2016年3月27日

古厝裡教顯微鏡

某單位要辦顯微觀察的生物科學營,找上我協助,地點還很妙,居然是林安泰古厝。由於地點太古怪了,所以我就答應了(XD)。雖然後來發生有些讓我不愉快的事情,不過其實我似乎早有預感。這應該是多年使用email的預感,透過email的文字,我多少能預測出發信者的態度。

教用的是uHandy的顯微鏡,這次是用他們新的教育版本,用貼紙去黏標本就可以觀察了,省去用玻片的一些問題,也因此小小孩也能上手。上課的地點沒有桌子,所以大家取了標本就放在長椅上觀察。
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課程時間大約兩個小時,一開始先教怎麼把鏡頭固定在手機上面,然後才叫他們拿著貼紙去外頭黏花瓣、花粉。下次我想要反過來教,要他們先去黏東西,才教固定鏡頭。

除了看花瓣、花粉以外,當然很多小朋友都會去抓昆蟲來觀察,後來我也拿建明天提供的蜂腳給小朋友看,還有去採池塘裡的水綿讓小朋友採樣,甚至也可以觀察水裡找到的螺,不過方法就要用前鏡頭的倒立顯微鏡方式來看,螺直接放在玻璃載片上,這樣還可以看到螺的齒舌。

看花粉的時候,也教了小朋友一招,可以有暗視野的效果,就是不要讓燈座的光亮起,用另外的燈(手機LED)在玻璃載片外打光,透過玻璃的全反射,提供側邊光源,這樣就可以有非常立體的效果。

2016年3月26日

自製顯微鏡的萊茵貝格多色濾鏡、暗視野濾鏡、斜射濾鏡(Rheinberg, Darkfield and Oblique)

拜網路科技之賜,想看什麼外文書,到Amazon按一下,iPad的Kindle就可以收到電子書了。

這篇的實作來自這本《Your Microscope Hobby: How To Make Multi-colored Filters: Rheinberg, Polarizing, Darkfield and Oblique》,介紹如何自己製作顯微鏡的濾鏡。

先直接看效果吧,我製作了不同濾鏡,然後拍攝百合花粉的顯微照,都是同樣的標本。
花粉02






2016年3月24日

定點天空拍攝計畫

多年前看到日本的定點觀測計畫,然後前幾年又看到公共電視的紀錄片紀錄觀點 - 空襲警報 。紀錄片裡,高雄一位女士定點拍攝天空100天,藉由影像紀錄這一百天的空氣品質。

於是我也想跟著作了,不過沒打算自己拍攝,所以架了電腦和網路攝影機,在外面餐風露宿的,我利用linux的motion來拍攝,設定每10秒拍攝一張640x480的相片。並且想利用無線網路,把拍攝的相片存在Dropbox,即時同步傳回房間裡的電腦。

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DSC05308

不過後來發現這樣有問題,因為整天電腦一直在同步同步...。拍攝十來天之後,就必須先暫時停止了,因為一天就會有8640張照片,10天就會有八萬多張照片,檔案更是好幾G啊。

於是就先把拍攝的照片用隨身碟一個一個接力傳回桌機,開始進行組圖。這是這10天中,每小時一張的成果。
hour


放大一點來看,幾乎每天都是灰矇矇的,不過主要都是低層的雲
hour-1



接著也將每一分鐘拍攝的照片裁切出10x40,然後組出來,因為只要拍十來天,所以畫面就只有這樣小小的。
time1440



把其中早晨的部份擷取出來,本來以為會看到每天天亮的時間點都有規律的增加,結果發現拍攝出來的成果跟想像的不一樣,我猜測是天氣因素導致天色較暗。

time1440-1



進入夜晚的部份也是類似。畫面中有空白的部份,都是剛好那個時間點沒有拍到照片,可能是電腦剛好延遲,所以通常是晚幾秒就有照片了。不過因為數量龐大,就沒有處理了,就用白色部份來填補。

time1440-2

這個是以每橫列720分鐘(12小時)來排列的。中間夾的部份,剛好就是日落後和日出後的天色,春天的時候,想要看看藍色的天空還真是不容易啊。

time720-1


2016年3月20日

小葉欖仁的非結構枝斷裂痕跡

學校大樓後方種了好幾棵小葉欖仁,前幾年的颱風季節前都會把樹截頂(就砍頭啦)
這陣子樹頂都長出很多枝條,可是這些枝條都是屬於非結構枝,因為都是從樹皮長出的芽形成的。

這樣的枝條會造成的危險,最近就看得到了,其中一根枝條斷掉之後,直接由上而下扯掉一條樹皮。

IMAG0366


近看一點,會更明顯。這樣能復原嗎?是可以啦,不過我的觀察經驗是復原要好幾年的時間,才有機會把受損的樹皮包覆住啊。雖然不至於環狀剝皮,可是上頭的枝條多斷幾個,恐怕樹皮也會傷痕累累。
  IMAG0365

魚歪掉,趨光性?

這次某次逛水族館的時候,看到的奇異影像。水族箱放在窗邊(右側為戶外光線),左邊為未開燈的室內(很暗)。結果我看到這群魚游泳時,背側會傾向窗外耶。
魚歪掉

這種景象,讓我想到是不是魚是不是會藉由光線的方向和地球引力,來調整身體的方向?

豬的主動脈-豬黃喉

一位台北的老師,之前寫信來問,他教學生呼吸運動時,買了豬肺來觀察,結果發現一條平行食道和氣管的管子,學生縱切後,發現內壁有一排無法穿透的小孔。問我知不知道是什麼?

陳老師

我看了他給的照片,心想是主動脈。於是想找一些照片給他,結果找一找,找去淘寶了。

豬主動脈,別稱「猪黄喉」,上淘寶去看,滿滿的豬黃喉啊。哪裡賣得多呢?四川哪,麻辣火鍋必備啊,當然賣得多。


其中這張賣家的圖,就可以看到很多小洞

或者google搜圖 aortae,可以看到主動脈的示意圖,例如這張。那些小洞是那些延伸血管

其實台灣都也吃得到,不過名字叫做脆管,前陣子吃麻辣火鍋,忍不住也叫了一盤啊。專吃血管的感覺,不覺得很妙嗎?

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土壤週之土壤巡迴車展示

去年是2015國際土壤年,中興大學土壤環境科學系設計了一台土壤巡迴車,展示土壤相關的科學知識。

等了好久,終於等到在新竹竹蜻蜓綠市集2015/10/17的展示。
有興趣的,可以留意粉絲團的動向
土生土長x土壤巡迴車


去那裡除了學知識外,還順便看實驗裝置。像這個壓克力的實驗裝置,我還蠻感興趣的,以後學生作專題時可以來參考使用的。這是用鋁擠方管作固定,可以看到土壤深處的變化,應該也有機會看到根系。

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另外還有一個鋁擠製作的實驗架,我已經找不到當初拍攝的照片
還好他們的粉絲團裡有照片
https://www.facebook.com/KnowSoil/photos/pb.311057242428980.-2207520000.1458456618./447761555425214/?type=3&theater



展示相當有趣,有興趣的可以看一下相關資料,再看看粉絲團,注意什麼時候會到你的城市附近
https://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/events/c/2/10/1/1207.htm

家鼠毛色的基因決定機制

以下圖片資料是來自去年去東京自然科學博物館時,所拍攝的展板內容。(這是今天看電視的時候,看到電影裡頭有老鼠的畫面閃過去,突然想起自己有拍過老鼠毛色的遺傳資料,過了快一年才整理出來)

這個是家鼠ハツカネズミ(Mus musculus)的毛色多型性跟基因的關係圖

  • 中間的是野生型,顏色不用說,就是褐色那樣子
  • 左上角是黑色型
  • 左下角ヒマラヤ型是喜馬拉雅白化型,但是有端部黑化(acromelanism)的現象,就是身體毛色為白色,而肢體末端,毛色為黑色。
  • 右上角是白色型(白子),實驗室的紅眼小白鼠就是這型
  • 右下角的まだら是斑紋型
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決定毛色的主要基因分別在以下染色體上

  • A基因在2號染色體上-條紋狀(縞模様,しまもよう)
  • B基因在4號染色體上-茶色
  • C基因在7號染色體上-白化
  • D基因在9號染色體上-顏色的深淺
  • S基因在14號染色體-黑白斑紋

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在此針對7號染色體的C基因(白化)來說明,這段是控制製造黑色素的酪氨酸酶(Tyrosinase)

白化型的...沒拍到,308號核苷酸為?,轉譯為Serine(S)。
野生型的308號核苷酸為G,轉譯為 Cysteine(C),1259號核苷酸為A,轉譯為Histidine(H)
喜瑪拉雅白化型的1259號核苷酸為G,轉譯為Arginine(R)

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  • 白化型的,製造出的酪氨酸酶無法和酪氨酸酶正常結合,所以就無法製造黑色素
  • 野生型的,酪氨酸酶正常,黑色素正常,所以就是正常老鼠毛的顏色
  • 喜馬拉雅白化型,這種突變導致產生的酪氨酸酶在高溫時無法和酪氨酸結合,而在低溫時可以結合。結果就是軀幹部的體溫高,所以沒有黑色素,而肢體末端溫度低,就可以產生黑色素

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這是後來上網找的家鼠的Tyrosinase基因序列與蛋白質序列資料庫
基因序列
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/22173
蛋白質序列
http://www.uniprot.org/uniprot/P11344

2016年3月19日

小蟻智慧攝影機的顯微鏡應用

買了一個小蟻智慧攝影機,外型上其實就是一個網路攝影機(webcam),不過內部的功能還真多,就是一個功能很不錯的ipcam

可以用SD卡儲存影像,能夠wifi連網,人在外頭可以直接上網連線看機器拍攝的狀況。


買的這款有紅外線夜視功能,在低光源的情況下,會自動亮起紅外線LED。下面這張照片是用手機拍的,所以看得到紅外線燈,但是肉眼其實是看不到。每次切換夜視和一般功能時,機器會有咖咖兩聲,我猜想是內建紅外線濾光片切換器 (IR-Cut Filter Removable,  ICR),可以自動切換紅外線濾光片。
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拿到機器之後,就先想到能不能應用在顯微鏡上。第一個應用先試試看手機顯微鏡,就把它固定在手機顯微鏡上就可以。
能用嗎?答案是可以,不過解析度比不上手機。試想使用的情境在於想要遠端觀看標本變化情況,同時想要紀錄影像,就可以用這個方式。
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第二個情境,就是作wifi版本的電子目鏡
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方法也好簡單,用黏土把目鏡黏在機器上,然後就變成電子目鏡了,接著插入顯微鏡的鏡筒就行。
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不過想要觀看影像,都是得在有wifi訊號的地方才行,畢竟這個攝影機是透過wifi把影像訊號傳出來的。

這個智慧攝影機還有一個功能,是能夠收音,也能夠播音的。所以如果遠端監控顯微影像時,視野裡的微生物開始說話了,你是能夠聽到的。當然如果你想要對它們喊話,也是可以用手機app作到的(例如人在台北,想要對高雄的草履蟲說話)

製作自己的頭殼與人頭3D模型

既然有了這樣的技術《從斷層掃描的醫學影像,建模出可3D列印的模型檔》,當然就會想要作一下自己的模型囉!

於是就拿了自己的正子掃描的檔案(裡頭也有CT的DICOM)就做了自己的人頭!只要在invesalius取Threshold的時候,是選擇皮膚就可以。然後就照著上面的文章弄一弄,就可以搞一顆自己的3D列印人頭出來了。我想正子掃描這應該是市面最貴的3D掃描機吧,而且有哪種3D掃描機可以掃描出光頭的!
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當然,如果取bone出來作,就可以作一個自己的頭骨模型了,這是從前額45角看下來

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底下看起來很雜亂無章,這當然不是我腦子裡本來就這麼雜亂,而是顱底的結構太複雜,我實在懶得整理,乾脆就直接送去3D列印,所以就會牽絲這麼多,這也讓3D印表機印超久的!
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拿著自己的人頭和頭骨端詳許久,才發現原來自己的後腦杓不對稱啊,左後腦好突出喔。當然左右兩半的腦也大小不同囉。
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乙醛去氫酶的檢測

這是去年引起不少關注眼光的新聞

《基因缺陷 台灣人不是喝酒咖》
http://www.chinatimes.com/newspapers/20150812000389-260114


當我們喝了酒之後,會先由乙醇去氫酶(ADH)代謝成乙醛,再透過乙醛去氫酶(
ALDH)代謝為乙酸。可是台灣人缺乏正常ALDH2的比例很高。以致於喝酒之後,臉就會紅通通,而乙醛的累積也和一些癌症的發生有相關。

這種喝酒臉紅的名稱叫做Asian flush,其實從我們的成語也可以看到,像是「酒酣耳熱」

那麼怎麼知道自己有沒有ALDH2呢?就喝酒看反應就知道了啊,不過我總不能帶國中生喝酒,所以就用新聞裡介紹的方法,拿OK蹦滴酒精,貼上皮膚上,過二十分鐘看反應囉。

第一個班我有記得叫他們帶OK蹦,所以就用OK蹦



後面幾個班我忘記說了,就乾脆拿紗布折小小塊,再用膠帶黏,我學生全部有3個有反應。









亞洲東南沿海的ALDH2缺乏比例特別高啊



圖片來自http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2846302/

是這篇論文《Refined Geographic Distribution of the Oriental ALDH2*504Lys (nee 487Lys) Variant》


本來這種喝酒會臉紅,可以讓個體不會酗酒,因為喝酒喝多會不舒服,所以也不可能喝太多,當然也就不會去酗酒。但是啊,這邊的文化卻有那種「你喝酒臉紅,肝很好喔,來多喝一些」的爛習慣,結果反而多喝酒,甚至有酗酒問題。

建立血型譜系的大家庭活動

這個活動起因是想要黑板列個小家庭血型譜系圖,讓學生試試看來解他們的基因型。不過後來想想,乾脆把出題也丟給學生了。

於是就讓學生兩個兩個一組,給一張白紙,要求設計一個五代(或六代)的大家庭,而人數至少二十人(或三十人),需要包含四種血型的人。而且設計的譜系圖,要符合法律規範。(你知道的,不先講好的話,就會亂結婚...)

出題本身就是種訓練,要知道哪些血型的結合會生出哪些血型。
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出完題(譜系圖)之後,再由另一組來解題。看到不可能生出的血型,就打叉
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解出譜系之後,可以討論幾個問題

  1. 是否看到有隔代遺傳?假設是爺孫表現型都一樣,那麼是否孫子的等位基因就必是從爺爺來?
  2. 第五代或第六代選一人,觀察他的表現型和基因型,是否和第一代相同?第一代的等位基因是否遺傳到第六代?
  3. 我們文化中常聽到的某某某是某偉人的第幾代傳人,計算一下某某某跟偉人有多少比例相同?
  4. 反過來推算所謂祖宗十八代,到底有幾人?(就是這個文章講的《你有多少列祖列宗》)。
  5. 然後這時又很應景,剛好可以談Y染色體的遺傳。《掃墓原來是Y染色體的聚會

2016年3月18日

天空的熱影像

前幾天看到有人用熱像儀拍攝天空,我覺得挺有趣的,所以也跟著拍了一張。

sky熱像

熱像儀中的影像,是不管白天晚上的。就算晚上黑漆漆一片,拿熱像儀看天空,也還是能看到一片片的雲。

因為熱像儀偵測的是紅外線,下圖借用Flir one的圖片
圖片來源:http://www.flir.com/flirone/content/?id=62910


拍了天空就讓我想起,之前看Make雜誌: Technology on Your Time時,看到的一個有趣專題。
Google圖書連結


可惜我一直沒辦法在台灣作,拿紅外線溫度計(低溫要能到-60度C),選一定點,找多次時間測量天頂無雲的天空溫度,然後將多次測量的溫度資料,和NOAA GPS IPW (Integrated Precipitable water,總可降水量)的資料對比,做出指數趨勢線,就可以得到校正公式。可以用平價的紅外線溫度計,量測大氣的主要溫室氣體-水氣的量。
(天頂溫度越高,總可降水量就越多,單位是公分,成指數關係)

為什麼還沒辦法作呢,因為我還沒找到氣象局有IPW的資料庫啊,頂多看到有一些論文取得氣象局和GPS的測站資料,然後計算IPW的資料,但就是沒能看到即時公開的資料。

不知道用雷達回波可不可以拿來作啊
http://www.cwb.gov.tw/V7/observe/radar/index_N.htm?type=1

用iPad來體驗色盲者的不便

教完了人類遺傳與突變,想要更深切的活動,希望讓學生體驗色盲的視覺,並且了解用色彩編碼的訊息,可能造成色盲者的哪些不便,然後尋求改善的方法。

於是我這節課這樣安排,介紹錐狀細胞的感光如何造成色覺,並說明錐狀細胞的缺失,造成色盲的原因。缺失L、M、S這些不同的錐狀細胞,就會造成不同的色盲。缺L就是第一型色盲、缺M是第二型色盲。介紹的這些色盲者,也就是只有二色覺而已(正常色覺則是三色覺)。






APP
正常色覺的人沒有辦法實際感覺到色覺異常看到的色彩,所以就得借助電腦軟體來呈現。過去我還是用網頁的模擬軟體來呈現,不過現在都有行動載具了,App上就有可以用的了。

我使用這個app- 色覺模擬器(Chromatic Vision Simulator),它能夠將畫面即時處理成各種色覺異常看到的畫面。

下載位置
https://play.google.com/store/apps/details?id=asada0.android.cvsimulator&hl=zh_TW
https://itunes.apple.com/tw/app/chromatic-vision-simulator/id389310222?mt=8



讓學生利用這個APP去檢查周遭環境的訊息,是否有不利於色覺異常的,容易讓他們混淆的,有人檢查網站,有人檢查課本,並思考怎麼去改善。

方法也容易,就只要用一台iPad去看另外一台iPad的畫面就可以。
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或是透過iPad去看課本
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左方是正常色覺看到的圖片,右邊是綠色盲看到的。如果老師上課說「各位同學,你們看綠色的線,那條線就代表...」,對於綠色盲的學生,這就是一種困擾啊。
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體檢Pagamo,發現顏色編碼用的很多,以致於色盲者可能分辨不出幾種土地的差異,還有藥水看起來也差不多。
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體檢高工局的路況系統,對色盲者來說,其實看不出來哪一段有塞車耶(畫面裡有一段其實正常色覺看到的是紅色)
color

學生將來都有機會從事設計相關的活動,無論是網頁、美工等設計,設計時都應該要考慮到有那麼一群人需要協助。


除此之外,也走到校園裡,去看看色盲者看到的校園環境
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這裡有個有趣的引子,靈長類出現前的哺乳類,只有兩種錐色素,一種對紫光最敏感,另一種則對長波長的光敏感,只有二色覺而已(用熟悉的話來說,也就是色盲)。那時候哺乳類晝伏夜出,更依賴的是能夠感受明暗的桿狀細胞,畢竟晚上沒什麼光的情況下,看不看得到顏色就沒那麼重要了。

後來一群動物出現基因突變(人和舊世界靈長類的祖先),出現了三色覺,能夠辨識萬綠叢中一點紅,這使得這些動物能更有效率採集果實或是花朵,獲得足夠資源,取得生殖優勢。

簡單的故事說完,就讓學生試著去體驗只有二色覺的哺乳類,能不能在森林裡用視覺搜索出花與果。

純然反射紅光的苞片,對於二色覺的動物來說,和綠葉差不多。
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這個杜鵑花,同時反射藍光和紅光,所以即便L錐狀細胞異常(接收紅色波長),也還是能和背景區別得開。
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後來我去水果攤拍了一下,二色覺要辨識出紅色成熟的水果,真的不容易

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看來色盲很不利啊,可是色盲在某些方面是有優勢的,我找了兩篇研究來看。

僧帽猴有一部份是二色覺,一部分是三色覺,科學家研究哥斯大黎加的某處族群,觀察牠們抓蟲來吃,二色覺的僧帽猴在低光源的情況下,捕捉躲藏在偽裝表面的昆蟲( camouflaged, surface-dwelling insects)特別拿手,不過三色覺的猴子就比較會抓沒有偽裝的昆蟲(embedded, noncamouflaged insects )。
source
Melin AD, Fedigan L, Hiramatsu C, Sendall C, Kawamura S. Effects of colour vision phenotype on insect capture by a free-ranging population of white-faced capuchins (Cebus capucinus). Animal Behaviour 73: 205-214.


另外一研究是針對人類綠色弱(deuteranomaly)的研究,也有類似的優勢結果(不過不是吃蟲啦)。
Colour blindness may have hidden advantages
http://www.nature.com/news/2005/051205/full/news051205-1.html



以下有幾個資源可以參考
這是色弱專用影片,正常色覺的人會看不出有什麼東西,不過色弱的人會看到一系列數字
https://www.youtube.com/watch?v=FyMMi3xUAy4



這兩篇則是科學人的文章,兩篇一起看,更能了解色覺的演化喔
彩色視覺的演化
http://libserver.wlsh.tyc.edu.tw/sa/pdf.file/ch/c087/c087p066.pdf

察顏觀色 鳥類更勝一籌
http://web.nchu.edu.tw/~jlwu/articles/Vision%20of%20Birds.pdf


附帶一提的是,我有學生兩眼看到的顏色居然不太一樣呢,針對光譜上綠色往藍色一點的顏色,一眼看到的比較綠,另外一眼看到是偏黃。

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