第62屆--民國111年

本研究以水稻細胞生產新冠病毒（SARS-CoV-2）的棘蛋白（Spike protein），證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2（ACE2 ）結合進而感染宿主細胞，因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域（Receptor Binding Domain; RBD）基因序列，經過水稻密碼子最佳化（Rice codon Optimized）後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶（α-Amylase）序列中的第一段內含子（Intron 1），使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性，使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導（Sugar starvation）下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中，最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性，進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

傳統藍染，染個深藍的布，要反覆浸染洗個二、三十次才行，而每一次的洗滌，都是藍水對環境的污染！ 我們設計的鑑色儀，光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液，讓光敏電阻感光後，測量串接的電阻分電壓大小，可製作檢量線定量染液濃度；染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後，測出同區塊面積的色布RGB值，再以線上顏色代碼轉換工具，轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構，不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速，也成功的加入順逆轉軸之動力輪替，解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等，讓精準快速的藍染文化成為可能。

近年來「碳中和」是全人類追求的目標，本研究利用非貴金屬(鐵、鈷、鎳)離子形成前驅物為2-甲基咪唑配體的沸石咪唑骨架和前驅物為雙氰胺、葡萄糖反應物的類石墨相氮化碳，再鍛燒生成可導電的催化劑，將上述兩系列的催化劑分別搭配使用氣液分隔的氣體擴散電極進行電解還原CO2，再由氣相層析儀分析產物並計算法拉第效率。目前合成出的鎳金屬類石墨相氮化碳催化劑(Ni SACs@NC)最佳，在電位-0.52V時，高選擇性生成CO，其法拉第效率高達99%，而目前已有成熟工業製程能將CO轉成合成氣，再製造許多具經濟價值的有機產物，所以我們開發的新環境工程，找到一條碳循環的新路徑，有助於加速達成「碳中和」，為人類永續發展做貢獻。

本實驗以彈力膜、塑膠杯、鋼球為主體，將彈力膜繃緊於塑膠杯口作為發聲裝置，並以鋼球撞擊膜，使膜帶動腔體空氣一同振動，利用音訊分析軟體進行錄音、分析，藉以探討此裝置發聲的成因與相關參數對聲音的影響。 本研究中利用並聯彈簧機械模型解釋單膜與腔體間的交互關係，並透過實驗證明裝置的發聲取決於振動體間交互作用的強弱，且膜張力與聲音頻率呈正相關、杯子容積與聲音頻率呈負相關。 此外我們延伸探討兩端開管皆套膜的實驗，研究結果顯示此實驗上膜與純膜頻率相近，符合兩質量三彈簧振動模型，且一邊膜頻率>純膜(上膜)頻率，綜合各個實驗變因可知彈簧振動模型之有效性。

這次科展的主題是會『呼吸』的落水頭，目的是要了解如何解決排水管氣體堵塞，導致排水不順暢的原因，並且解決問題，讓落水頭可以排水順暢。在實驗的過程中發現，使排水不順暢的原因是排氣管內的氣體和排出去水的體積沒有達到相對等的交換，一旦克服這個困難，排水就可以相當的順暢，在自製的落水頭中設計了排氣通道使排水順暢，有排氣通道設計的落水頭排水時間大幅縮短超過原本時間50 %以上，大幅縮短了排水時間，在此次的科展研究依照實驗結果：排氣孔通道比例要大於外套管和內套筒的通道，且在防止異物的罩子入水量要大於排水量，按照這樣的原則就可以打造出一個可以讓排水更為順暢且防止排水管異味還可以阻擋小昆蟲的落水頭！

妙妙圈(slinky)是一種預力彈簧，未伸展時彈簧會聚合並且需要外力才能將其分開。將其上端懸吊，重力會使彈簧局部分開，釋放其上端後，下端會在空中漂浮一段時間，直到上端逐漸向下聚合並與下端聚合段接觸時，整體才開始落下。在既有的權威研究中，認為漂浮時間是縱波從上端傳遞到下端的所需時長。 本研究以光電計時器精密測量漂浮時間後發現，漂浮時間與縱波所傳遞時間並不相符，反而與聚合段的落體時間吻合。為此，我們推導了在妙妙圈下方懸掛重物後，聚合段的落體時間，並與實際測量的漂浮時間比較，發現兩者完全一致。 這結果除了顯示彈簧下端的開始移動確實並非縱波傳遞所造成，而且本研究所推導出彈簧下端漂浮時間的公式確實正確可用。

一個連通圖其結構中若沒有包含任何的圈，則將此圖稱為樹狀圖（tree）。若樹狀圖T的頂點v滿足d(v)=1，則 即為 的『葉子點（leaf）』。將一個樹狀圖中以一筆不間斷經過最多頂點的路徑，稱為『主幹』，若此樹狀圖滿足所有的leaf皆與主幹上的點相連，則特別將此樹狀圖稱為『毛毛蟲圖（caterpillar）』。本文的研究是對於有n個頂點，k個leaf的毛毛蟲圖，在不同構的情況下，探討各類毛毛蟲圖的結構變化、對偶關係，在數量上建立遞迴關係、探討組合意義以及相關的應用。

本研究探討避債蛾(Eumeta japonica(Heylaerts)) 幼蟲做蓑巢進行防禦與蓑巢對成長各階段的防護。結果一濕度達80%以上與受到重壓因素，幼蟲會脫離蓑巢，離巢後能重做3~10個新蓑巢，幼蟲體重平均是巢重2.348倍、蓑巢長平均是幼蟲長的1.542倍，可使在內幼蟲獲得保護。結果二幼蟲以12.5±4.3gw拉力封住巢口，阻擋天敵入侵；排出軟便混體液含少許鹼性物，對螞蟻有忌避效果；當天敵入侵，體長可縮小0.92±0.23cm，可增加巢內移動或逃避的空間。結果三初齡幼蟲做蓑巢生存率為26%，塗抹體液後升到88%。結果四結蛹絲束能承受589.3±63.5g，保護蛹體安全蛻變到成蟲。

本研究對象為石蠶蛾的幼蟲，為了確認此種幼蟲的學名，我們將幼蟲飼養至成蟲，利用幼蟲頭部六個白點及成蟲毛狀翅與斑點特徵，此物種應為寶島紋石蛾(Hydropsyche formosana)。石蠶蛾幼蟲不僅會利用石頭建造巢室，還會利用枯葉、樹枝和藻類，如有藻類則優先使用，如有枯葉則會蓋在巢室頂端。幼蟲在建造巢室時，利用步足搬動和轉動建材，亦會使用尾肢基部和似肛門乳頭的構造推動較重的建材。幼蟲可產生絲線黏結建材，平均一條絲線黏性為0.8gw，但幼蟲結繭時產生的絲線黏性更大，是造巢絲線的29.85倍。造巢絲線黏性會受到水溫和酸鹼度影響，水溫高於27℃、pH小於6和pH大於8，絲線黏性皆會喪失，因此水質對石蠶蛾幼蟲存活影響非常大。

隨著地球暖化、氣候異常、暴雨再加上台灣地處地震帶，土石流的發生就更加頻繁，利用科技進步之便，可以保障每個人生命財產的安全是非常急需的工作。 此次研究製作的偵測模組，使用台灣自行研發的Web:Bit開發板¬、Arduino開發板和樹莓派開發板，透過自製的光纖感測、水銀開關檢測與影像判別等3種模組，獲得土石流發生時變異的光電訊號或影像訊號，確認土石流的產生。同時為提升土石流發生判別與影像識別效能，我們也研發了濕度偵測與自動開關燈之系統。除了比較這三種模式的靈敏度， 可透過手機LINE、電子郵件發出警報，並連結YouTube觀看實際狀況，期許未來可以廣泛運用於各類土質，減少土石流造成的傷害。