第59屆--民國108年

節能減碳議題目前最受矚目。本研究利用雷射光模擬太陽光，找出兩玻璃鏡片之間的角度約20度時，可最有效率收集陽光；製作陽光收集器，並尋找各種反射鏡片的最佳材料。改良後，使用「防水塑料鏡面貼紙」製作第三代陽光收集器，兼具前代優點且增強防水效果；在陽光收集器下方放置「凸透鏡裝置」，使光線更容易聚集，並由光纖將陽光引導至室內，形成陽光收集器綜合裝置。研究顯示：1.第三代陽光收集器(綜合裝置) 照射照度計，比較後發現增強效率為原本的3.76~22倍 間，平均值為12.22倍。2. 光纖長度並不影響引導至室內光線的強度。3.預計應用在學校教室及地下室照明，及改善榕樹下陰影處草皮不易生長之問題4.陽光收集器收集效率高，可直接裝置太陽能板上。

針對PM2.5的研究，我們透過氣象數據分析和實地測量及實驗，發現: 一、近三年PM2.5濃度，以潮州最高，恆春最低，工業區的大寮和林園並沒有比較高。 二、一年中，12-3月PM2.5較高，5-6月較低。 三、一天中，PM2.5在21:00到隔天12:00較高，12:00~18:00較低，適合戶外活動。 四、溫度和風速在夏秋時對PM2.5影響較明顯；吹東北風時PM2.5最高，東南風最低；雨量和降雨天數對PM2.5影響大，濕度影響小。 五、實際測量發現PM2.5超高的是吸菸區、燒烤區、香爐、二行程機車；校園內則是工地和打掃時間的PM2.5最多。 六、減少吸入PM2.5的有效方法是:選擇5-6月及下午從事戶外活動、拜拜時離香爐至少4公尺、離吸菸區和燒烤攤販至少2公尺、加速淘汰二行程機車、種植分枝多的植物和多噴水等。

本研究針對飛機頻率與都卜勒效應進行研究，我們一起在金門航空站附近的起飛降落點分工錄製影片與蒐集資料，進而使用BORIS、Audacity、Spectrum、google科學日誌、世界迷霧app、flight tradar等軟體進行資料分析，觀察飛機起降聲音的頻譜趨勢，再利用都卜勒的公式配合溫度以及飛機起降角度的修正，套入資料後計算飛機的降落速率。分析過程中發現了ATR機型相較於大型渦輪飛機來得好分析出速率與頻譜趨勢，我們也設計了簡單的小實驗驗證飛機接近與遠離其渦輪或螺旋槳對於其風速影響，也搭乘了數趟飛機進行飛機內頻率的測量。經過一番摸索我們發現其實可以利用簡單的儀器與軟體去分析飛機的聲音頻譜，藉由一連串的探討與分析發現都卜勒效應是實際可以在日常生活中運用的。

本研究旨在利用地震波在通過介質後的干擾性質，改變建物地基密度分布以減輕地震的地表振幅。本研究中分別以自製程式進行地震波數值模擬，並利用實際地層模型進行震動實驗，驗證此構想的可行性，並找出最佳地基密度分布。 模擬程式以利用簡化的力、加速度、和質點性質的關係，進行地震波表面現象的模擬，將結果繪製成3D圖表觀察其地層變化，並比較出減震效果最佳的密度分布。實體模型根據實際地層資料製作，利用國家地震中心的地震機台模擬真實地震的地動情形，與程式結果比對。結果顯示與數值模擬的預測相符，在現實中也可減震。此工法可實踐在城市中，與有抗震工法相比，具有可針對大範圍減震的優點。也可與其他抗震工法互相搭配提升減震效果。

本篇將探討在正n邊形中的內接正四邊形，即此正四邊形的四個頂點分別位於正n邊形的四個不同邊上。我們將正n邊形依邊長數分為n=4k、4k+1、4k+2、4k+3，透過電腦繪圖、尺規作圖法及公式驗證，得到以下結論:正n(n=4k)邊形有無限多個共中心內接正四邊形，而其餘正n邊形中，皆只有一個(本篇中圖形經過旋轉對稱後，大小、位置相同者為全等，則視為 "同一個")內接正四邊形，且在n=4k+2時，內接正四邊形必和正n邊形共中心；n=4k+1或4k+3時，內接正四邊形必不和正n邊形共中心，但內接正四邊形之中心必在正n邊形的一對稱軸上。最後我們提供一個能在所有的正n邊形畫出內接正四邊形的尺規作圖法。

Naa10p(N-alpha-acetyltransferase 10 protein)突變患者多半有智力障礙的問題，先前也有研究顯示Naa10p會影響神經元的發育，但對於Naa10p如何影響神經發育的機制並不清楚。本研究先利用CRISPR/Cas9技術製作Naa10p的小鼠胚胎幹細胞突變株，再觀察突變株細胞分裂速率與神經分化型態的差異，並分析小鼠胚胎發育過程Naa10p以及相關互動因子與基因的表現。 本研究發現突變的Naa10p會使其與核糖體互動的比例降低，其中V111G突變株的Naa10p完全無法和HYPK結合，與核糖體大次單元互動的比例降低最明顯，我們推論HYPK能夠協助Naa10p和核糖體的互動，進而影響蛋白質的乙醯化程度，影響蛋白質的相關功能；另外，我們也發現在突變株中，與細胞週期、細胞分化相關基因:Oct4、Pax6皆出現表現異常的現象。

近年氣喘盛行率逐年提高使得醫療支出越來越多。目前類固醇是被廣泛利用的藥物，長期使用會有許多副作用。氫分子醫學近十幾年的研究指出氫分子具有抗氧化、抗發炎等功效能降低對細胞的損傷，因此本研究想探討氫水治療氣喘的可能性。 本研究以氫水作為實驗藥物，利用 A549 細胞給予LPS刺激模擬發炎反應，檢測氫水對於細胞之毒性，發現氫水對細胞不會產生毒性，且觀察到氫水可以透過抑制細胞核內的 STAT3 路徑，降低IL-6基因表現，進而抑制 LPS 刺激 A549 細胞後所產生的發炎反應IL-6 及 IL-8 分泌量。最後，利用氣喘小鼠模式給予氫水治療，檢測其呼吸道阻力的變化以及血清中IgG1抗體，結果顯示氫水治療的小鼠有些微減緩氣喘病徵，整體來說氫水是有潛力發展成一種氣喘的治療藥物。

水結冰的過程為什麼體積會膨脹？雖然課本都有寫，但卻沒有說明真正的原因。我想知道的是水結冰時若是遇到其他物質的抵抗，是否能用明顯的巨觀結果來證實我的推論與預測？冰芯的形成又與奈米冰晶的多寡有何關係？ 透過比較不同水質的結冰結果，進而探討各種溶質的冰芯差異，期間發現容器的形狀與材質對形成冰芯的影響，特別是有無包覆可以用來控制冰芯的形狀。證實形成「奈米冰晶結構」時擴大版圖的「純化作用」的確存在。 透過探究水結冰時和其他物質的交互作用以及冷卻環境差異所造成奈米冰晶結構強弱，經拉曼光譜儀的掃描分析，形成「純化作用梯度力」的物理解釋模型，希望未來能進一步製作能結出創意冰芯形狀的製冰容器。

本研究使用兩台普通攝影機，加上電腦影像處理軟體繪聲繪影和After Effects、文書軟體Excel、免費運動軌跡追蹤軟體Tracker，成功收集到空手道社團中，15名國中學生及1名教練對打時攻擊動作的相關運動數據。接著製作情境模擬影片，測量空手道社團國中生15名、非空手道社團國中生15名的反應時間進行探討。實驗中發現，可以經由平日的空手道訓練課程、模擬情境影片的加強訓練、以臉部為凝視的重點位置等方法，縮短對打時防衛的反應時間；攻擊時則要強化速度、減少上下方向晃動，才能讓對手來不及反應。本研究可提供給一般學校及運動社團做為參考，作為基本的運動動作分析及訓練輔助的方法。

本研究成功利用Arduino開放硬體、Scratch2設計程式、紅外線、機械手臂及動、靜滑輪省力裝置等器材，設計可以檢測最大靜摩擦係數及動摩擦係數的儀器，並經過反覆測試，驗證儀器的可用性。藉由此儀器檢測數據，本研究發現不同材質物體的接觸面間塗潤滑油皆會影響摩擦係數的大小，摩擦係數則不受正向力及接觸面積的影響，而增加滑動物體的質量可以增加測量上的穩定度。本研究亦利用3D列印不同紋路底面的滑動物體，結果發現紋路不同會影響最大靜摩擦力，但對動摩擦力影響不大；故以直條當作鞋底紋路，起跑時得到的反作用力較大，適合當作跑步鞋的鞋底。本研究所設計的儀器，組裝方便、操作簡單且穩定性高，適合推廣及應用在國中相關課程及其他相關產品之測試。