一等獎

Data and records show accidents caused by loose bolts or nuts often occur in building or mechanical structures all over the world. They may be train derailments, parts falling off amusement rides, escalator breakdowns or wheels coming off automobiles. These incidents can often cause serious casualties and should not be ignored. At present, the only devices used to prevent screws loose are spring washer and nylon locking nuts, but they are not readily detectable with the naked eye when they failed to tighten. Based on simple mechanics and spring principled, our “Smart Washer” has been designed to detect loosen screws. Whenever the bolt or nut gets even slightly loose, the lower part of the washer will spring up, this is a sign to alert and remind the user to carry out maintenance and re-tighten the loosen screw before serious accidents occur.

本實驗主要是透過及程式模擬分析，探討變形之阿特午機 在一般狀況下及過渡期 的運動過 程。透實驗，我們找出不同的初始條件對於運動結果影響 ，如質量比、繩長 等。我們透過實驗和數值分析建構變形之阿特午機的模型 。因為 摩擦力和空氣阻對於運動 的影響皆不可忽略，因此 我們 也設計阿特午機和鉛直圓周運動的 實驗以求出兩個影響因素參數， 並將其結果統整於理論分析中。這份研究有助我們了解力學的過程目前我們 也正在進行更詳細的數值分析， 我們也希望能在之 後將變形之阿特午機的理論與實驗結 果合，預測不同變因的實驗結果。

本研究以熱激活化延遲螢光（Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF)材料之第三代有機發光二極體（OLED）為主軸，利用吖啶（acridine）作為電子予體、間位及臨位之雙CN苯環（phenylene, Ph）為電子受體，透過有機合成製備DMAC-m2CNPh及DMAC-o2CNPh分子。此外，我們檢測發現DMAC-o2CNPh具有極高的外部量子效率，並將此分子結合透明電極，經由熱蒸鍍製作出透明有機發光元件，探討元件的放光效率及應用性。本研究製作出吸光波長在可見光範圍外的分子，因此蒸鍍在透明基板上後可製作出透明的有機發光元件。將研究成果能應用在生活中，如展示櫥窗顯示新聞、汽車玻璃作為顯示器等，以期能夠提升生活的便利性及運用性。

「魚能發電」是全新的能量擷取研究，讓魚類游動變成電能。海洋魚類生態研究著重在魚類追蹤，傳統追蹤器受限於電池容量無法長期追蹤，故以魚類追蹤器為目標，以流體分析軟體ANSYS模擬三維流場不同水流速度與形變量，找出追蹤器的最佳設計為前端鈍體為「正三角柱加尾翼」。 透過自製大型文氏管，將迴流水槽原僅每秒0.6公尺流速提高9倍達每秒5.37公尺，是目前台灣壓電發電水流實驗的最高流速。並透過快速傅利葉轉換及自製微電能整流儲能模組，獲得水流速度之頻率特性、發電量上升率，得到許多寶貴的研究數據。 本研究提出創新的壓電陶瓷軟性固定法，有效解決傳統迫緊固定易斷裂及防水問題，讓壓電陶瓷能應用在「魚能發電」；亦自製微電能整流儲能模組量測電能、仿魚尾鰭之不對稱尾翼，獲得最高發電量10μW，是魚類生態追縱新里程碑。

外來入侵種小花蔓澤蘭繁殖速度太快，使台灣本土生態系受到嚴重破壞。我們研究發現，小花蔓澤蘭葉和根莖具有保護自由基誘發劑AAPH誘導紅血球溶血及清除DPPH自由基的能力。小花蔓澤蘭葉和根莖總多酚含量可達51.6及20.9 mg/g，推測其所含多酚化合物可能是抗氧化活性的來源。抗癌研究發現，小花蔓澤蘭葉和根莖會誘導人類急性骨髓血癌(HL-60)細胞毒性(24小時IC50為129及203 μg/mL)。顯微鏡觀察下，血癌細胞有減少和皺縮現象; TUNEL試驗法發現，血癌細胞DNA斷裂; 西方墨點法發現，Caspase-3蛋白增加、Bcl-2蛋白減少、Bax蛋白增加及PARP蛋白裂解; 推論小花蔓澤蘭可能誘發血癌細胞凋亡。裸鼠移植腫瘤模式證實，小花蔓澤蘭確實具有抑制活體血癌腫瘤及誘導血癌細胞凋亡之功效。總結，小花蔓澤蘭具抗氧化及抗血癌功效，可開發成為預防自由基疾病及抗癌的保健食品。

3C產品及LED燈多以藍光照明，長期照射易導致視網膜黃斑部病變。其作用機轉是藍光引起視網膜細胞過氧化物質 (ROS)增加，造成細胞的氧化壓力進而引發細胞凋亡。幾丁寡醣 (Chitosan oligosaccharides, COS) 藉由減少自由基產生和抑制轉錄因子NF-κB傳導路徑而有抗氧化及抗凋亡的作用。 本研究以ARPE-19細胞株，在添加不同濃度的COS下，經照射LED藍光處理後，分析色素上皮細胞活性、ROS表現量及細胞凋亡情形，並透過PCR、西方墨點法、JC-1及免疫螢光染色分析作用機轉。實驗證實COS能抑制過氧化物質 (ROS)的產生，減少視網膜色素上皮細胞因藍光所造成的細胞凋亡。PCR和西方墨點法的結果顯示COS可以抑制發炎介質HO-1、iNOS、Caspase-3、Bcl-2、ERK，及基因iNOS、MCP-1的產生。免疫螢光染色顯示COS能抑制NF-kB核易位。總結來說，COS能藉由抑制NF-kB的活性，減少其下游基因的表現量，降低細胞氧化壓力和發炎反應來避免視網膜色素上皮細胞損傷。COS在臨床上有潛力成為一種預防LED藍光造成視網膜傷害的有效保健食品。

觀察逐時雷達迴波圖之後，我們發現冬末春初時節，從傍晚到凌晨這段時間，在宜蘭外海是一條狀雨帶的「好發期」，這條狀雨帶並非由鋒面或其他已知的天氣系統引起，故我們想研究這條狀雨帶強度與其氣候環境間的關係。前人的研究中，並沒有研究宜蘭外海的條狀雨帶，不過，從其他研究類似的條狀雨帶的參考資料中，我們發現大部分的研究認定條狀雨帶的成因，都是由風場輻合所引起，因此，我們想研究是否還有其他促使條狀雨帶形成的原因。先定義出條狀雨帶常出現的範圍，挑出有出現條狀雨帶的時數，並利用軟體Extract Color擷取每ㄧ張圖片中條狀雨帶的像素，藉此將範圍中的回波訊號量化。整理向中央氣象局收集來的氣象資料(風向、風速、氣溫、海溫)，與回波訊號的量化數據做對照。結果我們發現，以風的輻合輻散來看，當風的輻合量愈大時，此雨帶也愈明顯；以溫差來看，海溫與氣溫的溫差愈大，此雨帶愈明顯。

本研究提供一種低成本且高產率的奈米泡泡製備方法，我們以去離子水注入氮氣製程製備成溶液，再藉超音波震洗機(sonicator)高速振動來製備奈米泡泡。在實驗中我們藉由控制不同的震動時間及實驗參數，可製作出不同尺寸的奈米泡泡，藉此可找出奈米泡泡的臨界尺寸。藉由這種方法我們可成功製作出100nm以下的奈米泡泡。另外我們發現隨著振動時間增加，泡泡的尺寸會逐漸減少，呈現明顯且有趣的尺寸效應變化。實驗結果顯示以當離子水溶液以氮氣飽和20分鐘並以超音波振動30分鐘時，可製作出最小臨界尺寸為23nm的奈米泡泡，此一奈米泡泡尺寸為目前所觀察到最小尺寸的奈米泡泡。我們也對不同實驗條件下所觀察到的尺寸效應，提出分析及探討，以期未來能對奈米泡泡的尺寸現象有更多瞭解。而利用此一方法來製作奈米泡泡有別於傳統方法，除了可製作出高產率且高穩定性的奈米泡泡之外，更可進一步改善一般傳統方法製作泡泡因為表面張力造成的影響，其泡泡尺寸只能達到微米(10-6)等級。而我們的方法可將泡泡的尺寸縮小至數十奈米等級，將有助於未來奈米泡泡於生化領域以及醫學上的廣泛應用。