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臺灣

綠色組合巨石之謎

本研究研究場域位於宜蘭縣南澳鄉中央山脈向東延伸濱海的餘脈,故運用中央地質調查所網站建立地質圖、地形圖,再將圖層套疊到GOOGLE平台測量坡地坡度及崩地面積等。 接著以現地調查及空拍機拍攝方式探究研究場域。 調查結果發現:該區屬綠泥石片岩,有石英、黃鐵礦、雲母等礦物,雖未發現變質石灰岩,但本研究推測氣候、岩性、地形等因素,使得變質石灰岩被因溶蝕作用而導致岩屑崩滑,造成有趣的地質現象,如岩屑崩滑、碳酸鈣膠結綠泥石、鈣華現象、方解石外生礦等。 最後,經由實驗設計及操作,希望能描述碳酸鈣膠結綠泥石的經過,解釋其機制,複製其現象。

綁手綁「角」!飛石索發射角度與纏繞之探究〜

本研究討論「飛石索」在空中如何利用兩端重物把繩子拉開,繩子在接觸到目標 物後,可以順利纏繞。研究內容有飛石索發射器設計,兩端重物飛出時的向前初速度 計算,還有讓繩子張開的向左和向右速度分量討論,發射攻擊角度和纏繞到目標物的 落點、圈數,研究結果如下: 一、利用彈力橡皮管會伸縮形變來當發射動力,掛架採用四條懸掛式,飛石索可以順利被發射出去。 又因掛架角度設計成張開模式,所以兩端重物會往不同方向飛出,進而把繩子拉開。 二、目標物距離不同會有不同的攻角配合,例如距離目標物600公分時,飛石索繩長設定在70公分,兩端重物各20公克重,調整攻角角度在15度,圖1:飛石索纏繞住目標物飛石索會有最佳的平均纏繞圈數3.4圈。

錐尋格點-利用高階線性遞迴數列解有心錐線上的格子點之探討

在坐標平面上, 坐標均為整數的點稱為格子點,本文的研究是探討有心錐線(含圓、橢圓、雙曲線)上的格子點問題。 首先探討科學研習月刊中的一道數論問題:「你可以找到多少組正整數對 ,讓 的平方減5是 的倍數, 的平方減5是 的倍數?」,特別感興趣於滿足上述條件的生成下一組解,此解可由盧卡斯數列的相鄰奇數項觀察出來,於是我們嘗試推廣至一般齊次線性遞迴數列的情形。進一步探討生成下一組解的遞迴關係、建構有心錐線方程式、此方程式有解的數論性質及計數格子點的個數。若由上述方式推導橢圓,在判斷數論性質上有難度,最後我們利用二次剩餘及歐拉-費馬定理來克服橢圓上的格子點問題。

AsqJ酵素活性庫之篩選並探討其專一性與反應性之改變

非血基質鐵/α-酮戊二酸依賴型雙氧化酶為巨大酵素家族,其在生物體內進行許多重要反應。我們選用小巢狀麴菌之 AsqJ 蛋白,其與 Fe2+ 及 α-酮戊二酸能催化 cyclopeptin 的去飽和、環氧化,形成 cyclopenin。根據 AsqJ 蛋白結構,我們將與受質結合的 9 個胺基酸位置以不同鹼基對隨機取代,以轉譯不同胺基酸,構築酵素活性庫,送入大腸桿菌篩選並觀察 AsqJ 突變蛋白分解非典型受質之表現。 我們成功篩選出能分解 X-Gal 之 AsqJ 突變株,代表我們能以改變 AsqJ 特定位置胺基酸,進而改變其活性位點,並分解與原先截然不同的受質,故此篩選平台深具生化技術應用潛力。我們並進一步將上述突變株進行純化、晶體培養及結構解析,以釐清反應機制,並與奈米抗體結合以增強活性。目前正嘗試分解環境汙染物結構相似物,期望對環境做出貢獻。

探討miR-17-92 透過調控 T 細胞分化影響腎纖維化

我國慢性腎病人口約14%,大多患者會因藥物或免疫疾病而走向腎纖維化。根據文獻,miR-17-92會影響T細胞分化,分化的差異則會造成不同程度的腎纖維化。 本研究取不同基因型小鼠的CD4+T細胞做體外分化。結果顯示含miR-17-92基因較多的T細胞分化成Th1比例較高、Treg比例較少,但對Th17無顯著影響。將小鼠腎纖維化模式處理的細胞進行RT-qPCR和染色實驗,觀察剔除miR-17-92基因的小鼠(簡稱KO)腎纖維化的情形,發現造成腎纖維化的纖維蛋白、膠原蛋白和其mRNA的表現量均減少。將WT和KO小鼠腎臟進行染色後,發現WT小鼠腎中Th1的數量較多,Treg則較少。綜合實驗結果推論,miR-17-92可以增加腎中Th1、降低Treg的數量,而Th1則會加重腎纖維化的情形。期盼本研究能對腎纖維化疾病有所貢獻。

正多邊形旋轉之旋心角恆定討論

我們從正方形旋轉的國中模擬考題出發,從國中數學的「三角形全等、相似」、「圓周角」、「平行關係」與高中數學的「矩陣旋轉」、來對「正多邊形旋轉」進行討論。在簡單的全等問題中,找出旋心角度數,並延伸找到不同旋轉中心,旋轉相同角度後所得的圖形會互相平行。在原題目之後,我們對於不同旋轉中心之間,也找到旋心角角度的恆定關係。在角度之外,我們對於旋轉後突出的三角形的周長與面積也找到恆定或極值的關係。我們利用「三角形相關幾何性質」證明周長與面積關係;利用「交比性質」來證明不同旋轉中心、不同旋轉角與旋心角三者之間的相互函數關係。最後,我們將所有性質與關係,都推廣並證明至任意正多邊形。

低造價 AI 物件識別廚房防災 LINE 簡訊警報系統

傳統火災警報器無法有效預防火災的發生,且不但容易在烹調時誤觸也無法將警訊傳給在外的住戶,本研究結合遠紅外熱傳感陣列與物件識別,並配合蜂鳴器及LINE簡訊開發一款「低造價 AI 物件識別廚房防災 LINE 簡訊警報系統」。運用物件識別,本警報系統不需事先手動標記廚具位置即可自動偵測常用廚具的位置、監視其個別溫度是否超出該物件的警報溫度。本警報系統在操作上對一般民眾較友善,對可移動的廚具具備警報能力,且對於非廚具的範圍也設有警報溫度,亦可防範電線走火等非廚具造成的異常高溫。此外,本警報系統在監測到溫度異常狀況時,會根據現場是否有人而發出警報音或可手動取消的提示音,適度減少民眾在烹調時受到的干擾。

「直」棒「旋」手--探究瓶蓋棒球的飛行秘密

本研究利用瓶蓋取代棒球,透過自行製作的瓶蓋發射器來探究各種因素對球路的影響。結果發現:無論瓶蓋凹面朝上或下,發射後大致會在0.4秒飛到最高點,但瓶蓋凹面朝上發射時較穩定,不但飛行距離較遠、飛得較高,落點也比凹面朝下接近中央。發射角度會影響飛行距離,30度時能飛最遠。瓶蓋中間若挖半徑0.25公分的圓洞,洞數多寡對於飛行距離的影響不太明顯,落點無規則可循;但若只挖一個洞,半徑越大飛越遠。適當地配重增加瓶蓋質量能加強飛行距離,當瓶蓋內部增重在2.9公克時,能讓飛行距離變長。

研發奈米材料快速降解水中偶氮染料及其自動化循環系統

本研究為開發可適用於染整廠去除有機偶氮染料使用的自動化淨水設備,於設計設備前先探討奈米零價鐵(NZVI)去除化學染料效率,並針對不同操縱變因進行實驗,了解其化學反應性質。 在淨水設備的設計上,運用區域網路間Webduino Smart開發板、行動裝置、Webduino Blockly進行串聯,進行手動同步操作或自動化控制,使染整廠不僅降低人事成本及環境負擔,也避免染料外洩產生不可逆的環境嚴重汙染,同時節省染整過程使用的水資源。 操作部分選用Webduino Blockly來直接操控Webduino,使設備能在短時間內作動,避免第三方平台問題,也可提升設備的適地性。為了使染整廠能夠以最低成本達到類實驗室環境來處理廢水,特將模組與超音波清洗機調整成物聯網模式,以公式將光照度轉換為染料濃度,進而控制NZVI投加量並上傳雲端資料留存;超音波清洗機用以模擬超音波震盪機,使NZVI投加前均勻分散,發揮最佳降解效果。 本研究亦切合聯合國17項永續發展目標(SDGs)第六項:清潔飲水及衛生設施、第十二項:確保永續消費和生產模式。

「腸」驅直入-大腸桿菌在Y型通道內的行為表現

本研究以數值模擬討論大腸桿菌在自行設計之有濃度梯度的Y形通道內的運動情形。在自然界中,大腸桿菌會判斷周圍營養物質的多寡並隨機旋轉,最終大致朝向營養物質濃度較高的地方移動。本實驗設想大腸桿菌在現實中可能會有的運動情形設計演算法,用程式進行模擬,分析大腸桿菌在此環境內的各種表現,並首次建立對比的實驗以驗證理論計算。 本模擬透過改變自行設計之Y形通道中的通道寬度、濃度梯度及通道傾斜角等變數,進行程式模擬後,觀察這些變數對大腸桿菌運動的影響,將數據點擬合成函數,輔以直觀分析後,分析方程式中各個特徵常數及函數本身具有的物理意義,以及在我們意料之外的特殊發現。最後進行實驗嘗試歸納出對於本研究模擬條件的理解。