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臺灣

Synergistic effects of external factors on reprogramming of insulin-producing cells

第一型糖尿病是因自身免疫破壞使貝他細胞(ß-cell)數量減少,目前治療糖尿病最好的方式是利用胰島移植補充貝他細胞,而胰島來源缺乏導致全世界超過三千萬糖尿病患者無法用胰島移植治療糖尿病。在低等節肢動物的消化腔,肝胰組織存在同一個器官中,稱為肝胰臟(Hepatopancreas)。因此從生物演化角度看,肝胰兩種器官細胞親緣相近,且為擴大貝他細胞供應來源,我們試著測試肝臟細胞是否能藉由同時表現胰臟轉錄因子Pdx1或 Ngn3重新編程成胰島素分泌細胞,並進一步開發能增進這些胰島素分泌細胞活性的培養因子。因此,我們測試正常個體中會調控貝他細胞生長、分化、胰島素製造及分泌的外在環境培養因子:葡萄糖濃度、菸鹼酸(Nicotinamide)、腸泌素 (Glucagon-like peptides 1) 、類腸泌素(Exendin-4)、血小板生長因子(platelet-derived growth factor),對肝細胞重新編程為胰島素分泌細胞的影響。結果發現這些因子會抑制肝細胞專一轉錄蛋白表現、細胞生長或造成細胞死亡。且在肝細胞中表達胰島分化必須轉錄因子Pdx1及Ngn3,並配合不同培養因子組合處理後,得知當葡萄糖、腸泌素、類腸泌素、血小板生長因子共同處理,對肝細胞轉變成胰島素生成細胞效率有加乘並顯著促進胰島素分泌的效果。因此我們藉由表現Pdx1及Ngn3配合特定培養因子提高肝細胞轉化效率,並提高胰島素分泌細胞活性,希望將來提供胰島移植應用。

小蛙人的匍匐前進

有一天晚上看到電視「女兵日記」,其中最讓我驚訝的是女兵的「匍匐前進」,也就是在地面爬行,雙手和雙腳都呈現八字,交互爬行。剛好學校的「園遊會」,也有一個活動,很像「蛙人前進」,只要轉動操縱桿的左右扭動,就可以控制「小蛙人」的匍匐前進,真有趣。 我們從設計製作「小蛙人匍匐前進」的玩具中,發現小蛙人的前進是靠著穿過吸管的繩子和管子間一來一往的阻力,使小蛙人前進,而且會朝向「八」字的尖端前進。如果把試驗器材變大,就可以應用在日常生活中的搬運物品及輸送物品。利用繩索、塑膠管及木板,就可以製作簡易輸送物品的器材,由樓下的人操作,使物資安全的送上去。

「白漆」也能救地球:以Arduino微型溫室模型探討綠建築應用

本篇研究以Arduino連結感測器組裝「微型溫室」,可即時偵測溫室中的溫度與二氧化碳濃度,對於實驗觀測十分快速與便利。我們以自製水泥片模擬建築物材質,探討不同油漆塗料與不同植被對室內外降溫的效果。實驗發現,以水泥地而言,白漆中添加30g碳酸鈣對水泥地面的降溫效果最好;以建築物屋頂來說,白漆加60g碳酸鈣的室內降溫效果較好。進一步比較四種油漆添加物:碳酸鈣、碳酸鋇、硫酸鈣、硫酸鋇,又以碳酸鈣的室內降溫成效最佳。綠建築方面,相較於水泥對照組和蘚苔,藻類的減碳降溫效果顯著,是三者之中最適合的植被種類。另外,我們以WEKA軟體做出根據二氧化碳濃度預測溫度的模型,經測試驗證後,以Additive Regression得到的預測值最接近實際值,為較佳的預測方法。

甚麼樣的九層塔葉子才會大-剪去頂芽對葉面積的影響

九層塔是日常飲食常用的香料作物。如何增加九層塔單位面積產量以增加農民收益成為種植九層塔農民所重視的議題。從文獻中得知,植物有所謂的頂芽優勢,頂芽會產生激素刺激植物生長,並抑制側芽的生長。因此我們設計一系列實驗想知道頂芽對九層塔生長的影響。實驗結果顯示,沒有剪去頂芽的九層塔整株的長度比剪去頂芽的長許多,可能是剪去頂芽的九層塔將原本供給給頂芽的營養轉移到側枝上,才導致這樣的結果。另外在葉片面積的比較中,剪去頂芽的九層塔側枝葉片大小都比對照組大,所以我們推薦農夫在種植九層塔過程中可以剪去芽點,促進九層塔的側枝生長,讓側枝的葉片面積更大,方便一次採集較多葉片,使賣相更好,也可以提高售價。

地震頻率-花蓮市周邊地震探討

台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的交界,台灣各地常出現地震,導致無數地震產生與人命金錢的損失。 本次研究使用中央氣象局的地震紀錄、MicrosoftExcel,探討花蓮地震、台東海端地震前後的a 值與b值變化。從古登堡-芮克特關係式中發現主震發生前a、b值會有下降趨勢,並能預估可能發生的最大規模。 實驗中我們將實際資料與古登堡-芮克特關係式算出的資料作比較,發現實驗迴歸線的a值、b值、最大規模預估等數值與實際觀測非常符合,並分析當地未來的地震趨勢。

空間中的福特球

本研究旨在探討由法里數列生成的福特圓、以及與其有相似性,但是三維(或更高)的福特球的相關性質,我們分成三個部分來探討。一、首先我們驗證福特圓的衍生方式是否與法里數列相符合,並發想出另一種福特圓的衍生方法;二、以類似福特圓的方式,定義三維中的福特球、推導出以三顆球衍生第四顆球的公式、且限制其衍生的範圍,爾後由同一方向(以最新三顆球作衍生)、固定某一個球(固定某顆球,以最新兩顆球和固定球衍生)等方式衍生,並且利用空間中的索迪公式,對其半徑倒數與配合半徑倒數化繁後的x、y分子的遞迴關係式作探討;三、在高維度中,同樣定義出福特球(並非球體,只是敘述上方便的統稱),利用索迪公式對同一方向衍生的半徑倒數數列的遞迴關係式來探討。

六方連塊之矩形大拼排

「多方塊」(Polyminoes)是指一些將數個同樣單位數量之正方塊以面與面相連接而成,並扣除圖形變換(旋轉、鏡射、翻轉)下,所有形成之不同形狀的幾何平面圖形。 曾經風靡一時的「俄羅斯方塊」遊戲就是將5種四方連塊加以旋轉使其緊密堆疊,若無法形成一整列,則使空間愈來愈小,最後將塞滿整個空間而宣告Game Over;而六方連塊共有35種組合,透過「拼排和重組」,可加強對矩形圖形之認識,並對六方連塊之矩形拼圖遊戲的組合變化作等積變換初探。運用切割重組,可深入理解矩形的面積公式。

我不是廢渣—咖啡渣的再利用

將回收來的咖啡渣烘乾後加入適當的賦形劑壓製成小花盆,過程主要在探討以不同的賦形劑及不同的粉渣比例壓製成咖啡渣小花盆,透過撞擊、土埋分解等實驗來測試咖啡渣小花盆,找出最理想的賦形劑及粉渣比例。 實驗結果以各種賦形劑中筋麵粉(7:3)組和中筋麵粉(6:4)組及高筋麵粉(7:3)組所製成的咖啡渣花盆綜合比較性較佳。進一步測試當咖啡渣花盆埋在土中時土壤的PH值變化,發現土壤PH變化不大,維持在弱鹼性。最後進行小菜苗種植實驗,發現菜苗皆能順利成長,無不良影響。2個月後,最終觀察到含有咖啡渣的菜苗成長高度為64cm,而未加入咖啡渣的菜苗高度為57cm。相互比較,加入咖啡渣後,菜苗的成長比率增加11%。

智慧影像,「One」視平安~大型車轉彎安全偵測警示系統

本研究主要應用AI影像辨識將大型車輛轉彎內輪差及視覺死角危險區域內的行人及車輛定位,立即以語音對駕駛警告危險位置,避免車禍發生。本系統先於Windows 10 PC上的Anaconda3 Spyder 環境以Python3使用OpenCV函式庫開發,並叫用YOLOv3來進行物體的辨識,能正確辨識行人和車輛並正確定位,配合大型車內輪差的計算判定危險性。程式最後佈署於NVIDIA Jason Nano Ubuntu 系統下並安裝於大型車輛。不同於一般行車視野輔助系統僅以測距的感測器偵測,本系統能明確得知人車種類,明確標定位置,並能立即判定有無危險,更立即以語音警告駕駛,且不干擾駕駛的視覺注意力,同時也擴音警告車外的用路人。研發過程中還設立了車輛影像辨識研究平台,期望後續研究能和自駕車的發展結合造福更多的駕駛及用路人。

數學畢卡索-多邊形疊作之性質探討

本作品主要研究原圖形與重複疊作頂外圖形之關係。頂外圖形是指以原圖形的頂點為圓心,頂點到外心的距離為半徑畫圓,圓的交點(外心除外)連線形成的圖形為頂外圖形。 我們發現原三角形與其頂外三角形全等、原三角形與其重複疊作頂外三角形的外心、垂心、內心、重心、頂點有共點與共線之性質,接著我們延伸至多邊形觀察是否有與三角形相同的性質,發現四邊形第k層和第(k+4)層會相似、平行,且其頂點有共圓、共線等性質,並推廣到n邊形第k層和第(k+n)層相似、對應邊平行;第k層和第(k+n)層和{4k}外心共線等性質,最後延伸到2m邊形第(m-1)層對邊平行;4m邊形第(4k-3)m、(4k-1)m、(4k+1)m、(4k+3)m層共圓。