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臺灣

探討高速轉盤風切聲的性質與原理

若使氣流流經轉動的有孔圓盤,將出乎意料產生明顯的聲音。一開始我們假設聲音之來源僅為氣流被圓盤切成一段段的疏密波,並以此基礎進行後續研究。但儘管已使用吸音棉等設備,且對錄下來的聲音傅立葉分析後,卻發現現象並非想像中的簡單。這當中仍有許多無法解釋的現象值得深入探討:包含基頻之相對振幅對比泛音顯得極小、還出現了馬達與氣閥以外的噪音等等。故隨後我們滾動式修正研究方法並尋找更多理論解釋和支持,譬如運用物理引擎 COMSOL 模擬、查詢各方面文獻及理論。 歷經此探究過程,我們最後觀察到顯著的一組諧波,其基頻等為洞數乘以轉動頻率,且第 n 個振幅隨著 n 增加逐漸遞減。我們基於《Siren Harmonics and a Pure Tone Siren 》 (E. A. Milne, R. H. Fowler, 1921)中提到的的諧波模型,加上利用 COMSOL 進行模擬,最後對所觀測的諧音序列提供定性定量解釋,以及證實其他的噪音乃風切現象所貢獻。

智慧車的「 聲」存之道

本研究探討聲源的追蹤方法,開發出一輛能自動轉向聲源方向的智慧車。首先,我們先理論推導出聲源方向的演算法,主要是透過兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差,來求出聲源方向。然而音源訊號有大小聲的問題,我們採用單範互相關函數,能準確估算出兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差。然後,我們在 ESP32的平台上開發演算法程式,結合麥克風和車體,利用單頻 1kHz 單頻訊號進行參數最佳化調整。從量測結果發現,智慧車能準確的估算出音源方向,並在動態展示影片連接中,智慧車展現快速追蹤音源,並讓輪胎準確的轉向音源方向。

以CFD模擬探討熱對流發電裝置之效率

本研究為 111 年度綠色化學創意競賽《熱對流發電裝置之效率研究》之延續性作品,該作品中,我們已得知高度、內外溫度差以及儲氣量對發電效率的影響,因此我們想要進行更深入的研究。 本研究中,有兩個主要的研究方向,分別是管路材質以及風扇數量對熱對流發電裝置之風速影響。本實驗使用AnsysFluent 軟體進行CFD 模擬,在模擬結果中,我們發現鐵管相對於PVC 管,能使流速提高。風扇數量的增加,也會使流速提高,進而推測可使發電效率增加。 我們也希望能開發綠能智慧路燈、模擬導流板對流速的影響以及風扇葉片轉動的效率,讓整個研究更完備。

利用六軸加速度計回饋控制之車輛動態防側傾駕駛輔助系統

車輛在轉彎時會產生法線方向的加速度導致側傾。本研究以 Arduino、MPU-9250 加速度傳感器模組、光電傳感器等,換算成速度、側傾角資料後,回饋控制車輛移動,再利用其它設備的輔助觀察感測器的準確性。本實驗計畫利用加速度計的資料開發一個車輛防側傾駕駛輔助系統。首先,利用 MATLAB Simulink 模擬車輛在不同環境下傾倒時的各項感測器數值變化,以縮短實際實驗所需的時間。接著計算出車輛發生傾倒所需要跨越的數值門檻,並在電腦中撰寫一套防側傾的策略,分析側傾的原因以及量值後,控制車輛的轉彎方向以及速度,使其回到正常行駛的平面。最後模擬完成後,再將模擬的系統實裝回到原本的模型車實驗驗證系統的可行性,並討論其成功率。

以限制酶酵素切位多樣性檢驗臺灣入侵紅火蟻基因體重組事件

入侵紅火蟻( Solenopsis invicta,以下簡稱紅火蟻) 起源於南美洲巴拉那河流域,其對於農業、畜牧業、甚至對人的健康都具有高度危險性及破壞性。由於國際貿易地興 起,紅火蟻目前已於包含台灣在內多個國家中被發現並在當地造成危害。為了對抗紅 火蟻造成的影響,瞭解紅火蟻的基因將是個有效的方向。故希望從決定紅火蟻的性別 決定基因之候選位置中探索其重組率以更精準地定位性別決定基因的所在位置。本篇 研究選用紅火蟻其中兩條等位基因序列,分別標記為 H04、H07。對於紅火蟻來說,正常情況下單套個體將發育成雄蟻、雙套且為異型合子的個體將發育成為雌蟻(職蟻或處 女蟻后),然而同型合子個體則會發育為不孕的雙套體雄蟻。本實驗利用限制酶酵素切 位多樣性( Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP )技術,使用 MEGA 軟體將H04、H07 序列之同源序列做排序後,使用 Ape 軟體找出其候選酵素切位並篩選出於不同等位基因序列上具有多樣性之切位後,利用聚合酶鏈鎖反應( polymerase chain reaction, PCR )、酵素酶切割及電泳凝膠技術,找出理應為異型合子之雌蟻中只具有 H04 或 H07 序列其中一個訊號之個體,即代表該區域曾發生過基因體重組事件而應被排除出性別決定基因的候選位置。我們成功確認 H07、H04 的 90 個樣本中,同型合子共有12 個、異型合子共有 78 個,並且雄蟻皆只偵測到一個訊號,符合預設。未來繼續縮短範圍,直至找尋到決定紅火蟻重要基因序列。

高山地區暖化之探討

高海拔的高山多與極區相似,地表覆蓋著冰雪,故推測可能觀察到與極地放大效應類似的情形發生。本研究探討歐洲、美洲以及亞洲海拔超過3000 公尺的數個近百年測站之氣溫資料趨勢並比較各測站之間的差異,藉由觀察所繪製出的圖表,得到支持高山地區的暖化情況同樣也較全球平均的暖化情況明顯的證據,以及高山地區季節的暖化差異,並更加了解高山氣候變遷的趨勢,以及近代與過去暖化情況的不同。

蕗蕎對抑制血管收縮素轉化酶活性及降血壓之評估

蕗蕎為原鄉部落常見且重要的香辛料作物,具有降脂、抗動脈粥樣硬化、抗菌等活性, 但對於血管舒張作用則少有相關研究。因此本研究以乙醇對蕗蕎進行萃取,再進一步以色層 分析等方法進行純化,其分離到之化合物由核磁共振磁儀(NMR)光譜技術分析及質譜(MS) 之鑑定,鑑定得到一個主要大量的固醇類天然產物: Laxogenin。另外透過頂空氣相層析質譜儀(HS-GCMS),從生鮮蕗蕎(Allium chinense G. Don)共鑑定出 13 種化合物,其中包含 8 種含硫化合物,並以 Disulfide dimethyl 含量為 71%,占揮發氣體之含量最高。 在抑制血管收縮素轉化酶 (ACEI)活性測試中,取蕗蕎的酒精萃取物、大蒜的酒精萃取物、Laxogenin、diallyl disulfide 在濃度為 0.0125 mg/mL 下,其抑制率分別為 3.9 %、8.3 %、4.2 %、4.6 %。並透過電腦模擬分子對接技術(MDM),發現 Laxogenin、diallyl disulfide 與 ACE酵素具結合親和性,以上結果顯示,推測蕗蕎具有抑制 ACE 酵素及降血壓之功效。

代謝物 2'O Methyluridine 對乳癌細胞株的影響及作用機制探討

在近期的臨床觀察中,我們發現腫瘤微環境有許多共存微生物,本研究透過生物資訊學發現微生物代謝物 2'O Methyluridine 可能有促進乳癌細胞生長的功效, 便設計實驗進一步解析兩者之間的作用機制。 本研究探討 2'O Methyluridine 對 MCF-7、T47-D 兩種常見乳癌細胞株的作用機制,發現 2'O Methyluridine 對 T47-D 的生長與細胞群落形成具有促進效果,而 MCF-7 的生長則是受到抑制,且 2'O Methyluridine 可能造成乳癌細胞中編碼粒線體 ATP 合酶亞基的基因之表現量降低。 本實驗的研究結果可提供乳癌治療的新方向,若微生物代謝物對於不同種類的癌症細胞株有不同的反應,我們可以針對患者的腫瘤細胞預先進行分析,並同時針對微生物與癌細胞進行治療,或許可達到更佳的療效果,減輕化療的副作用。

尋找提升淡紫青黴菌BA1S菌株降解PBAT塑膠能力之因子

塑膠汙染問題日益嚴重,生物降解是一個對環境相對友善的解決方法。淡紫青黴菌(Purpureocillium lilacinum)為一種內寄生性真菌,前人發現其 BA1S 菌株具有降解PBAT(Polybutylene Adipate Terephthalate)塑膠的能力。本研究目的在篩選能夠提升 P. lilacinum BA1S 降解 PBAT 能力的添加物。將厚度 30µm 的塑膠片置於含有 BA1S 以及各類添加物的溶液中進行生降解試驗,以 7 天或 14 天為單位進行取樣,依塑膠片餘重來計算塑膠的降解百分比。實驗結果發現添加 Cu²⁺離子的處理組在鹼性環境下(pH 7.5)有最佳的降解效果,推測是該添加物可作為漆酶(laccase)的誘導物,促進 BA1S 的氧化的降解效果。添加 Rifampicin 的處理組也能顯著提升降解率,推測是因為該物質具有促進 cytochrome p450 單加氧酵素活性所致。本研究成果不僅可運用在降解 PBAT 農膜,也可以解決田間病原線蟲危害的問題。

Raising the Microscopic Guardians from the Ocean-Pioneering A Natural Solution for Vibrio Control in Mariculture Using Marine Bacterivorous Ciliates Euplotes sp.

水產養殖在應對傳統漁業過度捕撈和資源下降所帶來的挑戰中扮演著重要的角色。隨著水產養殖作為全球食品安全和經濟發展的關鍵組成部分不斷嶄露頭角,它面臨著與細菌感染相關的挑戰,以及對抗生素過度使用的日益關注,這既對環境又對健康構成風險。我們的研究深入探討了海洋食微生物對生態系統的重要性,特別關注了在水產養殖背景下的 Euplotes sp.。為此,研究致力於建立 Euplotes sp. 的標準化培養方法,並評估其作為水產養殖中對抗細菌感染的生物防治的潛力。進行的實驗探討了 Euplotes sp. 在水質凈化方面的有效性以及對海洋細菌生長的影響。研究結果為水產養殖和廣泛的水產品生產領域發展環保和可持續實踐提供了希望。