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第63屆--民國112年

蜂擁而至

有3隻蜜蜂,同時從蜂巢出發,在一朵花與蜂巢間的連線上,來回等速直線飛行,牠們的飛行速度比為1:2:4,問:在蜂巢與花之間,是否存在某個時刻,牠們飛到同一點? 上述問題取自《科學研習月刊》數學專欄,我們不但解決原題,還將原題推廣到任意隻數蜜蜂,給出求滿足要求的時刻的方法,獲得一般化的結果。 我們還能加以應用求滿足要求的時刻的方法,探討速度比滿足給定一階線性遞迴數列,得到若符合一些條件,就能同時飛到同一點。

本氏液大改造

參考本氏液、斐林試劑的組成,利用氨水、乙二胺、乙醇胺、乳酸鈉、柳酸鈉取代 本氏液中的檸檬酸鈉,來檢驗還原醣。我們發現當以氨或胺類為配位基和硫酸銅所形成的溶液,在和還原醣反應後較不易形成氧化亞銅沉澱。若改以乳酸鈉和柳酸鈉為配位基則可以更快的形成氧化亞銅沉澱。另外我們也自製還原醣檢測試液可比市售本氏液和斐林試液更快的和還原醣反應,提高檢測的效率。

『斑』鍵報告-外來入侵種斑腿樹蛙族群的控制(以八里挖子尾樣區為例)

本研究進行為期一年的兩棲類調查與斑腿樹蛙移除控制,發現在斑腿樹蛙的繁殖季進行移除控制,確實可降低樣區中斑腿樹蛙的比率。調查發現斑腿樹蛙出現在竹子上的機率最高。在繁殖季斑腿樹蛙會聚集在積水的容器及蘆葦林繁殖。斑腿樹蛙族群的背紋及腿部網紋形態多樣性高。卵泡有黃色及藍黑色2種。卵泡平均含卵數351粒,孵化率74%。繁殖季定期巡視產卵熱點可有效移除卵泡,遇到斑腿蝌蚪可將其撈起或將積水移除,對難以移除的繁殖熱點應進行棲地營造以利保育志工的移除與控制。移除斑腿樹蛙需熱心的志工協助,定期進行兩棲類調查並移除斑腿樹蛙,才能有效的控制斑腿樹蛙在台灣的擴散。

數字轉轉彎

本作品將數列與直角坐標做結合,探討不同數列及不同旋轉角度的情況下,整理所畫圖形的特徵,並歸納出各組組合之間的關聯性。 總結出以下幾點: (1) 以所畫圖形為例:從原點出發,旋轉角度設定為90°,數列an除了n≡0(mod4)時某些情形無法回到原點外,其餘情形皆能畫出回到原點的圖形。 (2) 以執行的最少次數(最小執行次數)可推算出為t=(lcm(α,n))/n。 (3) 以數列的變化來說,我們發現首末項交換會使圖形位移接著旋轉或數字的顛倒排列的圖形則會有位移再以tan⁡〖((π-θ)/2)x=y〗為對稱軸進行線對稱的變化。 最後,本作品試著找出一般化公式,並期望能推廣到在得知α、θ、n後,會產生出何種漂亮的圖形。

探討miR-17-92 透過調控 T 細胞分化影響腎纖維化

我國慢性腎病人口約14%,大多患者會因藥物或免疫疾病而走向腎纖維化。根據文獻,miR-17-92會影響T細胞分化,分化的差異則會造成不同程度的腎纖維化。 本研究取不同基因型小鼠的CD4+T細胞做體外分化。結果顯示含miR-17-92基因較多的T細胞分化成Th1比例較高、Treg比例較少,但對Th17無顯著影響。將小鼠腎纖維化模式處理的細胞進行RT-qPCR和染色實驗,觀察剔除miR-17-92基因的小鼠(簡稱KO)腎纖維化的情形,發現造成腎纖維化的纖維蛋白、膠原蛋白和其mRNA的表現量均減少。將WT和KO小鼠腎臟進行染色後,發現WT小鼠腎中Th1的數量較多,Treg則較少。綜合實驗結果推論,miR-17-92可以增加腎中Th1、降低Treg的數量,而Th1則會加重腎纖維化的情形。期盼本研究能對腎纖維化疾病有所貢獻。

看得見聲音?—以傅立葉轉換應用聲紋辨識及判讀警示音訊息

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間,對聽障者或聽力衰退的老人而言,更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式,先用人聲找出辨識特徵方法,以傅立葉轉換得到音檔頻率,再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者,得知不同參數對準確率的影響,進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔,建立說話特徵後,分析測試資料特徵,與每人資料庫特徵做比對,判斷說話者是誰。結果顯示,一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析,對準確率影響較明顯,且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後,在辨識警示音上準確率達100%,並將以Arduino連接LED與LCD螢幕,讓聽障者看得見聲音。

石灰岩的華麗轉身-不同化石密集層特性與鐘乳石形成之探討

本研究主要是針對牛山-龜重溪河床生物碎屑石灰岩層、六甲地區-水流東扇貝石灰岩層、高雄田寮區-大崗山生物碎屑石灰岩層與花蓮秀姑巒溪口-紅色生物碎屑石灰岩層四個不同化石密集層所形成的石灰岩層進行野外調查,並採集現場標本進行後續實驗。首先是透過鹽酸溶蝕來確認四個位置的碳酸鈣含量比例,發現大崗山與牛山石灰岩的含量非常高,而由文獻知道透過鎂含量可以判斷古環境氣溫的高低與海水鹽度的變化狀況,所以進一步由成分分析儀器來定量出四個位置的鎂元素含量,並推測出四個地區古環境氣候造成生物大量死亡的原因。題目中的石灰岩的華麗轉身指的就是鐘乳石,所以報告最後嘗試探討天然鐘乳石的形成機制與製作出紅色-類鐘乳石的樣品。

一果一世界—正榕榕果的小宇宙

本研究發現可由顏色或苞孔開閉判斷榕果分期,幫助教學或採集小蜂。隨著果高與果徑增加,果腔直徑同步增加,果壁厚度改變不大,果腔產生空隙,方便小蜂授粉與產卵及雄蜂移動、交配。B期外苞片逐漸成深紫色ㄚ形可鬆開,加上苞孔周圍黃色,是小蜂辨認苞孔位置時除香味外的著陸指標。苞孔發育過程配合開閉及香味釋出可決定小蜂進入時機,白斑有乳管分泌乳汁幫助對寄生蟲癭與食草昆蟲的防禦。小花有獨特空間排列使柱頭與花藥生長向著榕果中心,兩種雌花交錯排列使柱頭在同一水平,可平衡授粉或產卵機會。各色榕果葉綠素總量相似,可見色澤轉變仍可光合供養。果內有授粉蜂一種,寄生蜂5種,還有線蟲、蟎、甲蟲幼蟲、螞蟻等生物,榕果充滿物種多樣性。

阿摩尼亞__拜拜!——以電化學氧化法去除廢水中的氨氮

本實驗研究目的是以電化學氧化法降低廢水中的氨氮濃度,藉由使用石墨導電塗層/壓克力電極,改善石墨機械強度低的問題。我們使用導電度計法測量水溶液導電度並計算其氨氮濃度,處理後的廢水濃度符合台北市放流標準,且去除率皆高於75 %,比配置的氨氮溶液高,可知電化學直接氧化法更適合應用於處理實際廢水。本研究的副產物硝酸鹽濃度皆低於1.19 ppb,對實驗影響極小。實際處理廢水時,使用石墨導電塗層/壓克力電極所需的電耗能相較於使用石墨電極減少約93 %,但能和使用石墨電極達到相同的去除率。

癌細胞的「糖嗜好」~RNA-seq 技術探索糖分誘發癌細胞生長機制

糖影響癌細胞生長機制複雜,近年基因體研究技術發展,透過RNA-seq技術能全面分析癌細胞在不同糖濃度下基因表現變化,藉此窺探糖分誘發癌細胞生長機制。本研究以乳癌和肝癌細胞株為研究模式,低糖培養下癌細胞生長受阻,進而以RNA-seq技術分析,測得約16,000種表現基因,不同糖濃度培養分析組別,約100~5,000個基因表現差異,糖濃度越低基因改變越明顯,也發現乳癌和肝癌細胞基因變化情形不同。藉由富集分析,顯示表現變化基因功能主要與生長相關。經查詢文獻比對後,兩種癌細胞各挑選出十個新穎候選基因,並完成qRT-PCR驗證,確認實驗結果。本研究勾勒糖影響癌細胞生長之相關基因表現變化樣貌,並探索發現參與作用的新穎基因,有助於瞭解糖分誘發癌細胞生長的作用機制。