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臺灣

從篩選植物澱粉與顆粒製程改質到手術防沾黏之效用評估與材料檢測

近年有許多研究開發粉末顆粒的防沾黏材料,在手術中可以輕易地噴灑在傷口附近達到防沾黏的目的。本研究首先篩選天然植物澱粉,探討並比較不同澱粉作為防沾黏材料的合適性,其次,在顆粒改質的乳化法中採用不同離子來製成防沾黏澱粉,並比較材料特性,包含粉末顆粒大小形貌、吸水效率、黏度。我們比較市場上多種食用性澱粉,乙醯化磷酸二澱粉具有最高約的吸水效率598%。在此研究中我們以乳化法將界面活性劑接枝在澱粉顆粒的表面來增加材料的親水性,並在乳化法中添加不同的離子化合物,結果顯示氯化鈉(NaCl)改質的乙醯化磷酸二澱粉,其吸水效率可進一步提升到1328.3 %,使用氯化鉀(KCl)改質的澱粉為1131.6%,而使用氯化鈣(CaCl2)則是1096.9%。實驗結果與討論顯示越高的吸水率有越好的抗沾黏效果。

風中奇緣~探討風與學校建築物的關係

本研究透過文獻的蒐集,了解風與建築物之間的關係,發現風流經建築物的過程中變化相當複雜,有多重因素會影響到風的行進。本研究以學校建築物為依據,透過自製教室模型進行水煙模擬氣流的流動,真實體會到空氣的流動,也觀察到水煙經過長廊的情形。 經實驗探究發現:長廊長度越長、寬度越窄及適當的高度,都會使觀測物移動較快,表示所受風力較大;在長廊的前、 後段位置風力都較大,推測前段靠近風扇出風口,而後段可能受到狹管(窄管)效應的影響,與實際於學校長廊上人體所感受到的是相符合的。 最後,發現在長廊後段高處是一個較佳的集風口位置,可把導風裝置設計在此處,藉由長廊聚風的效果將風導入到兩側教室內,善用大自然的風讓教室更舒適。

有所耳「紋」-探討不同耳紋分析體系的優缺點

我們用了生活中可以取得的材料─筆芯,進行粉墨法收集犯罪現場跡證,並模擬罪犯在行竊中可能會發生的狀況,我們發現了:(1)聰明的犯人可能會清潔手部後才犯案,我們發現使用洗手乳洗手後最不容易留下指紋、(2)在犯人行竊中,可能因為緊張或是運動而使汗腺分泌汗液,汗液會讓生物跡證變得更加明顯、最後(3)已知有15%的犯罪現場中會留下耳紋,我們參考了董凱在2011年發表的「耳紋痕跡的同一認定」中所整理的三種耳紋分系體系─耳紋特徵測量體系、直角坐標測量體系和方形標尺測量體系,分析在不同環境所留下的耳紋、不同姿勢所留下的耳紋,及經過不同時間採集到的耳紋,比較各體系的優缺點,最終了解直角坐標測量體系最能夠分系耳紋的特徵比對出嫌犯。

探討半乳糖凝集素-4在腸道沙門氏菌感染中扮演的角色

此研究旨在探討當腸道沙門氏菌感染人類腸道上皮細胞(HT-29)時半乳糖凝集素-4(galectin-4)所扮演的角色。我們用野生型(wild-type)以及半乳糖凝集素-4 剔除(galectin-4 knockout)的HT-29細胞進行沙門氏菌感染。我們首先經由CFU計數探討galectin-4對細胞內細菌量的影響,並檢測細胞釋出的LDH及IL-18和mature caspase-1的量,以此研究galectin-4是否會活化發炎體(inflammasome)。結果發現, wild type HT-29 cells相較galectin-4 knockout cells有較少的活細菌,釋出的LDH,IL-18也較少。但在經過wortmannin(一種自噬抑制劑)treatment後,wildtype HT-29 cells釋出較多的LDH,IL-18,並且也釋出了mature caspase-1。這些研究結果顯示galectin-4能夠降低細胞內活細菌的量,且能夠活化inflammasome。

利用昆蟲外殼與翅膀仿生奈米結構及SERS方法偵測污染物

現在環境汙染問題日益增多,汙染分子檢測的需求也逐漸被人們重視,但現在使用的檢測方法普遍成本偏高且方法複雜,於是本研究想研發一種便宜且簡單的檢測方法。利用PDMS(Polydimethylsiloxane)翻模金龜子外殼(Beetle Shell:BTS) 和豆娘(damselfly: DSF翅膀表面的微結構,並鍍上一層貴金屬銀研究表面增強拉曼光譜 (SERS)的增強效應及偵測微量分子的可行性。本研究通過試驗不同鍍銀厚度、基板在不同濃度的待測物下拉曼增強的能力。實驗顯示,PDMS-BTS和PDMS-DSF鍍上10nm銀後能偵測羅丹明6G(Rhodamine 6G:R6G)到10的-6次方濃度,是實驗發現最佳的參數,而一次檢測的耗材成本只需約17元,相較目前拉曼基板普遍用的雷射雕刻或3D列印技術製程還更經濟,未來會增加不同檢測物、鍍銀厚度或探索不同昆蟲微結構以找到最好的基板參數。

探討Dexlansoprazole的副作用-可作為ITE、芳香烴受體和糖皮質激素受體的內分泌干擾劑

我們將探討dexlansoprazole的副作用,是否會調節AhR和GR的活性。AhR和GR是細胞質內受體,在被其配體活化後,移轉入細胞核中,AhR和GR作為轉錄因子 (transcription factor),與芳香烴反應元件(arylhydrocarbon response element, AHRE) 和糖皮質激素受體反應元件 (glucocorticoid receptor response element, GRE) 結合。CYP1A1和FKBP5分別是受AhR和GR調控表現的基因。我們的研究顯示dexlansoprazole促進AhR和GR活性,從而分別促進CYP1A1和FKBP5的mRNA和蛋白質表現。此外,dexlansoprazole誘導AhR和GR移轉入細胞核。據此,我們的研究顯示dexlansoprazole是一種AhR和GR的促進劑。由於其活化AhR的效力低於內源性配體ITE,我們數據顯示dexlansoprazole抑制了ITE和人工合成的AhR 配體 (β-NF)誘導人類細胞中CYP1A1的表現,這顯示dexlansoprazole可能降低ITE作用於AhR的生理功能。

威錳先生—從錳來看反應速率

在本研究中我們觀察化學變色龍反應,藉由反應時間長短適中、材料易準備及顏色明顯易觀察的優點,我們以化學變色龍來觀察反應速率。我們設計了一套微量實驗,利用滴瓶及24孔盤,使用的溶液體積大幅縮小,至少相差50倍,達到減少環境汙染、減毒減廢,實現綠色化學的目標。另一方面我們利用手機紀錄實驗的顏色變化,並以RGB色彩分析反應速率,利用RGB相對吸收值公式,將誤差值降到最低,結果發現與過錳酸鉀濃度計算的反應速率結果一致。且我們比較利用微量移液管操作與利用滴瓶操作,發現兩種方法的結果接近,證明我們利用滴瓶操作實驗也可達到利用專業器材的準確度因此,我們推薦化學變色龍實驗代替高中化學反應速率。

陸遙知馬力——山蛩傳

福爾摩沙山蛩(Spirobolus formosae),分布於台灣北部低中海拔地區,為台灣特有種,棲息在潮濕腐質土或是爛掉的木頭中。馬陸在成長過程中,體長會增加,但體節數不變。大部分的福爾摩沙山蛩體節數在56-62節之間。每節有四隻(兩對)步足,尾部一節沒有步足的,雄馬陸除此節外,第七節也因生殖器而沒有步足,雌蟲步足公式:(體節數-1)×4;雄蟲步足公式為:(體節數-2)×4。高強度震動15分鐘後,馬陸鑽土的深度從平均值5公分變成7.375公分。馬陸為間歇性行走,雌雄無差。不同介質對於馬陸的行走並無太大影響。介質傾斜角度對於馬陸有非常大的影響,到0度以後速率明顯下降,D的速率在90度時甚至接近0。

智能手語學習輔助遊戲

本研究透過擷取手勢關鍵點和臉部座標,開發了自動辨識手語程式。在持續的改良下,平均辨識率從68%進步至85.2%。以此基礎延伸發展,我們將”手語的意義、動作與情境故事性”互相結合,設計了三種類型的手語學習輔助遊戲("單詞情境遊戲"、"相對字詞比較遊戲"、"相似手勢比較遊戲")。80%以上的使用者認為我們研究的智能手語學習輔助遊戲,能輔助學生學習臺灣手語本土語言課程,能提高手語學習的動機與成效。 另外,我們也設計了”自動化生成程式 ”,讓有教學需求的老師或是自學需求的學生,可以針對需要練習的手語,快速地自動化設計出手語遊戲。讓手語學習者可自主複習手語動作;教育者也能夠適時輔導部分個案提升個案手語動作的精確度。

深「植」你心——探討教室放置植物對學生的身心影響

植物具有綠化環境、淨化空氣的效果,並且能讓人保持愉悅、對身心健康有著正面的影響。我們好奇若藉由簡易的課室綠化布置,能否也對學生身心狀態有正面的影響,進而影響學習表現。本實驗之目的在證明鐵線蕨是否能夠吸收二氧化碳並改善教室的環境品質與學生的學習效果。實驗分為三段,階段一利用二氧化碳檢測儀測量鐵線蕨使教室二氧化碳濃度降低;階段二分別利用血氧儀與專注力量表 、 壓力量表,分析植物對學生生理與心理的影響;階段三利用課堂小考的方式檢測植物對學生學習表現的影響。實驗結果證明植物能夠使二氧化碳濃度降低,學生們的上課專注程度、 想睡覺的程度、壓力程度、上課學習表現也有不同程度的改變。