第62屆--民國111年

本研究利用葉綠素卟啉環內的鎂離子置換成銅離子來處理硫酸銅廢液，鎂銅離子的置換目前均使用萃取法，本研究透過實驗確認可以使用葉片的原型來置換，大大減少了廢液處理手續。除了具有表皮蠟質的葉片置換速度較慢，其他葉片結構皆不影響。透過比色法計算出移除率，加上硫化鈉檢驗，確認此方式可以完全去除銅離子。檢測置換後的葉片在土壤中與不同pH值的水中，銅離子皆不會再度釋出。 藍綠菌是有葉綠素的微生物，實驗發現藍綠菌鎂銅離子的置換速度優於陸生植物，間隔三天在優養化水域倒入0.05%硫酸銅溶液，15天後水域濁度下降到4NTU以下，水生動植物則不受影響。利用葉綠素鎂銅離子的置換可以處理硫酸銅廢液，還能去除藍綠菌，可以說是一舉兩得。

本研究主要探討台灣西部鹽楔型河川是否能進行鹽度差發電。首先找出最適合的電極材質，並運用不同鹽度搭配RO水，模擬上下游之鹽度差發電與不同鹽度的搭配組合，模擬表底層之鹽度差發電。實驗顯示此方法可行且我們又從中調整發電設置，配合潮汐調查愛河河段鹽度後，選定中都橋、願景橋、龍心橋，觀察表底層鹽度與實際運用愛河河水進行鹽度差發電實驗，考量發電功率與穩定性，最終選址於願景橋，進行表底層之鹽度差發電，並計算愛河河段鹽度差發電之經濟效益。最後我們比較前鎮河、愛河及淡水河在大潮時從乾潮至滿潮河川沿岸表底層鹽度分布，並實際進行河水表底層鹽度差發電，比較兩者發電功率及經濟效益。

大花咸豐草(Bidens pilosa L.) 為主要的入侵植物之一，菲島福木(Garcinia subelliptica Merr.)能否作為生物除草劑，抑制大花咸豐草的危害。以最佳萌發條件培養三種作物與大花咸豐草種子，福木葉萃取液皆能抑制種子萌發，但對大花咸豐草的抑制效果優於另外三種作物。以福木葉萃取液進行幼苗測試。可抑制萵苣主根延長，抑制小麥草植株、不定根與大花咸豐草植株生長。考慮福木相剋作用與大花咸豐草和作物競爭的影響，(1)萵苣：相剋<相剋+競爭<競爭(2)小麥草：相剋+競爭<競爭<相剋。建議兩種萵苣，播種前使用5%福木葉萃取液，抑制大花咸豐草種子萌發；小麥草需等大花咸豐草叢生後再使用10%福木葉萃取液還可促進小麥草的生長；單獨處理大花咸豐草則使用10%福木葉萃取液達有效抑制效果。

本研究應用海藻酸鈉和甜菜紅素螯合重金屬能力及海藻酸鈉交聯作用製作海藻酸鈉晶球。並將富含甜菜紅素的火龍果汁稀釋液與海藻酸鈉混合後做成甜菜紅素晶球，比較兩種晶球在不同條件下移除銅金屬離子能力，得知兩者在不同濃度之銅離子溶液中靜置40分鐘反應可達平衡。且由溫度效應、酸鹼效應及濃度效應之實驗結果得知在25℃，pH=5，不論100或1000 ppm Cu2+，皆為甜菜紅素晶球移除率較海藻酸鈉晶球優。不過當高溫、強酸及保存多天的條件下甜菜紅素晶球的移除能力會逐漸下降。另外，比較晶球在25℃，pH=7下，移除1000 ppm不同重金屬離子(Co2+、Ni2+、Cu2+)之能力，得知甜菜紅素晶球的移除率皆優於海藻酸鈉晶球；此外，海藻酸鈉晶球移除能力為Co2+≅Cu2+>Ni2+；而甜菜紅素晶球移除能力為Cu2+>Ni2+ >Co2+。

魚菜共生系統中，植床內常有虹吸鐘的設計，當植床水位過高時，能透過虹吸鐘將水排出，但排水速度若太慢，則會因為注水速度太快而導致植床淹水，使水淹出植床，想解決這問題，除了改變注水速度外，也可從調整虹吸鐘排水速度的方式來進行。根據研究，通管內徑、出水管長度和出水角度會影響虹吸鐘排水時的虹吸拉力值，使得虹吸鐘排水速度有所差異，而進水縫隙、罩子內徑和罩內通管高度雖然不會影響排水速度，但是在虹吸鐘裝置中都有各自的功能。最後我們總結各實驗變因的結果，設計了一個能隨時調整進水縫隙、罩內通管高度和排水速度的虹吸鐘裝置。此外，也解決了當虹吸鐘通管內徑太大會使虹吸現象消失而無法將植床內的水排出的情形。

豬皮富含膠原蛋白，經過正確的熬煮過程可以提煉出明膠運用在許多生活用品中，我們希望能將平常廢棄不用的豬皮完整利用，做出黏性超強的黏著劑。 本研究發現，豬皮去油脂後以5%的醋酸溶液浸泡24小時，再以100°C熬煮5小時，可以得到最高的豬皮明膠萃取率；而豬皮明膠黏性以80°C熬煮3小時後達到最高；乾燥豬皮明膠的復用，則是以80℃隔水加熱2小時可以得到較高的黏性。除了豬皮明膠作為黏著劑，我們更研發出將處理過程中的所有溶液及物質，一起製作成凝膠狀的「全豬皮膠」，其黏性遠超過市售黏著劑，黏性可以高達每平方公分80 公斤，不僅材料完全不浪費、容易保存且黏性品質穩定，更重要的是能夠節省乾燥所需電量，值得推薦！

本實驗有兩個主軸，一為探討寧海德林試劑條件的最佳化，另一則為探討以寧海德林法在指紋中分辨男性、女性指紋的可能性。從如何採取人體指紋開始，我們針對每個環節進行篩選，發現在流汗的狀態下指紋中有相對濃度較高的胺基酸。我們由警政署的寧海德林法配方做改良，亦加入了一些變因探討，最終將其應用於不同性別指紋的判別。另外，我們也嘗試模擬在不同材質表面留下的指紋，以求實驗的廣用性；亦在寧海德寧試劑中添加不同離子，期望可以透過顯色的改變以強化男性、女性指紋顯色的差異並以肉眼辨別之。雖然在不同材質的表面之應用與添加不同離子的試驗中結果不如預期，但本實驗仍提供一個簡易、辨識度佳的寧海德林檢測法，可以從指紋的顯色情形輔以影像處理來分辨男性、女性的指紋，亦可由此推測男性的指紋中含有的氨基酸濃度相對較女性高。

市售膠帶為了讓黏性增加會塗上黏膠。本次科展我們研究製作可重複用無殘膠的乾式膠帶，其實驗分為如何製作乾式膠帶，以及比較校內樹葉、生活用品與塑膠材質為模版製作的膠帶。實驗結果發現便宜的白膠可做為乾式膠帶的主要原料；而表面越光滑平整的樹葉所製作出的膠帶掛重會越重；生活用品以塑膠材質做出的膠帶掛重最好；我們也發現塑膠模版分子含有氧原子或具極性所製作的膠帶掛重較高，其中又以聚乳酸（PLA）作為模板所製作的乾式膠帶掛重最佳，單位面積掛重為415g/cm2。為了取得方便，我們以聚碳酸酯（PC）為模版，將白膠加入適量過濾水所製作的膠帶掛重最高（單位面積掛重>541.83g/cm2），最後我們也將所製作的膠帶成功黏貼在鐵櫃、冰箱、白板、磁磚上掛重。

現階段台灣有關多發性硬化症病灶分割相關研究付之闕如，但電腦視覺輔助醫療已日漸成熟。本研究新建構卷積神經網路，提出一套以深度學習為基礎，可自動辨識腦部核磁共振影像中，分割多發性硬化症病灶之人工智慧病灶判讀方法。本研究使用約翰霍普金斯大學影像分析與通訊技術實驗室授權提供之Longitudinal Multiple Sclerosis Lesion Imaging Archive資料集為訓練與測試資料，共151筆核磁共振臨床資料、39583744筆像素資料，並以IoU與dice係數為評估指標。經實證發現，本研究提出的方法，具有顯著IoU值，達0.8523，另dice係數亦較其他方法高，其值為0.9392，且在速度方面，禎數高達13.79。本研究成果未來可連結醫院之核磁共振影像資料庫，自動分割出核磁共振影像中多發性硬化症病灶，以利於早期診斷與治療。

對視障者而言，一般人習以為常的行走也變得十分困難，本研究希望透過電腦視覺充當他們的靈魂之窗，提供視障者更友善且能夠提升交通安全的輔助裝置。本研究使用樹莓派搭配網路攝影機與光達感測器接收影像與距離資料，將資料傳至伺服器後利用物件辨識演算法辨識障礙物種類，並辨識結果與距離回傳至樹莓派，當前方出現障礙物時，裝置能透過耳機即時發出警示音告知使用者。本研究也透過雲端減輕裝置運算負擔以達成減少耗能及縮小裝置體積的目標，讓裝置能夠像眼鏡一樣讓使用者得以辨識前方物體的種類與距離，輔助視障者避開行走路徑中的危險，進一步保障使用者的安全。