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用羽毛鋪成的火車軌道

科景_96
・2011/02/09 ・806字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 515 ・六年級
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Original publish date:Nov 27, 2004

編輯 JR 報導

科學家認為高速火車可以滑行在羽毛鋪成的軌道上。

紐約市立大學科學家Qianhong Wu的研究小組,在探討滑雪的摩擦力問題時,產生了這個構想。一般認為,積雪表面存在的液態水層,會降低滑雪時的摩擦力;並且當雪橇滑過積雪時,也會擠壓出原填充在下方雪冰晶孔隙中的空氣,這些氣體亦能造成向上的壓力作用在雪橇上,使雪橇就像滑行在氣墊上、大幅降低摩擦力。紐約市立大學科學家們設計儀器測量壓縮雪時產生的壓力大小,實驗結果發表在Physical Review Letters期刊上。

研究小組將雪裝填在圓柱體中、並用活塞壓縮,測量產生的壓力。結果發現在壓縮後1~1.5秒左右,氣體傾瀉而出壓力驟增, 再經0.5秒後,冰晶孔隙間中氣體擠壓殆盡,因此壓力又下降至零。這可以用來解釋:只要滑雪者滑得夠快,即使行經蓬鬆積雪時也不會下陷。他們進一步以具有蓬鬆、多孔特質的羽毛取代雪來測試,根據實驗結果推算,若以寬2公尺、下方裝填10公分厚羽毛的平台取代火車軌道,可以支持一節長25公尺、50公噸重的火車幾乎毫無摩擦力地滑行在平台上,不過,必須是以超過時速136公里的速度前進才行。

因此,若要滑行火車能載客服務,還有不少問題需要克服,首先火車的底盤構造要重新設計如附圖;火車軌道也並非完全棄置不用,因為在火車啟動、或速度不夠快時,還是需要用車輪支撐重量、加速,所以車輪必須可以伸縮自如,當用才用;而且拿羽毛來鋪軌道實在不便宜,需要尋找其它的替代材料。看來滑行火車想要公開上市,前途困難重重,倒是科學家們仍然躍躍欲試,想造個原型出來,就讓我們拭目以待。

原始論文: Wu Q., Andreopoulos Y., Weinbaum S., From Red Cells to Snowboarding: A New Concept for a Train Track, Phys. Rev. Lett., 93. 194501

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Oct 02, 2010] 企鵝的老祖宗

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  • 文章難易度
    科景_96
    426 篇文章 ・ 7 位粉絲
    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。

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    【suno AI】五音不全也沒關係,讓 AI 幫你唱歌!這些 AI 是怎麼做到音樂生成的?
    泛科學院_96
    ・2024/04/18 ・459字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

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    泛科學院_96
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    我是泛科學院的AJ,有15年的軟體測試與電腦教育經驗,善於協助偏鄉NPO提升資訊能力,以Maker角度用發明解決身邊大小問題。與你分享人工智慧相關應用,每週更新兩集,讓我們帶你進入科技與創新的奇妙世界,為未來開啟無限可能!

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    降低罹癌風險這樣做!肝癌預防、晚期治療一把罩
    careonline_96
    ・2024/04/17 ・2301字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    罹癌就得放棄工作?晚期肝癌口服標靶藥助彈性兼顧工作與生活!晚期肝癌治療圖文懶人包

    台灣肝癌每年約有上萬名新確診的肝癌個案,其中又以 45 歲以上、具備勞動生產力的族群佔多數 。而肝癌因早期症狀不明顯,直到腫瘤較大才可能出現腹脹、腹痛、黃疸等症狀,等到確診肝癌時已有約三成患者為不適合手術治療的晚期〔1〕,且疾病惡化速度快〔2〕。臺大醫院癌症微創中心黃凱文主任指出,根據最新的癌症登記報告,110 年新增的罹病數中 45 歲以上男性近七成〔1〕。可見對於勞動階級的威脅之大,罹病後可能嚴重他們的生活與生計。

    發現時為時已晚的肝癌

    晚期肝癌新藥藏自費風險,健保申請成功率不到五成

    針對早期肝癌,一般會先評估進行手術治療。黃凱文醫師說明,中晚期肝癌除了使用手術局部治療外,若病人的狀況許可,還可進行全身性藥物治療,包括標靶藥物、免疫藥物等。晚期肝癌的健保用藥中,目前有一線藥物三種藥物,病人只要符合相關條件,醫師便會協助申請使用,其中有一項是新通過的標靶加免疫藥物的免疫治療組合〔3〕

    然而最新的藥物並不一定對病患就是最好的藥物。黃凱文醫師提醒:「目前健保規定三種藥物中只能擇一給付,倘若治療效果不明顯想改用其他藥物,接下來病人有可能要自費使用。」而新藥標靶加免疫的治療組合,相對於另外兩款藥物,健保給付條件較嚴格,如果半年內腫瘤沒有持續縮小,健保便不再給付〔4〕。若要自費繼續使用,經濟負擔就相當沉重。

    「就我個人的經驗而言,第一次申請新藥大約只有四成晚期病人可以滿足健保給付條件,而後續第二、三次申請中,目前僅有一半病人能夠續用新藥。」對於健保續用狀況,黃凱文醫師如此分享。

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    晚期肝癌治療解析

    選擇適合的治療方式,穩定用藥維持生活品質

    健保通過新藥後,肝癌治療選擇增加,黃凱文醫師指出,標靶加免疫的治療組合與口服標靶藥物的反應率、治療成效相近,不過標靶加免疫的治療組合採用針劑注射,病人需要每三週回診接受治療;而口服標靶藥,只要在家服藥每日一到兩次,病人無需每月來回跑醫院,回診次數相對少很多,對生活及工作影響也較小。

    現階段晚期肝癌的治療,標靶藥物與免疫藥物都能發揮治療成效。在這些治療選項中並沒有絕對較好的選擇,重點在於適不適合。黃凱文醫師說明,醫師都會與家屬、病人詳細討論。綜合考量,每個人的健康狀況、家庭環境、經濟考量後,共同決策選擇合適的藥物。

    由於肝癌早期沒有症狀,具有危險因子的民眾一定要定期追蹤檢查,早期發現、早期治療能夠達到較佳的預後。黃凱文醫師提醒,B 型肝炎或 C 型肝炎帶原者應該及早接受治療,現在已有成效卓越的抗病毒藥物,能夠避免肝臟持續發炎,降低罹癌風險。若確診中晚期肝癌,請不要灰心。黃凱文醫師說,肝癌的治療藥物持續在進步,治療選擇也越來越多。病人只要和醫療團隊密切配合,按部就班接受治療,便有機會達到長期存活!

    降低肝癌風險

    筆記重點整理

    一、 肝癌初期大多沒有症狀,在台灣,新增的肝癌個案中約三成肝癌患者在確定診斷時便是中晚期肝癌,不適合接受手術治療。肝癌的危險因子有很多,包括病毒性肝炎(如 B 型肝炎、C 型肝炎)、肝硬化、脂肪肝、體重過重、酒精性肝炎、抽菸、黃麴毒素、家族病史等。

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    二、 針對早期肝癌,一般會先評估進行手術或消融治療。而中晚期肝癌,除了使用手術局部治療外,若病人的狀況許可,還可進行全身性藥物治療,包括標靶藥物、免疫藥物等。

    三、 標靶加免疫的治療組合與口服標靶藥物的反應率、治療成效相近,不過標靶加免疫的治療組合採用針劑注射,病人需要每三周回診接受治療,而口服標靶藥,只要在家服藥每日一到兩次,有助減少回診次數,對生活與工作的影響較小。

    四、 新藥的健保給付條件相對較嚴苛,如果半年內腫瘤沒有持續縮小,健保便不再給付,患者需要自費使用藥物。

    五、 現階段晚期肝癌的治療,標靶藥物與免疫藥物都能發揮治療成效。在這些治療選項中並沒有絕對較好的選擇,重點在於適合患者個人的狀況。

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    參考資料

    1. 衛生福利部 110 年癌症登記報告
    2. Nathani, P., Gopal, P., Rich, N., Yopp, A., Yokoo, T., John, B., Marrero, J., Parikh, N., & Singal, A. G. (2021). Hepatocellular carcinoma tumour volume doubling time: a systematic review and meta-analysis. Gut, 70(2), 401–407. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2020-321040
    3. 衛生福利部 全民健康保險藥物給付項目及支付標準共同擬訂會議藥品部分第 62 次會議紀錄
    4. 衛生福利部 藥品給付規定

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    careonline_96
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    少了目鏡的數位顯微鏡
    顯微觀點_96
    ・2024/04/16 ・1996字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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    本文轉載自顯微觀點

    顯微鏡在觀察微小物體上發揮非常重要的作用,但傳統光學顯微鏡通常愈將倍率放大,景深就愈淺,在觀察立體的生物標本或是組織切片,觀察者無論怎樣調焦,依然無法獲得完全清晰的圖片。數位顯微鏡便能解決這樣的問題。

    數位顯微鏡和光學顯微鏡最大的差異在於觀察方式。數位顯微鏡不像傳統顯微鏡透過目鏡來觀察,而是使用數位相機獲取畫面,再將即時畫面投影到連接的電腦螢幕。

    三要件組成數位顯微鏡

    數位顯微鏡結合了傳統光學顯微鏡、數位多媒體和數位處理技術,其成像系統通常包括三個模組:顯微鏡光學模組、資料擷取模組、數位影像處理和軟體控制模組。

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    顯微鏡光學模組執行顯微成像的功能,將欲觀察的樣本影像聚焦。一旦聚焦,資料擷取模組就會將影像以數位格式儲存在感光元件,如 CCD(電荷耦合裝置‍)或 CMOS‍(互補式金氧半導體),再透過 USB 或其他介面傳輸到電腦儲存裝置。

    軟體控制模組則是整個數位顯微鏡系統的核心,可即時控制、優化擷取的影像,並加以處理、分析測量。尤其隨著功能更強大的電腦出現,數位顯微影像可以得到更有效和高效的處理,例如可以取代手動計數功能,或是快速推疊或拼接影像。

    公式

    Dtot 表示景深,λ 是照明光的波長,n 是物鏡至觀察物體間介質的折射率,NA 是物鏡的數值孔徑

    e 是放置在顯微鏡物鏡圖像中,可分辨的最小距離,M 是橫向總放大倍率

    從公式可以看到,景深和總放大倍率幾乎成反比。而以過去難以同時兼備的高倍率和大景深來說,使用顯微鏡調整焦點,搜尋並到達分佈在不同深度的樣本後,再以數位成像設備捕捉分佈在這些深度的所有清晰影像,傳輸到電腦就能產生高品質、清晰的影像。

    另外,也可結合雷射和共軛焦顯微鏡觀察不同深度的橫斷切面影像,再利用電腦影像處理和 3D 重建演算法,便能可以獲得高解析度的立體輪廓,進而觀察複雜的細胞骨架、染色體、細胞器和細胞膜。

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    數位顯微鏡的電腦即時處理也常應用在動態或活體(in vivo)檢測的研究中,例如細胞膜潛在變化、藥物進入組織或細胞膜的過程等。

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    數位顯微鏡的倍率計算

    傳統顯微鏡的總放大倍率為目鏡倍率 x 物鏡倍率,既然數位顯微鏡拿掉了目鏡改以數位相機、電腦取代,該如何計算總放大倍率呢?

    數位顯微鏡除了光學放大倍率,還必須考慮數位放大倍率,因此總放大倍率=光學放大倍率 x 數位放大倍率

    • 光學放大倍率:物鏡放大倍率 x C 型轉接環放大倍率

    由於連接顯微鏡和相機通常有一個 C 型轉接環(C-mount),且內建鏡頭。因此必須先將物鏡放大倍率乘以轉接環的放大倍率。

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    • 數位放大倍率=螢幕(顯示器)尺寸/感光元件尺寸

    數位放大倍率必須考慮的元素有螢幕和感光元件。通常螢幕的對角線尺寸以英吋為單位,因此必須先將測量值轉換為毫米(mm);以 19 吋顯示器為例,其對角線測量值則為 19 吋 x 25.4=482.6 (mm)。

    感光元件尺寸同樣以對角線的測量值來計算。以 1” 的晶片來說,其對角線測量值為 16(mm)。

    感光元件規格(英吋)對角線
    1″12.89.316
    2/3″8.86.611
    1/1.8″7.25.49
    1/2″6.44.88
    1/2.5″5.84.37
    1/3″4.83.66
    1/4″3.22.44

    因此若以 10X 的物鏡搭配 0.67X 的 C 型轉接環,變焦 5X 後使用 2/3”CMOS 攝錄器拍攝並投影在 24 吋螢幕上。此時總放大倍率為:10 X 0.67 X 5 X 24 X 25.4 / 11 = 1856.5 (倍)

    不過,隨著技術的不斷進步,數位顯微鏡和光學顯微鏡間的界限變得越來越模糊,有些數位顯微鏡採用更多光學元件,光學顯微鏡也採用了數位相機技術;相信打破藩籬的那一天指日可待。

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    查看原始文章

    參考資料

    1. Digital vs. Optical Microscopes: An In-Depth Comparison
    2. How to Calculate Microscope On-Screen Magnification
    3. Chen, X., Zheng, B., & Liu, H. (2011). Optical and digital microscopic imaging techniques and applications in pathology. Analytical cellular pathology (Amsterdam)34(1-2), 5–18.

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    顯微觀點_96
    3 篇文章 ・ 1 位粉絲
    從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。