電場下的運動行為。

搶救海洋紅寶石(藻礁)-運用AI視覺辨識無人機對藻礁保育之預警研究

本研究以水質對於藻礁的影響以及設計協助保育藻礁之無人機作為研究目標,藻礁是重要的地球資產,目前全世界藻礁數量岌岌可危,了解藻礁所適合的環境與水質指標,有助於保育以及維護藻礁生態,因此我們使用AI人工智慧技術,製作出AI視覺辨識飛行藻礁監測無人機,經過研究以及實驗,我們發現: 一、藻礁的生態環境以及藻礁對於海洋生物以及人類的重要性 二、石灰藻類對於海水水質變化的影響 同時實驗與測試也證明了我們的AI系統可以達到: 一、確實幫助人們觀察與研究藻礁 二、能夠有定期紀錄藻礁以便研究 三、對藻礁破壞與否進行辨識和提供預警 期望本研究能讓更多人一起關注並認識藻礁,並且增加AI技術的用途,讓這個海洋的紅寶石生生不息。

探討青少女睡眠型態、鼻結膜炎與壓力對黑眼圈之相關性

青少女的身體意象是自我概念發展的重要指標,而黑眼圈是青少女常見的身體意象困擾之一。為了探討相關因素對黑眼圈大小的影響,本研究收集69位青少女的臉部資料,透過影像分析,測量黑眼圈的大小,並利用問卷記錄受試者拍攝期間之匹茲堡睡眠品質質量表、青少年鼻結膜炎問卷、壓力知覺量表以及睡眠日記等。研究結果顯示週末與週間睡眠型態、鼻結膜炎及壓力三項變因與黑眼圈嚴重度之關聯性達統計上的顯著意義。

地球低頻震動事件偵測

本研究主要成果爲: 一、 利用本分析法成功驗證颶風Bill (2009) 侵襲美國東岸期間沿著棚裂形成的“stormquakes” 現象(下文稱爲「風暴震」)。 二、 探討並確認近十年間10個中、強颱通過臺灣附近水域時,臺灣的地震測站沒有記錄到風暴震產生的訊號。 我們透過頻譜分析發現,0.01 ~ 0.05 Hz頻段的地震波形數據在我們研究的多數西太平洋颱風通過期間有顯著的能量增加,卻沒有產生來自海域的點源訊號。不過在2009年莫拉克颱風與2013年天兔颱風期間,波形記錄到了數十起來自陸地的振動訊號(經判定爲山崩)。我們發展了一種定位方法,成功定位颶風Bill與上述兩颱風期間的訊號;並且對比了20次已知震央的構造地震,確認定位方法的可行度。

Super「鼠」跑

透過文獻探討已知高血壓會引起腦發炎,導致腦功能受損。研究結果也顯示運動能增進腦部功能。因此,在此實驗中,我們想要探討高血壓引起的腦發炎和功能退化等問題能否透過運動改善。將鼠分為 2K1C 手術誘發高血壓組(2K1C)及沒有高血壓(Sham)的對照組,並再各分為運動組(Sham-EX、2K1C-Ex)和不運動組(Sham、2K1C)。小鼠腦部切片中微小膠細胞數量顯示 2K1C 的小鼠組別腦發炎最為嚴重,且 HE 染色發現一樣為 2K1C 小鼠組別的神經細胞數目最少。接著我們以莫里斯水迷宮測試小鼠學習、記憶功能,結果 Sham-Ex 及 2K1C- Ex 尋獲平台時間皆有減少趨勢,而 2K1C 尋獲平台花費最長時間,顯示運動確實可以減緩高血壓造成的腦功能受損。

深度學習掌紋疾病分析系統

遠距醫療及自我健康檢測在最近幾年逐漸崛起,其講求利用大眾化的工具即可掌握醫療知識與自我健康監測,並透過大數據分析及人工智慧技術,協助醫師與病患進行更有效的治療,但目前中醫在這方面的研究不多,與影像辨識相關的也只有舌診。目前對於手掌的研究多半止步於身分辨識,因此手診還需中醫師切脈或檢查。 本研究作品旨在發展自動手診方法,提供民眾自我健康監測。利用兩種方式1.整張手的CNN圖像分類 2.用YOLO物件偵測進行掌中的特徵點抓取,使其能分辨肝掌、富貴手、蜘蛛痣、汗皰疹、無症狀,最後,並將模型與手機APP結合。