第63屆--民國112年

本研究探究螺旋降停器的原理，以一棉線連接重錘與輕物，跨掛於橫軸上，施放前由手持輕物於一端，使重錘懸掛。當施放輕物時，觀察重錘下降到停止的過程與輕物受到重錘作用力而產生的螺旋運動。 本研究以施放角度、重錘與輕物配重比、旋轉橫軸直徑、旋轉軸材質與棉線粗細等變因，探討不同變因對重錘降停效果與輕物繞行旋轉軸的影響。研究結果發現：1.施放角度會影響重錘降停距離，90°降停距離最短，其摩擦力與繩子張力等之合力最大；2.重錘與輕物的配重比愈大，重錘降停距離愈長，輕物的旋轉速度愈快；3.旋轉橫軸直徑愈大，重鍾降停距離愈短；4.粗棉線使重錘降停距離較小，且較快停止；5.旋轉軸的表面材質愈粗糙，重錘的降停距離愈短。

本研究討論「飛石索」在空中如何利用兩端重物把繩子拉開，繩子在接觸到目標 物後，可以順利纏繞。研究內容有飛石索發射器設計，兩端重物飛出時的向前初速度 計算，還有讓繩子張開的向左和向右速度分量討論，發射攻擊角度和纏繞到目標物的 落點、圈數，研究結果如下： 一、利用彈力橡皮管會伸縮形變來當發射動力，掛架採用四條懸掛式，飛石索可以順利被發射出去。 又因掛架角度設計成張開模式，所以兩端重物會往不同方向飛出，進而把繩子拉開。 二、目標物距離不同會有不同的攻角配合，例如距離目標物600公分時，飛石索繩長設定在70公分，兩端重物各20公克重，調整攻角角度在15度，圖1：飛石索纏繞住目標物飛石索會有最佳的平均纏繞圈數3.4圈。

最近國內外災害頻傳，因此我們自製超低頻物質波感測器。融合類比訊號處理電路、數位化的分析系統。擷取外界環境或人體微弱的訊息，匯入電腦存入資料庫，加以辨識，將分析結果傳輸至筆記型電腦，供相關人員處理。提供災害預警與諮詢，達到遠端監控、現場搜救、守護國民安全之目的，本研究系統包含下列功能： 一、偵測超低頻物質波 研發超低頻物質波感測器，能偵測到微弱的超低頻物質波。 二、類比訊號處理電路 利用運算放大器，組合成多階濾波器，去除雜訊。 三、自動化檢測介面 全自動訊號取樣，並進行訊號處理與分析，並立即顯示時域、頻域訊號的波形。可以即時偵測地震，或災難時偵測生命跡象。

利用夜間調查與Excel資料分析2008~2023年1月的資料顯示，彰化平地黑眶蟾蜍最易見，其次為澤蛙、斑腿樹蛙、貢德氏赤蛙等8種。而淺山地區依序為拉都希氏赤蛙、黑眶蟾蜍、澤蛙、貢德氏赤蛙、斑腿樹蛙等15種。分析黑眶蟾蜍、澤蛙、斑腿樹蛙與貢德氏赤蛙，牠們鳴叫的季節與環境非常類似，顯示可能有繁殖或蝌蚪上的競爭。探討彰化在斑腿樹蛙入侵前後青蛙種類與數量的變化，發現平地的貢德氏赤蛙在數量與分布上都明顯變少，淺山的貢德氏赤蛙與布氏樹蛙的數量似乎也變少。利用夏農生物多樣性指數來進行各年分析，其變動與中部年雨量有一致性。進一步利用兩棲類調查志工的資料分析全台斑腿樹蛙入侵區32個樣點中，有16個有貢德氏赤蛙減少的現象，需要後續持續追蹤。

本研究探討原三角形掉落一角後重心產生偏移後，要如何透過截去另兩角的方式才能使剩餘六邊形重心能回復到原三角形重心。文中依據原三角形、掉落三角形、校正三角形分成六類探討不變心的切割方式及是否存在唯一性，並透過水平、垂直分量建立數學模型來說明作用在物體上的力矩平衡，達成重心不會產生偏移。 本研究利用水平、垂直分量不發生轉動的條件，列出數學式求出不變心裁切的位置，並利用 GeoGebra軟體繪圖驗證；且得知僅需【結論3】的做法，就可以解決所有缺角三角形保持重心不變的問題。更進一步發現維持不變心的三塊頂點三角形面積並不需要相等，打破了49 屆全國科展《剪不斷，理還亂-我就是不變心》的結論。

機器學習和精準醫療是目前醫學界的熱門話題。機器學習在醫療領域的應用越來越普及，可幫助臨床更快速及精準診斷疾病，並提供個人化治療方案。例如，通過訓練大量醫學影像數據，建立深度學習模型，可用於腫瘤的自動辨識與分類。通過醫療資料大數據分析，可以為臨床提供及時的疾病預測和預防建議。然而，如何讓臨床資料結合機器學習建立模型預測，是很重要的議題。本研究使用臺北醫學大學數據處蒐集衛生福利部雙和醫院的大腸直腸癌與大腸炎病患三年的臨床資料，結合機器學習進行模型的建立與預測。經處理數據的缺失值、特徵的排序與選取及向前特徵選取法來訓練與驗證模型，找出分辨大腸直腸癌和大腸炎的最佳檢驗項目組合及效能，以預測大腸直腸癌。

文蛤與西施舌為台灣西南沿海沙岸常見的潛沙型雙殼綱動物，然殼型瘦長的西施舌潛沙總深度遠大於鈍胖的文蛤，故本研究欲探討兩者殼型是否具導致行為差異之物理特性。透過觀測潛沙行為、受力特性，發現西施舌不僅單次潛沙深度較文蛤大，潛沙時的受力、耗能還小於文蛤。此外，西施舌潛沙時相比文蛤幾乎不轉動，應是受限於較大的單位質量轉動慣量。進一步以模型殼分析後，發現其受力與殼長(L)、殼寬平方(W2)和殼高平方(D2)等參數呈線性正相關，其中W、D直接影響殼體潛沙時的最大截面；L則間接影響殼體在沙面下的外殼弧形。本研究結果可解釋潛沙型雙殼綱動物以特定入沙角度潛沙之行為實具有減少潛沙阻力之物理意義，未來值得應用於鑽研工具之設計。

牛奶是嬰兒主要營養來源。喝奶時吸吮奶嘴的動作，對於新生兒是一種口腔肌肉的訓練，更是心理層面的滿足。 嬰兒喝奶時，總會剩下大約30ml，對家長而言除了擔心寶寶營養不夠外，金錢上的浪費更是驚人。以出生一個月的嬰兒為例，每天需喝6~7次奶，每次約120ml。以每天喝6次牛奶。平均一周會喝完一罐奶粉，其中約四分之一是沒喝完倒掉，這樣一個月平均倒掉奶粉成本就超過一千元。 本研究發現，嬰兒吸奶過程中會造成瓶內壓力小於環境壓力。當瓶內液體剩下約原本的1/4時，瓶內、外壓力差會使嬰兒吸吮力道不足以將牛奶吸出。因此大部分嬰兒都會放棄。本研究設計了一個加壓機構，藉由調整瓶內外壓力差，幫助嬰兒順利的喝完牛奶。

骨質疏鬆是現代人面臨的嚴重問題，多項研究顯示腸內共生菌與骨質疏鬆之間有密切關係。本研究主要探討高熱量飲食 (HFD) 小鼠與正常飲食 (CD) 小鼠之身質、骨質與腸內共生菌的差異，並探討造成骨質差異的可能代謝物。結果發現CD小鼠的平均體重顯著提升；分離檢測其糞便中微生物，發現CD小鼠中的腸內有益共生菌的對數值為HFD的1.0 - 4.5倍，HFD小鼠中的肥胖相關菌種則為1.5 - 4.0倍。後續讓HFD小鼠攝取CD小鼠的腸內共生菌，六個月後平均體重相較於原HFD小鼠低1.47g，平均骨小梁密度高0.036 mg/cm3、骨容積高5.27%。後續探討共生菌之代謝物TMA和TMAO，HFD小鼠的TMAO量比CD中的高1倍，並發現p16和p21基因表現量上升；RUNx2和Col1a1表現量降為0.5倍，可能是引起骨質疏鬆的原因，值得進一步研究探討。

本研究利用中央氣象局觀測資料查詢系統中的2012-2022年6-8月雨量及逐日平均溫度資料，將桃園市的12個氣象測站數據輸入excel中，做成長條圖或趨勢圖並解讀。發現根據十年來每年6到8月的平均逐日溫度分布情形，都市熱島效應可能發生於桃園測站附近，可能及於中壢及八德。逐日平均溫度上升趨勢以龍潭測站最高。A型午後熱對流降雨雨量上升趨勢以中壢測站最高。山區的熱對流降雨雨量與逐日平均溫度上升趨勢，與平地或海邊測站相比都有不及的情況，推測造成平地與山區熱對流降雨降雨量的異常變化有可能與都市熱島效應有關。