2025年

羽毛廢棄物是畜產類廢棄物排名第二大宗，為了提高廢棄羽毛的實用價值與效益，我們利用啤酒酵母菌進行雞羽毛分解。經啤酒酵母分解一個月後的雞毛液肥，含有胺基酸濃度約為0.17 M，是市售肥組的5.67倍。以雞毛液肥灌溉高經濟價值的彩椒及福山萵苣，彩椒果實總質量比市售肥組高出84.6%，果實中含有葡萄糖濃度為23.8%，比市售肥組多出49.7%。碘量法的抗氧化能力試驗中，發現雞毛液肥灌溉的彩椒抗氧化能力比市售肥組高出91.3 %。清除DPPH自由基的能力實驗中，雞毛液肥組的彩椒果實汁液清除自由基能力約是市售肥組的2.82倍。雞毛液肥灌溉的福山萵苣的葉片總質量比市售肥組多出116.2%。可以發現啤酒酵母分解的雞毛液肥，確實可取代市售肥料，當作彩椒及福山萵苣的養分。希望藉此研究能將廢棄雞毛再利用，減少環境負擔，讓農業永續發展。

在現今社會，個人越來越依賴自主學習以提升技能和知識，而舞蹈學習尤其受到關注。然而，在沒有專業指導的情況下，學員往往難以掌握舞蹈動作的細節，也難以清楚地評估自己的表現與標準示範之間的差距。 為了應對這一挑戰，本研究利用人體姿態識別演算法OpenPose，捕捉舞蹈者的關節點。通過這項技術，針對舞蹈的標準動作、力度、流暢度等方面，成功地開發出一款自動評分系統。 通過人體姿態識別技術，我們能夠深入分析舞蹈動作的細節，讓學員與標準舞蹈動作進行比較，以確認學習上的差異。我們希望通過這項研究，學員能在沒有專業指導的情況下，利用網路平台創建更有效且有趣的自主學習環境。

生物時鐘可對生物體的行為與生理造成影響，在探討晝夜節律特徵的差異時，過去研究常侷限於北美大陸的品系，缺少赤道及南半球品系的晝夜節律特徵探討。有鑒於黑腹果蠅在全球各大洲的廣泛分佈，因此我們以黑腹果蠅（近赤道與中高緯度品系）為材料，研究果蠅是否因緯度而有相異的晝夜節律特徵？結果顯示不同緯度的果蠅品系展現出相異的晝夜節律特徵。赤報品系在全暗狀態下仍維持原本光暗12小時的穩定節律，而南北半球的中高緯度品系則具有相似節律特徵，即在全暗狀態下的節律不對齊原本正常光源的穩定節律，其他如活動量、週期、及節律強度等皆有著品系間的差異。更進一步比對實驗中各個品系基因序列，研究發現per和tim在調控區段有許多SNP變異，顯示其與晝夜節律特徵的關係，有助於後續尋找更多造成晝夜節律特徵差異的可能遺傳變異並探討。

本研究報告，從酪梨葉利用柱層分析技術萃取出葉綠素-a、葉綠素-b以及類胡蘿蔔素，用來研究其物理性質以及測量非線性折射率(n2)。 當雷射光束照射在置於比色管中的樣本時，中央軸上的強度最高，導致溶液產生了溫度梯度和折射率梯度。雷射光束穿過溶液後，在屏幕上產生了遠場繞射圖樣。這些繞射圖樣的最大半徑(Rm)和暗條紋的數目(N)隨雷射光的功率(P)、光徑長度 (𝓵)、溶液的熱吸收係數(μ)和溶劑的熱光係數(dn/dT)變化。從N對𝓵和N對P的關係圖中，可以計算出溶液的n2。 在本研究中，從酪梨葉中萃取的色素濃度分別是從菠菜和朱槿葉中萃取色素濃度的4.0倍和3.1倍。更令人驚訝的是測得的n₂ 值比石墨烯大100倍。結果顯示，該樣品具有顯著的非線性折射率，使其成為各種光學開關應用的理想材料。

本研究旨在設計基於毫米波雷達的數位物理實驗系統，用於精確量化彈簧簡諧運動。傳統物理實驗易受肉眼觀察與手動測量的誤差影響，本系統利用24GHz毫米波雷達結合自製電路板，進行即時、無接觸的運動測量。透過設計電路板、撰寫韌體訊號轉換程式，並進行數位數據分析，成功開發了靈敏的毫米波雷達系統。我們利用彈簧簡諧運動實驗驗證了該系統，觀察不同質量砝碼對彈簧運動頻率的影響。實驗結果顯示，考慮彈簧質量後，測量數據與理論結果的均方根誤差從0.62Hz降低至0.35Hz，顯示出系統的高度精確性及穩定性。本研究成功解決了傳統實驗中的量測誤差問題，以毫米波雷達技術實現了精確觀測。開源設計有助於推廣至學校的物理實驗室，為學生提供先進的實驗工具與數據分析經驗。這展示了毫米波雷達在物理實驗中的應用潛力，並為未來教學實驗提供了高效、低成本的解決方案。

本研究探討聲音共振引起腔體開口處氣流噴出的現象。實驗通過揚聲器播放聲音，使固定的錐形瓶產生共振，並改變聲音頻率、聲音強度及腔體參數（體積、瓶口截面積、瓶頸長度）分析氣流的形成原理與機制。腔體非共振情況下，腔體內外氣壓的振幅差較小，且存在相位差，此時開口處並未測得氣流；而在共振時，腔體內氣壓振幅顯著增加，導致開口處出現氣流且流速達到峰值。而流速峰值頻率與腔體幾何參數的關係符合修正後的亥姆霍茲共振公式，其中瓶頸有效長度應為L+1.45D。此外，氣流形態受衝程比L/D影響，當衝程比小於0.1時，氣體噴出後容易被重新吸回腔體，無法形成噴流；而衝程比大於0.4時，噴出氣流形成穩定的不連續渦流環，即合成噴流；在0.1至0.4之間時，氣流形態處於過渡狀態。本研究為聲能轉動能方面提供新的研究途徑，並有進階研究的可能性。

阿茲海默症(AD)是導致失智症的主因，影響全球數千萬人。然而，AD目前的藥物大多昂貴且療效有限。目前已知腦內β類澱粉蛋白(Aβ)斑塊為AD的病理特徵，且大腦清除系統被認為對AD的治療具有重要性。先前研究發現非侵入性迷走神經刺激術(nVNS)增加腦脊髓液循環，但在神經退化疾病中的機制和應用尚不明確。本研究旨在探討nVNS增強大腦清除系統來作為AD新療法之成效，使用Aβ誘導之AD小鼠模型，利用巨視顯微鏡和免疫組織化學染色評估其膠淋巴系統功能，並以新奇事物測試評估認知功能。本研究發現於AD小鼠中，給予nVNS使大腦清除系統之水通道蛋白-4顯著增加、促進膠淋巴系統，進而改善認知功能。本研究首次發現nVNS可通過增強大腦清除系統功能，進而改善AD病理引起的失智症狀，支持nVNS作為AD新療法的可行性。

The human gut microbiome is integral to digestion, overall health, and metabolic disorder imbalances. Recent advancements in fecal microbiota transplantation (FMT) have highlighted the therapeutic promise of restoring healthy gut microbiota in populations with high incidences of diseases. Focusing on fecal DNA samples from healthy Asian individuals, this study examines the potential of novel Akkermansia strains, specifically Akkermansia muciniphila (Z62) and Akkermansia massiliensis (IR119), as next-generation probiotics for mitigating metabolic syndrome. A key aspect of the study is the investigation of short-chain fatty acids (SCFAs), which are produced and play a crucial role in regulating metabolic processes. SCFAs such as butyrate, acetate, and propionate are essential for energy provision to colon cells and exerting anti-inflammatory effects. The methodology involves selecting two Akkermansia strains, analyzing them through 16S rRNA and WGS, evaluating their growth and survival rates under acidic and bile-salt conditions, alongside their cell adhesion capabilities. The study focuses on the production of key short-chain fatty acids (SCFAs) and tryptophan derivatives by bacteria in regulating metabolic processes, as well as their anti-inflammatory effects on colon cells. Through in vitro assays, both strains exhibited survival in acidic/bile-rich conditions, though Z62 demonstrated superior adhesion to Caco-2 cells, suggesting a higher colonization potential. Metabolomic analysis revealed both strains produce SCFAs, including propionic and acetic acids, and indole metabolites, such as indole-3-propionic acid and indole-3-acetic acid, which are known to influence lipid metabolism and insulin sensitivity. In adipocyte cell models, IR119 significantly reduced lipid accumulation, while Z62 increased lipid presence. Furthermore, IR119 reduced pro-inflammatory cytokine levels, including IL-6 and TNF-α, suggesting potential for inflammation mitigation. The future potential of IR119 as a therapeutic probiotic is extraordinary in addressing complex metabolic and inflammatory diseases, which open new avenues for managing chronic inflammatory conditions like type 2 diabetes and cardiovascular disease. Future clinical trials could refine IR119’s efficacy, positioning it as a leading probiotic in preventive and therapeutic contexts.

At the 61st National High School Science Fair of Taiwan, the first-rank paper "The Study of the Largest Area of Inscribed Triangle within the Intersection of two circles" was presented. The authors discussed several properties of maximum area of inscribed triangles within intersection regions of two congruent circles. They only claim their results but without providing a rigorous proof. However, we give a proof by showing the convergence of the iteration of finding the largest height. Subsequently, we offer new methods to approach the problems such as the trigonometric identities, Jensen's Inequality to prove the maximum area of triangles and quadrangles within the intersection region of two congruent circles. Finally, we determined the maximum area for the case of n-gons. We conducted further research and discussion on this issue. In the future, we hope to prove why the maximum area of n-gons within the intersection region of two congruent circles occurs when there are two points on the intersection points of the two circles. We aim similar problems in the three-dimensional space, namely the maximum volume of tetrahedron within the intersection of two unit spheres.

透過親手磨製岩石薄片及礦物比例數據，探討觀音火山熔岩的差異與其差異原因。根據前人研究得知，觀音山經過五次噴發，共有七種不同的火山岩。比對地質圖，尋找各層出露地點共17處，進行田野調查、空拍記錄及樣本採集，並磨製岩石薄片共14片，進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係，符合鮑氏反應序列。從橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩。 並依據新的田野調查資料，修正觀音山的地質圖資；建立火山噴發歷程模擬動畫；製作立體地形模型，以瞭解對地質地貌關係，皆可做為日後觀音山地球科學教育之參考。