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第二名

見「塑」不見「鱗」? -魚鱗環保薄膜的研發及應用

本研究探討富含膠原蛋白的魚鱗,藉由嘗試各種電器及配合熬煮時間長短,萃取出最佳濃度之魚鱗萃取液,並找出最佳成膜配方為魚鱗萃取液20 g、5 %TG酵素水溶液0.8 mL、甘油 1 mL、乙醇 1.5 mL,以冰箱冷藏方式製作出魚鱗薄膜,接著以自製儀器測量魚鱗薄膜之透水性、穿刺強度、彈性、水溶溫度、膠熔溫度等物理性質,再將製作出的魚鱗薄膜包覆胡椒乾粉及油料醬包,以熱壓來密封包裝膜封口,封膜效果好不會溢出,放入熱水中 2 分鐘內皆可完全溶解,攪拌後調味料分布平均,是很適合當作泡麵調味包的包裝材料,故將魚鱗廢棄物再利用,製作的薄膜不但能食用,亦能取代塑膠,預期可達到「低污染、省資源、無廢棄」等減量減廢之環保理念。

捕捉震盪臺灣-地震預警,快!快!快!

臺灣位於環太平洋地震帶上,大規模地震常帶給全臺各地不同程度的災損,雖然臺灣已有中央氣象局(CWB)在進行地震測報與強震即時警報的推播工作,但強震即時警報系統仍存在著大範圍的預警盲區,因此本研究自行研發地震儀,透過環境的審慎評估在全臺各地設立站點,於地震發生的當下透過即時回傳的數據進行震源參數的估算,並設立警報標準對周圍地區提供預警。經過數個月的測試與過往災害性地震警報時間的模擬,此方法確實能夠縮小預警盲區範圍,也對盲區外的民眾增加數秒的準備時間,藉此可大幅提升地震災害區內避難的機會。最後這項計畫也獲得中央氣象局的認可,並榮幸能與地震測報中心簽約,共同合作提升臺灣地震預警的技術。

智慧桌球練習機:以Arduino為核心之創新設計

本研究主要是以Arduino為核心,製造出穩定度高且能自由開發各種智慧練球功能的桌球練習機。我從小喜歡動手拆裝機器和寫電腦程式,我的好朋友是桌球校隊,他希望擁有一台自己的桌球練習機,但是市售機器很貴,於是引發我的製作靈感。我以Arduino控制無刷馬達和伺服馬達閘門,使用 3D列印製作機身,再以手機藍牙App控制練習機,能發出不同速度的直球以及左右旋球,最後我加入腳架旋轉Arduino套件、人臉辨識及智慧練球模式(發遠身球及隨機出球功能)。穩定度的測試結果顯示:直球落點和左、右旋球皆穩定;選手測試心得都覺得新奇有趣。本研究的特點是首創智慧練球功能,兼具模組化、快速組裝、輕便、便宜、發球穩定的優點,可作為桌球校隊訓練設備。

探訪壽山鐘乳石洞的奧秘

聽說壽山鐘乳石的形成需要上千年的時間,因為學校的壽山鐘乳石探洞活動讓我們想深入研究鐘乳石的形成過程。我們在水溶液課程中學到了鹽水結晶的過程,也實地探索測量猩猩洞與天雨天財洞,觀察紀錄地形地貌、鐘乳石形狀、洞內生物和溫濕度數據,提出鐘乳石形成過程的形狀差異進行實驗。我們從網路與課本上選出了多種粉末調配水溶液,有石灰水、小蘇打水、生石灰、醋酸鈉和鹽水做滴漏實驗,觀察表面結晶的過程。接著利用陶土做基底模擬鐘乳石形成樣貌,發現小蘇打水容易在表面上產生結晶。最後利用石膏滴漏在不同形狀的陶土表面上,發現流動速度快時會產生流紋、流動速度慢時會產生波紋,找出影響鐘乳石表面紋路的各種因素。

「葉」「銅」學來殺菌

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。

以智慧物聯網建構暗棋對弈機器人系統

智慧物聯 (AIoT) 在生活中逐漸普遍,應用在機器人、智慧家電、語音助理…等各種用途上。本研究將以AIoT概念開發暗棋機器人,可讓任何程式開發者,透過開放的http協議要求雲端應用程式介面(API),開發各種形式的暗棋對弈程式或機器人。暗棋對弈系統基礎架構運作,是具有雲端連線的IPCAM及機器手臂的機器人,系統向IPCAM要求暗棋的盤面影像,再透過卷積神經網路 (CNN) 辨識暗棋盤面,將棋譜提供給對弈人工智慧運算下一步的棋步,提供給機器手臂做出翻棋、移動、吃子的動作。此一設計方便的大量收集棋譜資料庫,作為未來暗棋對弈深度強化學習的資料樣本,AI棋力將可提高,搭配機器手臂作下棋動作,CNN辨識盤面,以AIoT概念架構,可望讓對弈機器人大眾化,逐漸普遍於各個地方。

LincRNA-p21參與線香成分Auramine影響化療抗性之探討

先前文獻發現,線香煙霧中的金黃胺(auramine)雖會促進肺癌惡化與轉移,卻也增加肺癌細胞對標靶藥物的敏感度,但卻未觸及auramine對傳統化療藥物療效的影響。本研究探討在p53突變型或正常型的細胞株中,同時給予auramine和化療藥物能否增加lincRNA-p21的表現量,導致癌細胞進行細胞凋亡,以降低癌細胞對化療的抗藥性。首先,利用RT-qPCR,得知在p53突變型細胞株中auramine濃度和lincRNA-p21表現量呈正相關,且合併化療藥物可再提升lincRNA-p21表現量。接著,藉由細胞存活率分析與西方墨點法,得知auramine合併化療藥物可提升細胞毒殺效果,並增強細胞凋亡訊號。最後,以p53正常型細胞株作為對照組重複上述實驗,結果卻未觀察到同樣的化療加成效果。期許本研究能對改善肺癌細胞對化療藥物產生抗藥性做出貢獻。

天然水膠組織工程支架之孔洞型態探討

長期以來,若人體發生軟骨缺損,僅能依賴藥物或手術來減緩軟骨損傷,但無法達到修復軟骨之目的。 本研究使用天然高分子進行交聯反應製備軟骨支架,透過溶劑鑄造鹽洗法,控制內層孔洞粒徑及數量,探討不同粒徑大小與添加量之造孔劑對支架物化性質與促進細胞分化能力之影響。透過觀察顯微結構,測試吸水量、降解性、抗壓強度與交聯度,並測試生物相容性與促進前驅骨母細胞增生及分化之能力。 結果發現,造孔劑粒徑大且添加量多的軟骨支架 (170-4),雖抗壓強度僅 0.0177 MPa,每克支架吸水量達 14.72 mL ,浸泡於試劑 30 天後,支架不會明顯降解,且不具細胞毒性,促進前驅骨母細胞增生與分化的能力最佳,因此可作為適用於軟骨缺損修復之組織工程支架,提高軟骨修復之成效。

潮鳴電摯

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。

中藥萃取物抑制尖孢鐮刀菌功效之探討

巴拿馬病是由尖孢鐮刀菌(Fusarium oxysporum)透過分泌毒素,引發香蕉植株死亡。目前無有效防治手段。以植物萃取物作為病蟲害防治手段為現代非農藥防治策略的重要發展方向。本研究以肉桂酒精萃取物,在抑菌測試結果中,發現具抑制尖孢鐮刀菌生長的功效,結果呈現濃度及時間相關性,最低有效濃度介於30~35(mg/ml),藥效時間可持續至少八天,效果的穩定性不因高溫高壓環境處理而受影響。萃取物主要成分為香豆素。此外,使用五種經濟作物進行對植株的毒性測試,在有效濃度下,不影響其生長。另外,也發現對於玉米反而有促進生長的效果。本研究證實,肉桂酒精萃取物具抑制尖孢鐮刀菌的功效且在有效濃度下不影響作物生長,甚至可能具有促進生長的效果。