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臺灣

產電生氫伏打電池

在一次意外的發現中,我觀察到以鱷魚夾夾住的鎂帶在海水中竟然不斷的冒出氣泡,引起了我一探究竟的興趣。經由一系列的探索和實驗,我驗證了此種奇特電化學行為的反應機制,並且藉著此種機制,我嘗試尋找可以產生最大電流、電壓的伏打電池組合,以便製出一個又產電、又生氫的新式伏打電池,一方面可作為直流電的電源,另一方面產生的氫氣又可作為燃料電池的燃料來源。 In one accidental discovery, I’ve observed that there were continuously bubbles coming out when a magnesium stripe was attached by the metal clip in the sea water. This incident aroused my curiosity to find out the reason. Through a series of searching and experiments, I have proved the mechanic reaction of this spectacular electronic chemical behavior. Then I tried to search for a combination which can produce the greatest electronic current and voltage in order to produce a new type of voltage battery that can produce electricity and hydrogen. In one way, it can be the source of producing the direct-current. On the other way, the hydrogen it produced can also be the source of a fuel battery.

密碼鎖

一個有3 個旋鈕,每個位置的號碼數分別是a、b、c 的密碼鎖,如果有兩個位置的數字正確就能打開,最少需要猜多少次才能保證打開這個鎖。在本論文中,我們將密碼鎖三個位置的號碼數分成:a=b=c=n、a=b<c,a=b>c 和a>b>c 四個部份來討論。前兩部份的研究已經找到最少次數開鎖的方法 ,後兩部份則是給了一個演算法可求出開鎖次數的上界。If a combination lock with three rotate wheels can be opened when two wheels are adjusted to the correct numbers, then how many guesses does one need to make before he or she can actually open this lock? Let us say a , b and c respectively represents the numbers that should show on each wheel. In this paper, we divide the numbers into shown on the three wheels, and they are a = b = c = n , a = b c and a = b < c . The research on the first two combinations has already given us the method we can use to open he lock with the least number of trials. On the other hand, the latter two offer us an algorithm that can be uses to obtain the upper bound of tries needed to open the lock.

跳跳板的最佳化設置

不到五分鐘就可自製一個玩法多變的跳跳板玩具,非常引起我們的興趣。經由實驗後我們發現可以透過以下方式,製作出具耐用性且可以彈跳最高的跳跳板。 一、瓦楞板之長寬的極限參考比值應為2,若超過之跳跳板容易凹折、空轉而影響彈跳。 二、首先應使橡皮筋有最大的橫向長度(即越接近瓦楞板的長度)。 三、承上,固定此橡皮筋長度後,接著再考慮使橡皮筋包覆面積占瓦楞板面積比介於17.14%至28.57%的橡皮筋寬度值。 經過以上設置的跳跳板,就可產出跳最高的跳跳板了。

黑金再現-黑水虻的行為探討

廚餘的流向是近年來熱烈探討的議題,昆蟲界的黑水虻更是消化廚餘的好幫手,於是我們先瞭解黑水虻的生物特性,研究黑水虻幼蟲的生態行為及設計飼養環境。本實驗的研究結果,得知在家是可以飼養黑水虻來處理廚餘,廚餘的濕度要控制在潮濕不要滴水,幼蟲消化廚餘是以四齡蟲的消化速率最快,在六齡蟲顏色轉咖啡色時,就要準備引道讓預蛹期的黑水虻幼蟲到乾燥的地方。幼蟲及廚餘所散發的腐臭味道可以加入肥料水及活性碳來降低臭味。黑水虻蟲糞也可當成花卉及果實類肥料。成蟲可餵食蜂蜜水增加產卵的數量。更設計經濟循環通路讓家戶可以循環飼養。整個實驗期間,也讓我們瞭解黑水虻對人類的生活環境並沒有產生衝擊性的影響,是經濟價值很高的友善昆蟲。

"癌"究-小花蔓澤蘭

外來入侵種小花蔓澤蘭繁殖速度太快,使台灣本土生態系受到嚴重破壞。我們研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖具有保護自由基誘發劑AAPH誘導紅血球溶血及清除DPPH自由基的能力。小花蔓澤蘭葉和根莖總多酚含量可達51.6及20.9 mg/g,推測其所含多酚化合物可能是抗氧化活性的來源。抗癌研究發現,小花蔓澤蘭葉和根莖會誘導人類急性骨髓血癌(HL-60)細胞毒性(24小時IC50為129及203 μg/mL)。顯微鏡觀察下,血癌細胞有減少和皺縮現象; TUNEL試驗法發現,血癌細胞DNA斷裂; 西方墨點法發現,Caspase-3蛋白增加、Bcl-2蛋白減少、Bax蛋白增加及PARP蛋白裂解; 推論小花蔓澤蘭可能誘發血癌細胞凋亡。裸鼠移植腫瘤模式證實,小花蔓澤蘭確實具有抑制活體血癌腫瘤及誘導血癌細胞凋亡之功效。總結,小花蔓澤蘭具抗氧化及抗血癌功效,可開發成為預防自由基疾病及抗癌的保健食品。

幾丁寡醣對藍光LED造成視網膜色素上皮細胞傷害的保護作用 The protective effect of chitosan oligosaccharide on blue light LED induced retinal pigment epithelial cell damage

3C產品及LED燈多以藍光照明,長期照射易導致視網膜黃斑部病變。其作用機轉是藍光引起視網膜細胞過氧化物質 (ROS)增加,造成細胞的氧化壓力進而引發細胞凋亡。幾丁寡醣 (Chitosan oligosaccharides, COS) 藉由減少自由基產生和抑制轉錄因子NF-κB傳導路徑而有抗氧化及抗凋亡的作用。 本研究以ARPE-19細胞株,在添加不同濃度的COS下,經照射LED藍光處理後,分析色素上皮細胞活性、ROS表現量及細胞凋亡情形,並透過PCR、西方墨點法、JC-1及免疫螢光染色分析作用機轉。實驗證實COS能抑制過氧化物質 (ROS)的產生,減少視網膜色素上皮細胞因藍光所造成的細胞凋亡。PCR和西方墨點法的結果顯示COS可以抑制發炎介質HO-1、iNOS、Caspase-3、Bcl-2、ERK,及基因iNOS、MCP-1的產生。免疫螢光染色顯示COS能抑制NF-kB核易位。總結來說,COS能藉由抑制NF-kB的活性,減少其下游基因的表現量,降低細胞氧化壓力和發炎反應來避免視網膜色素上皮細胞損傷。COS在臨床上有潛力成為一種預防LED藍光造成視網膜傷害的有效保健食品。

食安『物』語

近年來,台灣食安問題頻傳,食安新聞約有半數違法都與食品添加物有關,尤其是合法添加物的超標更是時有所聞。我們想利用生活中容易取得的東西,找出檢驗亞硝酸鹽、過氧化氫及二氧化硫三種常見食品添加物的簡易方法。研究發現:優碘溶液檢測亞硝酸鹽最適濃度0ppm~50ppm,檢測過氧化氫最適濃度0ppm~6ppm。花青素檢測二氧化硫最適濃度0ppm~100ppm。運用手機色彩RGB分析APP─On Color Mensure及Webduino Smart板(物聯網開發板)的光敏電阻,可以推估三種食品添加物殘留量,其結果與快速檢測試紙、吸光值檢測法之結果相符。研究顯示:無須購買昂貴的檢測試紙,運用簡易方便取得的日常生活物品,並結合免費手機APP及物聯網程式,就可以讓一般民眾在家DIY,檢測食物中食品添加物殘留量。

聽酒杯在唱歌-濃度與聲音頻率關係之探討

用沾溼的手指摩擦杯子的邊緣會產生聲音,而且聲音的頻率會隨著杯子的不同,以及杯內所裝入液體的質量及濃度的不同而產生變化。 本實驗是藉由摩擦裝有溶液的杯子產生聲音並探討何種杯子比較適合本實驗之用,以及摩擦所產生聲音的頻率和杯中所裝溶液濃度之間的關係,再用得到的結果來預測和測量溶液的濃度及溶解度的大小。

海洋濕地的倒立舞者~仙后水母對環境之耐受性與趨性探討

特有的水母湖水母消長變化引發我們展開對仙后水母(倒立水母)的研究。本研究對海洋濕地公園水質與水母分佈做調查,並以實驗探討水母對環境因子的耐受性與趨性,結果發現: 仙后水母大多呈現倒立,但會藉傘體收縮游動選擇適合生活的區域;水母分佈受光、水深、含氮鹽、溶氧量等因素影響,對鹽度耐受範圍20ppt~50ppt,對溫度耐受範圍15~35℃,縱切二半可各自再生成個體,橫切後的傘體可和共生的蟲黃藻一起再生成新個體但口腕部則無法再生傘體。黑暗中水母會釋放刺絲胞捕食,長期營養不良的水母會自體分解變小、收縮變慢。中大型水母對光和水深有明顯趨性,傘體收縮率在光照、餵食、淺水區時較快。最後將水母的特性對照濕地環境分析提出仙后水母棲地營造之建議。

探討睡眠剝奪對青少年學習與記憶的影響-以小鼠為模式探討生理、心理與大腦變化

為探討青少年壓力對生活的影響,我們在網路上進行問卷調查,調查12~18歲的青少年對自身所感受到的壓力所進行的自我評估。 統整後,決定以青少年時期之小鼠作為模型,探討睡眠剝奪對青少年學習的影響,並討論男女差異。生理狀態方面得知睡眠剝奪會使體重成長較緩慢,且由曠野實驗發現睡眠剝奪不會大幅影響自主活動量。 學習與記憶方面利用新奇事物測驗測量短期記憶,在公鼠身上可以看到睡眠剝奪會影響公鼠的短期記憶;母鼠在此實驗中控制組與操作組無顯著差異。長期記憶與空間記憶部分利用巴恩斯迷宮測試,發現性別間無顯著差異,各性別控制組與睡眠剝奪組間亦無顯著差異。