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臺灣

山林與大海的偶遇~ 探討以魚鱗膠原蛋白與單寧酸製成複合材料填補水泥裂縫之可行性

膠原蛋白俗稱明膠,主要是由動物皮或骨內的蛋白質所萃取製成,明膠的種類很多,能夠使用的範圍也非常多,最常出現在我們日常生活中的食品或加工物上,例如果凍、軟糖、冰淇淋、酸奶及冷凍食品等。我們研究將魚鱗從原本的”無用廢棄物”,透過簡單的處理與萃取方式得到許多魚鱗膠原蛋白,在不用額外進行複雜且耗時又耗費金錢的純化下,得到另一種應用膠原蛋白的方式,以膠原蛋白與單寧酸兩者混合形成的複合物,做為填補水泥裂隙的填縫水泥來使用,發現除了具有良好的黏合效果,未來還可以進一步研究其他的應用範圍,或是提升魚鱗膠原蛋白的應用價值在其他的使用上。

照明設備故障自動修護系統

地球自轉一周,需要24小時,因此地球一面處於白天,另一面則是夜晚,從外太空看地球越先進的國家的夜晚,燈火通明點亮整個城市。當愛迪生發明第一個燈泡時,讓世界夜晝變白晝,照明設備的演進,也照亮人類的文明,各式照明設備有相對的使用壽命,當路燈或照明設備故障時,需要專業維修人員或水電師傅進行更換,有時也讓照明設備久久未能即時修護。本作品設計概念,用於路燈或照明設備,路燈發生故障不亮時,系統偵測故障時並進行自動修護,將不亮的燈泡變成會亮的燈泡,達到即時修護的目的。作品以單晶片微電腦為主控制,LED驅動電路、霍爾電流感測器、使用Zigbee建構區域網路、步進馬達控制,結合IOT物聯網概念,設計具有故障自動修護及回報功能系統。

鹼稻「ㄎㄧㄤ」? ——探討水稻在鹼性環境下的生長差異與基因表現

氣候變遷導致土壤鹽鹼化,影響作物生長,本研究探討鹼化對水稻的影響,觀察兩種水稻品系在不同 pH 值培養基下,地上、地下部生長數值,及轉錄因子OsGRF1、3、7基因表現差異。結果水稻在 pH 11處理下生長較差,顯示耐鹽的TNG67及鹽敏感的NB水稻在高鹼環境中生長皆被抑制。此外,在 pH 5、7、9及11中兩品系水稻葉綠素含量沒有統計的顯著差異。在基因表現上,TNG67水稻之OsGRF1 mRNA表現量高可能是導致其生長較高的主因,OsGRF3的表現幾乎不受影響,OsGRF7的表現量在兩品系中均在 pH 7時有最大值, 以上結果暗示OsGRF1在 pH 5~9與TNG67地上部生長呈正相關。

割「聚」一「方」-切割重組正方形

本研究探討各種多邊形經由切割重組正方形,求取最少刀數。研究發現:一、長方形邊長比1:4^n時,最少n刀切割重組成正方形,為 1:m2(4n<m2<4n+1)時,最少n+1刀,介於1:4^n 、1:4^(n+1)間最少n+2刀;二、三角形中,等腰直角三角形只需1刀切割,正三角形為3刀,在相同的底與高比時,銳角三角形和鈍角三角形會比直角三角形和等腰三角形多1刀;三、平行四邊形影響最少刀數是底與底延伸長度比;四、梯形的上底+下底比高相同時,不規則梯形比等腰梯形、直角梯形的最少刀數多1刀;五、正多邊形中,正五邊形最少5刀;正六邊形為4刀;正七邊形為9刀;正八邊形為4刀;六、正方形連塊中,使用長方形切割法,三連塊最少刀數為2刀,六連塊為2刀,七連塊為3刀。

探討不同型態的海底峽谷對底棲動物群聚結構的影響

深海複雜多變的環境因子塑造了多樣的生態棲地,海底峽谷便是其中之一。全球 9000 個海底峽谷涵蓋了大陸斜坡總面積的 11.2% (Harris et al., 2014),其中有 6 個峽谷分佈在臺灣西南海域。由於海底峽谷型態多樣、地理特性各異,本研究結合作者出海採得的樣本與國內海洋研究所的採樣資料,對西南海域高屏與枋寮峽谷的底棲動物群聚結構進行探究。 本研究應用生態統計分析兩峽谷與大陸斜坡的環境與生物群聚差異,發現除了海底峽谷環境有別於周遭斜坡外,兩型態不同的海底峽谷亦具有顯著的環境與生物群聚差異。食物量與環境擾動強度對兩峽谷間的生物群聚差異貢獻最大,其對應的環境因子(有機碳含量與透光度)有潛力作為未來區分具有不同生態結構的峽谷的主要依據。

探討有機分子官能基對胰島類澱粉蛋白(IAPP)之影響

過去許多文獻報導胰島類澱粉蛋白(islet amyloid polypeptide;IAPP)在體內的不正常聚集的現象,會造成分泌此賀爾蒙的β-細胞凋亡,間接導致胰島素分泌的下降,因此被認為與第二型糖尿病有高度的相關性。本研究利用不同官能基之香豆素(Coumarin)衍生物,測試其對胰島類澱粉蛋白之作用;實驗中成功合成高純度IAPP胜肽,再與香豆素衍生物(其光學特性已被檢測)進行混合,爾後進行硫磺素-T動力學試驗及穿透式電子顯微鏡觀察,我們發現某幾個香豆素衍生物確實會影響IAPP的聚集,再藉由圓偏光二色性光譜進一步瞭解有機分子對於IAPP聚集結構之影響,也利用分子模擬的方法來探討其如何與IAPP作用。 本實驗首創以香豆素作為基本骨架,探討官能基結構與IAPP間之交互作用,期待此研究成果可提供第二型糖尿病病症治療之契機與方法。

破解清空盒子彈珠的最佳途徑

108學年度台北市普通型高級中等學校數學及自然學科能力競賽數學科筆試(二)試題第四題,題目如下:「小明有A、B兩個盒子,一開始A盒裝有22顆彈珠,而B盒是空的。小明每次操作可以從A盒中拿一顆彈珠放到B盒,或從A盒中移去k顆彈珠,其中k是B盒子中的彈珠數量。小明至少需要幾次操作,才能將A盒中的彈珠完全清空。」 本研究利用算幾不等式及取整符號來推導出當A盒中有m顆單色的彈珠時,我們已能快速地找到清空盒內彈珠的的最少操作次數、B盒最終彈珠數量x及操作方法總數 ,進而能一一列出最少操作次數的所有可能操作 過程,而其中操作方法總數 的計算方法即為著名的正整數分割問題。其次,我們推廣至A盒有相同數量的1~4種顏色彈珠時,清空A盒彈珠所需的最少操作次數以及B盒最終彈珠數量。

以粒線體轉移治療動脈血管內皮細胞功能失調及動脈粥狀硬化疾病

動脈粥狀硬化疾病的風險因子及血管擾流會造成血管內皮細胞內的粒線體失去功能,導致內皮細胞功能失調,進而引起動脈粥狀硬化疾病的後續病程,如斑塊形成。本研究主要探討粒線體轉移療法,是否能改善受到擾流影響的血管內皮細胞功能失調。首先,我們分別觀察並比較擾流與順流下的人類動脈血管內皮細胞,兩者細胞形態與內皮相關功能基因表現量的差異。其次,我們從順流處理的細胞中分離取得健康的粒線體,轉移入擾流處理的細胞中。接著以生物能量代謝分析儀,檢測轉移粒線體後內皮細胞呼吸鏈與代謝的功能是否隨粒線體的轉移而有所改善。實驗結果確認,粒線體轉移處理可改善擾流組細胞的呼吸鏈功能,細胞的有氧呼吸與產能代謝皆有改善。本先驅性研究希望有助於開創以粒線體轉移技術作為心血管疾病治療的創新療法。

青銀共好AI智慧宅

本作品主要是以節能、安居、健康為三大主軸,建構一個AI智慧宅。節能部份所設計的「智能窗簾」,可依光線強弱適時調整室內亮度;同時也設置「智慧插座」,當用電超標時,系統會即時通知人員處理,也可利用MQTT Dashboard控制及查詢。另外自製「AI人臉門禁」,偵測成功便直接開門,若偵測到陌生人時,能直接發送LINE通知屋主,確保居家安全。並搭配LINE-BOT所建立的即時監測系統,能馬上查看家裡的空氣品質及長輩的血氧測量狀況,而「AI藥盒」讓用藥者 以「人臉辨識取藥」,所取得的藥物也能立即AI辨識查詢。經所設計的辨識實驗,在室內有開燈,輔助光源為白光辨識藥物效果最好。並開發出網路版及單機版的兩種操作模式,讓藥物管理更有效率,藉以保障家人的用藥安全。

別創新「格」---防災創意智慧格柵初探

氣候變遷引發降雨異常,每當強降雨造成金門低窪區域積水成災,不僅校內外意外頻傳,甚至發生觀光客「游」金門,出動橡皮艇幫遊客脫困,因此以SDGs為首要目標,設計加速排水的防災創意智慧格柵,縮短積淹水時間,減少災害發生,開創永續防災新局面。 首創輪軸格柵效益最佳,並校園實地埋設縮短積水時間,小朋友滑倒意外減少。且向縣府報告研究成果,建請納入施工設計及建置滯洪井池,已獲大大肯定與讚揚,將請相關單位研擬由低窪潛勢熱點試用。 我們也在重大淹水區實作成效良好,防災創意智慧格柵既可讓水流大量流至滯洪設施,減少災害發生,又可保存水資源供應民生用水,而非浪費流至大海,更可減少依賴向中國大陸購水需求,共創「三贏」何樂而不為。