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第57屆--民國106年

飲食對線蟲神經老化的影響及其分子機制

秀麗隱桿線蟲有透明體腔、月餘的生命週期,為研究老化的極佳模式生物,和E. coli OP50相比,Comamonas DA1877會加速線蟲生長並縮短壽命。本研究旨在探討DA1877飲食是否造成線蟲早衰。實驗中採用Pmec-7::mRFP線蟲比較不同飲食下感覺神經老化狀況,得知DA1877飲食使線蟲早衰。同時觀察擺尾速度以檢測線蟲老化趨勢,得知食用DA1877成蟲後相同天數的線蟲擺尾速度較低,顯示飲食差異影響線蟲老化及運動神經。同時使用aldicarb藥物探討線蟲癱瘓速率,確認運動神經也受飲食影響,並採用與氧化壓力相關的核心轉錄因子daf-16 基轉種Pdaf-16:DAF-16a/b::GFP,比較不同飲食下細胞核螢光表現量,確認 DA1877增加DAF-16在細胞核的表現量。未來希望觀察缺乏SAM合成酶之線蟲感覺神經型態與擺尾速度,了解DA1877飲食使線蟲早衰的路徑。

亥姆霍茲旋轉木馬的秘密

在聲音與樂器單元中,老師播放亥姆霍茲旋轉木馬轉動的影片,引起我們的好奇心,因此我們對於影響亥姆霍茲木馬轉動的因素進行研究,實驗發現: 1.當聲音的頻率越接近腔體頻率,與腔體共振時,會產生往瓶底方向的推力;聲音響度越大,此推力越大,轉速則越快。 2.腔體容量越小或瓶口面積越大時,推力越大、轉速越快;改變腔體內氣體發現,共振時因氣體逸出腔體的速度不同,而影響腔體的轉動。 3.腔體與轉軸的距離越近或旋轉裝置越輕時,轉動慣量變小,而使轉速變快;其中推力大的沙士瓶搭配更輕的旋轉裝置,轉速可高達112圈/分。 最後我們發現磨砂機的噪音也能讓同頻率的腔體轉動,但推力比單一同頻率小,可見音色也會影響腔體的轉動。

驚天「凍」地~探討添加物對「蒟蒻果凍」凝膠機制之影響與感官品評接受度

蒟蒻果凍是具有膳食纖維的美食點心,為了瞭解其凝膠特性與品質變化,操縱變因包含「加熱條件」、「添加糖類」、「改變酸鹼值」、「添加鹽巴」、「其它添加物」、「貯存溫度」等來進行硬度、耐壓力、離水率、切割力、凝膠速度、油脂包覆能力、貯存方式等實驗,並透過「感官品評單」進行嗜好性調查,最後根據實驗結果提出製作建議。 實驗結果顯示: 1.內部凝膠最佳的酸鹼值落在pH3~4。 2.糖的添加有助於凝膠作用,而鹽巴卻有抑制作用。 3.醋和酒精可以延長其貯存期限。 4.貯存方式不宜放置冷凍庫因為水分析出的離水現象最明顯。 5.大眾喜愛的凝膠性是製作比例為「凍粉:水=1:20~30」;凍飲則為「凍粉:水=1:70~80」較佳。

憑水相鳳-積水鳳梨毛狀體與吸水路徑探討

本研究主要是觀察積水型鳳梨 (Neoregelia ampullacea) 葉子表面氣孔與毛狀體分布密度、氣孔開閉,還有根部及葉子維管束吸水的模式。結果發現此種積水型鳳梨的氣孔只分布在下表皮,主要在晚上開啟,然而白天氣孔也有相當比例是打開的,而葉子的毛狀體有兩種型態,分布在下表皮與基部的毛狀體數量不僅較多而且較大型。另外,根部雖然具輸導能力,但是內部出現空洞化,葉表的毛狀體具有輔助吸收水份的功能,水份主要由基部的毛狀體進入至維管束內,再由下而上因打開的氣孔產生蒸散作用的拉力。此外,我們也與另外兩種積水鳳梨(虎斑與火球)做功能性的比較。若能對毛狀體構造更加了解,將可應用於仿生生物學,生產保暖又吸汗的織布或收集水份的工具。

神機妙算

本研究源自於第54-4期科學研習月刊上的一道數學題目——神算,我們主要在探討:如何由第一列n個色球迅速判斷出圖形第n列色球的顏色。一開始先從n層第一列n個色球的排列組合方式開始探討、歸納,接下來我們從最簡單的層數開始觀察,慢慢推導兩層及三層公式,並歸納出符合兩層公式系統的層數:am=3m-1+1層、三層公式系統的層數: bm= 2×3m-1+1層。接著我們把所有層數都化為函數式,在過程中,我們發現這並不是一道普通的數學題,因為這個題目竟和三進位有莫大的關聯存在!於是,我們將最少步數結合重新定義的「三進位法」,找出了n層最少步數解法的通式: f∏i=1k(ai+1) (x)=∑i=1k[∏j=0i-1(aj+1)] fai+1 (ai3i-1+1)。除了上述之外,我們還發現只需知道圖形中任一層的組合,即可求出其下方任一列、任一個色球的快速解法。

自製Arduino比色計

本研究利用單晶片微控制器Arduino、色彩感測器 TCS3200、散光型白光LED、電阻、電容、電晶體、筆記型電腦等器材製作出一簡易的比色計。先透過限流電阻及補償電容的更換交叉測試,尋找到系統所能提供最穩定光源的組合,然後利用一些已知濃度溶液的紅色、綠色、藍色、強度偵測值,用多元多項式迴歸分析法尋找出該溶液的最佳濃度估測函數,以後只要測得未知濃度溶液的偵測值,即可以此估測函數計算出該溶液的濃度。經由硫酸銅及硫氫鐵離子等溶液的實際測試,平均的估測誤差分別為2.75%及3.77%,可見我們自製的比色計確實精確有效。

蔗渣纖維素水解葡萄糖之研究

本實驗以不同類型酸作為蔗渣纖維素水解的催化劑,以及在不同反應條件(如:試液濃度、細菌分解)下,探討蔗渣纖維素催化水解的成效。本研究利用催化劑加速蔗渣纖維素水解成葡萄糖後,一部分溶液加入定量的斐林試液,觀察Cu2O(s)沉澱量變化,另一部分利用自製的旋光儀測定醣類的旋光度。進一步,想要利用催化效果佳的催化劑,改變操作時間及濃度,找出一個最佳的反應條件。同時利用最佳操作條件,改變水解液與蔗渣原料之比值,使蔗渣纖維素轉化為再生性能源能有效被利用。

遠端監控橋樑振動量測系統研究

上下學坐車經過關渡橋時,有時會察覺橋樑發生較劇烈的晃動,因此讓我們開始對橋樑安全產生關心,也引起了我們的興趣並根據我們目前所學的知識與技能,去設計橋樑安全通報系統,來幫助人們預防災害的發生,與本土的交通建設之關懷。 本系統橋樑監控是以三個狀態:裂縫、下陷、傾斜,以直線拉桿感測器來量測裂縫及下陷狀態,加速規感測器量測橋樑來判斷橋樑是否受損。利用Arduino讀取所測量的值再透過RF模組傳送至電腦,將五個狀態傳輸到電腦上,讓使用者能夠透過VB查看五個狀態的資訊;即是結合遠端通訊與橋樑資訊監控系統。圖1為系統架構圖。

超重力鎖鏈-交錯排列結構對鎖鏈下落速度增加之探討

多個木棍以傾斜的方式,由兩側繩線固定形成一鎖鏈(如圖0-1),使其自空中自由落下,我們發現撞擊到下落面的木棍會因碰撞而轉動,拉扯連接木棍的繩線,使鎖鏈下落加速度大於重力加速度。本研究主要在探討此現象的成因,提出最合理的解釋,並研究相關參數之影響。我們比較以棉繩和釣魚線作為繩線來製作鎖鏈的差異,發現棉繩製的鎖鏈加速度達到一定值後就不再上升,且繩張力傳遞時間較長;而釣魚線加速度則會持續增加,且繩張力傳遞時間較短。進一步研究後發現,短邊繩長與木棍數會影響繩張力傳遞時間,而不影響最大加速度;木棍傾角會影響最大加速度,且有一最佳傾角,可以使鎖鏈加速度量值達到最大,而開始加速的時間在短邊固定時與角度無關。

磁力與浮力的拔河

我們提出一個實驗方法,將測量浮力的原理應用到磁力大小的測量,這個方法可以測量磁鐵在不同距離下的磁力大小,彌補課本上利用迴紋針吸附只能測量到磁鐵表面磁力的不足。依照提出的方法,我們研究了磁鐵距離與磁力的關係,以及不同大小與材質的圓柱型磁鐵對磁力的影響。研究結果發現磁鐵直徑越大,磁力越大,而當磁鐵表面與鐵粉(被磁鐵吸引的目標物)距離固定時,磁鐵厚度增加,磁力作用也會增加,但是有一極限值。若把鐵粉量增加,則測量到的磁力也會增加。我們也發現釹鐵硼磁鐵的磁力與距離的2.5次方成反比的關係,而氧化鐵磁鐵則是成2.4次方反比關係。最後比較兩種不同材質的磁鐵,我們發現釹鐵硼磁鐵的磁力大約是氧化鐵的5倍。