2021年

星系的碰撞機制屬星系演化中非常重要的過程，目前研究多以星系質量比、速度等變因如何影響碰撞後星系性質為主。而本研究認為星系旋轉軸角也是影響星系碰撞的重要因素之一，故以SPH模擬螺旋星系旋轉軸角度對星系碰撞結果的影響。分別模擬以角度單變因，以及搭配其他參數之多變因情形。 根據模擬結果，發現兩初始星系在直接碰撞（撞擊參數等於零）時，若以碰撞角、初始角差異近似於0度以及180度時搭配高速低值量比進行碰撞，較能形成低核盤比的橢圓星系。間接碰撞時，若旋轉軸貼近速度軸、兩初始旋轉軸夾角小，以及初始盤面平行等情形下，較能形成低核盤比的螺旋星系。 本研究也發現碰撞後星系長軸分佈聚集於0與180度區域，可用來探討橢圓星系軸向問題。最後，本研究以核盤比作為新式星系碰撞分類標準，建立螺旋星系演化機制的參考。

香杉芝(Antrodia salmonea)是台灣特有的食藥用菇，具抗血癌、抗發炎及抗動脈硬化的功能。我們研究發現，香杉芝發酵液會誘導人類黑色素癌(A2058/A375)細胞毒性；比較香杉芝抗癌活性發現毒殺A2058強於A375細胞。我們亦發現，香杉芝作用黑色素癌(A2058)細胞，會誘導晚期凋亡(Annexin V-PI 雙染法)、Caspase-3增加及PARP裂解;產生自噬酸性囊泡(AVO)、促自噬蛋白LC3-II增加。加入細胞凋亡抑制劑 Z-VAD-FMK及自噬抑制劑3-MA/CQ可保護香杉芝誘導癌細胞死亡。此外，香杉芝會誘導黑色素癌細胞Bax/Bcl-2及Beclin-1/Bcl-2比例增加。推論，香杉芝可同時誘發黑色素癌細胞凋亡(Apoptosis)及自噬性死亡(Autophagy)。香杉芝會誘導黑色素癌細胞活性氧化物(ROS)生成；抗氧化劑N-acetylcysteine可減緩香杉芝對黑色素癌細胞毒殺。推測，香杉芝是透過ROS來殺死黑色素癌細胞。我們亦發現，香杉芝可與抗癌藥物Paclitaxe對黑色素癌細胞產生協同作用(CI<1)。總結，香杉芝發酵液具抗黑色素癌功效，可開發成抗癌的藥品/保健食品。

本研究以維繫現今環境，使人類保有生存優勢為前提，旨在探討於海水面下裝設風扇，藉風扇擾流改變沿岸流所挾帶漂沙之沉積分布，延緩突堤效應造成之負面影響。研究先以煙霧觀測五葉、七葉及九葉風扇擾流情形，再透過水流及螢光沙模擬安平商港外海，取得裝設各風扇後漂沙沉積變化過程。除可用於預測近表層沿岸流沉積外，也可套用於海底恆流。未來期望針對流量、流速與地形坡度等作出量化數據，以求得函數模型。另外，亦期望發展洋流發電、綠色能源等各種應用。

許多長者常因吞嚥功能退化，飲食過程中易引發吸入性肺炎，或是患者手術後吞嚥功能暫時消失。目前台灣社會對這些狀況最易被接受的治療方式是從鼻腔放入一條直達胃部的軟管，俗稱鼻胃管。但是管子本身會造成人體不適，因此許多患者會將管子拔出。管子拔出相對舒適，但當再次將管子放回時，會使病患更加不適。且台灣步入高齡化社會，照護人員短缺，使鼻胃管脫落成為台灣醫療通報事件的榜首。 為了改善這問題，我們設計了一款照護輔助手環，藉由EMG Sensor 來偵測手指動作，搭配3組感應距離不同的RFID讀取器，來偵測手部與鼻胃管接頭距離。當系統認為患者有自拔危險時，便啟動約束裝置，由手環上方彈射出一塊彈性布將手掌全部包住，並同步發出警告聲響及手機訊息。本作品可以避免患者面臨二次插管的窘境，亦能減輕照護者及護理人員的負擔，是長照時代的重要幫手。

圓內接四邊形有一個幾何定理：若圓內接四邊形的兩對角線相互垂直，則連接對角線交點與一邊垂足點的連線過對邊的中點，稱為婆羅摩笈多定理。 我們嘗試將圓內接四邊形推廣至圓內接多邊形的情形，定義其多邊形中若滿足對邊建構原則：「連接兩垂直對角線交點與一邊垂足點的連線過對邊的中點，同時連接同一邊中點的連線垂直於對邊」，則稱此多邊形為婆羅摩笈多多邊形，簡稱B-多邊形。另外定義在圓內接多邊形中，兩相互不垂直的對角線交點若滿足對邊建構原則，則稱為特定多邊形。 本作品中，深入探討婆羅摩笈多定理推廣至圓錐曲線內接四邊形的情形，先推導出圓錐曲線內接正方形的建構條件，顯然此正方形必為B-正方形，此曲線包含七種。接著利用直徑性質推導出拋物線內接四邊形作圖，進而推導出圓錐曲線內接四邊形的二種建構條件，此曲線包含十一種。

此研究主要在開發可包容藥物、可客製化且可黏著在皮膚上的液體繃帶的新方法。我們將脈衝雷射光聚焦於混有光感物質的血清蛋白，利用光化學交聯原理，在玻璃基板上製作出微米尺度的蛋白質膠體。我們先最佳化溶劑、焦距及照射時間。接著利用配有精密移動平台的光學顯微鏡，控制照光位置及照光時間。光學顯微影像清楚呈現膠體之形貌，展現可製作成微米尺度之蛋白質膠體陣列或設計之文字圖案。接著以綠色螢光分子模擬藥物，嘗試製作包容藥物的蛋白質膠體。穿透光影像顯示模擬藥物不會改變膠體之形貌，而綠色螢光影像則證明模擬藥物已保留在蛋白質膠體上。最後我們將蛋白質膠體陣列製作為液體繃帶，並成功將蛋白質膠體轉移且黏於模擬人類皮膚的豬皮上。本研究展現進一步發展為大面積、可客制膠體陣列、可摻入藥物的液體繃帶之可能性。

厭氧生物反應較好氧處理系統，操作成本低、耗能低、少污泥，亦生成甲烷產能，可將污水轉換為能源生成。然而常溫菌(30-40°C)代謝活性陡降於15°C，也降低了COD去除率。因此，厭氧生物系統被應用於長年高溫的熱帶及亞熱帶地區，而非較高緯度地區。厭氧生物反應限制於溫度<15°C的環境如何維持COD去除率，進而導致厭氧系統難以全球廣泛應用。本研究採用額外添加的兩種酵母(Saccharomyces cerevisi 和Saccharomyces pastorianus)，觀察在低溫下可否有效提升厭氧系統溫度。而添加的酵母亦可藉由增加COD去除率，提升氣體產物CO2、CH4之產量。 在本研究中，於低溫控制厭氧生物系統添加酵母試驗 (1)反應槽系統溫度平均增加4.22°C (2) COD去除率增加9.99%，氣相CH4增加2.9%，CO2增加9.7%。於常溫操作添加酵母試驗 (3)氣相CH4增加8.7%，CO2增加6.2%，(4) COD去除率則增加3%。研究結果驗證於低溫及常溫環境，酵母發酵可有效促進酸化反應，進一步影響甲烷生成。而添加酵母於厭氧生物系統的操作，可有效提升COD去除率及甲烷含量。添加酵母於厭氧生物系統之操作有低成本、生成甲烷產能的優點，將可提升在稍高緯度國家的使用優勢。

利用深度學習解決醫學問題一直是受矚目的研究主題。鑒於近期新冠肺炎疫情上升，有關新冠肺炎檢測的研究便成了熱門研究主題。目前，最有效的檢測方法是聚合酶連鎖反應 (PCR)，然而，PCR耗時甚久且有人為誤差。因此，以X光影像圖透過深度學習來診斷並分級是一個有效率且安全的做法。在研究中，我們利用深度學習進行疾病診斷，在五元分類上有相當高的準確率(84.91%)、在COVID-19單獨辨識時得到了極高的準確率(99.35%)、產生出疾病熱區及設計了新的分級系統( X-ray Severity Grading System , XSGS)，並將其用於嚴重程度分類，在不同分級下具有可辨別的差異。

本研究以仿生微飛行器為標的，選擇以蝴蝶為仿生對象，期望妥善發揮其低振翅頻率、高靈敏度等優點，製作拍翼機，並觀測其拍翼動態與流場進行設計改良。 首先對8種蝴蝶進行動態分析，經過拍攝、標點、程式撰寫等步驟分析其飛行動態並呈現在三維空間中，觀察得到拍翼振幅、拍頻、上下拍時間比等數據，作為拍翼機設計之依據。接著以大鳳蝶為設計基礎，使用3D列印並結合生活材料，經過六代的改良，製作出與大鳳蝶拍翼動作相近的拍翼機。最後以PIV可視化技術，使用氧化鋁粉末與綠光雷射紀錄流場的變化，並利用matlab的套件PIVlab進行分析，接著觀察到昆蟲飛行的特色：翼前緣渦旋貼附與夾翼造成的射流。 本研究整合了生物觀察、機械工程、流場分析等領域，並已完成雛形的設計與製作，而我們希望動態與流場分析的數據能夠作為未來改良之依據。

植物病原菌為造成台灣農業生產損害的一大威脅，近年來隨環保意識抬頭，生物防治更顯重要。本研究旨在探討芽孢桿菌FZB42 (Bacillus velezensis FZB42)中，影響對植物病原菌拮抗作用的基因序列，主要選取馬鈴薯瘡痂病菌(Streptomyces scabies PS07)做為本研究植物病原菌的受試對象。 研究中以跳躍子TnYLB-1隨機插入FZB42之基因體，破壞基因的表現能力，並以對峙培養實驗(dual culture experiments)分析其對植物病原菌的抑制圈半徑大小，觀察其拮抗效果的變化，後續以反向聚合酶連鎖反應(Inverse PCR; iPCR)技術確認跳躍子插入所破壞的基因序列，進而探求其對於植物病原菌拮抗的分子機制。 本研究初步篩選出五株FZB42突變株(mutant)，於對峙實驗中分析得知其對S. scabies PS07的拮抗效果較FZB42野生株顯著降低，推測該突變株內受跳躍子插入破壞的基因與其拮抗作用相關。再透過iPCR確認該基因的序列，經資料庫比對，推論此基因最有可能為「可產生蛋白質LoaP以促進菌體內基因簇(difficidin gene cluster)產生抗細菌物質的基因」或「藉光遺傳學控制調控菌體生長的基因」。本研究探究FZB42拮抗病原細菌S. scabies PS07的機制，得證抗細菌基因與芽孢桿菌FZB42拮抗馬鈴薯瘡痂病菌Streptomyces scabies PS07之分子機制具有一定關聯性。 期望透過本研究對此拮抗機制的結果，應用於抑制馬鈴薯瘡痂病菌對作物的威脅，提供未來生物防治領域的參考。