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第63屆--民國112年

消化或循環?扁蟲往復式消化道之發現

扁形動物蚵蛭已知有捕食消化的描述,但對研究價值更高的野生扁蟲相關文獻卻極為稀少。本研究以台灣近水域常見的網平扁蟲 (Paraplanocera oligoglena) 為對象,探討其捕食與消化行為。確認網平扁蟲為廣食性礁岸海域石下多種腹足類物種掠食者,覓食分攻擊、捕食和消化三階段,且僅捕食活體,為非腐食性生物。首創活體動物消化道觀測技術,以染色手法觀察網平扁蟲高迴數分枝的消化道,發現三種類別:枝狀管、盲管與循環管。藉動態影片追蹤食物進入扁蟲消化道後的移動,發現分節運動與蠕動現象,進一步分析其收縮頻率與運動方向,觀察到未曾報導過的雙向蠕動現象,確認消化道運輸模式為非循環的往復式蠕動。期望未來持續了解更多物種的消化腔,並提供野外族群追蹤的可能性。

靜電密碼-無接觸電極感應探究

在求學階段大家對靜電這個名詞都不陌生,但基本上都只能背誦,例如毛皮摩擦塑膠尺,毛皮帶正電,塑膠尺帶負電;絲絹摩擦玻璃棒,玻璃棒帶正電,絲絹帶負電。靜電確實存在,而且稍碰即逝,接觸到的當下,電子瞬間就會導引掉,所以我們很難利用接觸的方式去測量。 本研究主要針對靜電的電性進行探究,從基本靜電實驗開始,逐步深入探討, 並利用電晶體可以放大訊號的特性,將電晶體串聯起來,增強放大效果。結合LED燈與蜂鳴器做為指示燈與警報器,當有微電流靠近時,警示燈與警報器便會通電,由燈號、聲響可以快速的判斷是否帶電,與電的極性。最後再進行改良,使系統能在準確、快速、安全且便宜的前提下讓所有學生不必再用死記硬背的方式記錄,並以實驗記錄取代,在工程上也能使用此系統在無接觸的情形下進行電力判別,使施工、維修能更加安全,大大的改善生活。

GAN圖像生成模型之畫質與效能強化

近年來,名為生成對抗網路的非監督式學習方法蓬勃發展,透過使產生假資料的生成器與辨別資料真偽的辨別器互相學習,只要提供資料集便可學習其特徵而生成出能以假亂真的資料。本研究提出一套針對現有生成圖像的生成對抗網路模型的改良方法,透過進行實驗探討不同變因對生成品質與效率的影響,調整原有的優化器設置、卷積層參數、模型架構等,並以客觀指標評估實驗結果,證實經過本研究提出的方法改良有更好的效果。另外改進的方式應用在各種資料集訓練的模型及更高解析度的模型,數據表明也有不錯的成果。而本研究希望能提供更明確的模型改進方向給研究人員,並減少嘗試改良模型所花費的時間與能源成本,以此減少訓練龐大的模型所造成的環境影響。

腸內共生菌對肥胖性骨質疏鬆的影響

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。

萬花三角玩花樣

先設定△作為外圖形,在其內作內△。利用內△等分點做塞瓦線,透過相鄰內△塞瓦線交點及其頂點探討產生之不同圓錐曲線圖形的關係,並做相關推論及證明。之後,改變外圖形邊數,利用外圖形相鄰邊夾角與內△的關係研究出「萬花三角芒星」規則,並藉由製作多邊形的圓錐曲線,並在確認外圖形邊數及內角角度的條件下直接推出對應圓錐曲線關係。

有所耳「紋」-探討不同耳紋分析體系的優缺點

我們用了生活中可以取得的材料─筆芯,進行粉墨法收集犯罪現場跡證,並模擬罪犯在行竊中可能會發生的狀況,我們發現了:(1)聰明的犯人可能會清潔手部後才犯案,我們發現使用洗手乳洗手後最不容易留下指紋、(2)在犯人行竊中,可能因為緊張或是運動而使汗腺分泌汗液,汗液會讓生物跡證變得更加明顯、最後(3)已知有15%的犯罪現場中會留下耳紋,我們參考了董凱在2011年發表的「耳紋痕跡的同一認定」中所整理的三種耳紋分系體系─耳紋特徵測量體系、直角坐標測量體系和方形標尺測量體系,分析在不同環境所留下的耳紋、不同姿勢所留下的耳紋,及經過不同時間採集到的耳紋,比較各體系的優缺點,最終了解直角坐標測量體系最能夠分系耳紋的特徵比對出嫌犯。

器植出眾--全向顧植物機

本次的研究,我們了解到植物的生長除了需要光,適度地給水,還需要給足夠的生長空間及防蟲害。LED燈可以做為栽種植物良好的替代光源。利用自製感光、控光、自動給水器及附件支架的設計,製作「全向顧植物機」,可以用來幫助自己栽種蔬菜作物及了解植物的生長。附件支架可以解決廢棄電管問題,並且可以提供農家使用。所有設備設計目標兼顧節能、節水、減少汙染及環境保護。了解生物的生長與環境間的互動是件有趣的事,可以利用技藝課程、科技課所學,自己製作機械、設計程式收穫良多。

變幻莫測

「莫比烏斯環」是由德國數學家莫比烏斯和約翰•李斯丁在1858年發現的。將一般的紙環剪斷後,將其中一邊翻轉一次(翻轉180度)再黏合,會形成一種單面單邊體。本研究將從莫比烏斯環的結構及特性出發,並測試不同翻轉次數,以及不同的裁切方式所產生的影響。最後嘗試找出翻轉及裁切兩種變因不同時的規律,進一步推論出在其他翻轉次數或是裁切方式所產生的結果。

魚「水」相歡—無人水下探測器

本作品為遠低於市價ROV的材料,設計出能在水下移動的載具,加入連線在式子母船的概念,完成能遠端控制與觀察影像的水下遙控載體。首先設計可以水下自由行動與水下攝影的子船,設計電力系統與無線訊號傳輸的母船。藉由Labview設計出由電腦介面進行遠端控制的程式,再經由USB多功能 I/O 介面卡傳輸到無線訊號2.4G接收板,來進行遠端遙控。 除了由電腦控制外以十字手搖開關進行手動遙控試驗並將線路連接完整,藉由切換的開關來改變操作的方式,即最終改良成可手動控制或電腦控制。經海邊測試能達成無線遙控子船,水中沉浮前進動作,並搭配子船到水下攝影鏡頭接收到水下影像,達成簡易型水下生態觀測之遙控無人載具。

鄰苯二甲酸二丁酯塑化劑電化學的感測器研發與應用

添加鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)製成的聚氯乙烯(PVC)廣泛用於消費性產品中。研究顯示,長期攝取大量DBP會影響實驗動物的生殖和發育情況。本研究旨在使用電化學感測器檢測DBP,使用二維層狀雙金屬氫氧化合物材料,增加拋棄式網版印刷碳電極導電性能及β-環糊精修飾作為檢測DBP的偵測點,以取代價格高昂、耗時、數量少的液相層析串聯質譜儀。研究者利用循環伏安法測試,發現感測器的電流響應對DBP具有線性關係,且有高選擇性、穩定性及再現性,再經真實樣品測試,也確認其可行性。本實驗將飲料包上PVC保鮮膜加熱,對照電流響應對DBP的線性關係,可得知該飲料的DBP濃度,期望此設計能應用在食安檢測等塑化劑檢測上。