臺北科技大學機電整合研究所學位論文
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血糖計外殼產品常用的材質為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹酯)，因外殼的厚度非常薄，加上製程內在之複雜性，透過射出成型之後容易產生翹曲變形。本論文針對血糖計外殼產品與製程開發機理，使用Moldex3D軟體進行CAE分析，並配合田口方法的實驗設計，深入探討血糖計外殼產品之模具設計與最佳製程參數組合，以獲得最小的翹曲量。首先以L8(27)直交表進行干擾實驗，其次在主實驗中，採用L18(21×37)直交表中的七個三水準做為控制因子。由干擾實驗的因子反應表與因子反應圖得知，塑料溫度與保壓時間為重要的干擾因子，將此二因子合併為複合干擾因子。進一步分析結果顯示，影響翹曲變形的重要因子分別為保壓時間、塑料溫度、與澆口直徑。最後再利用變異數分析(analysis of variations)進行S/N比與品質特性的實驗誤差統合，結果顯示在95%的信心水準之下，影響翹曲變形的重要因子與田口方法的分析結果是吻合的。藉由信賴區間(confidence intervals)的計算，來評估因子效應的誤差，結果也顯示預測值與實驗計算值是足夠接近的，亦即本實驗相當的精確。
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本文以板金單點增量成形法結合孔切削操作探討偏心錐管的製程規劃。偏心錐管的錐面及管端凸緣孔的成形係以等參數螺旋刀具路徑模式之單點增量成形法完成，凸緣成形前的預製孔則以端銑刀切製。本文應用直紋曲面及昆氏曲面法可設計各種偏心斜錐面，並應用其參數曲面方程式資料計算出等參數螺旋成形路徑。本文以碳化鎢成形刀具及以鋁合金、不鏽鋼板材實作加工若干實例結果，錐管表面殘留的螺旋紋路流暢一致而光平，且管端凸緣孔形狀均勻良好，顯示本文提出的製程規劃法適用於板金錐管或偏心錐管的製作。
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一般的輪椅在腳靠組抬升的過程中僅能達到抬升的效果，並沒有考慮到腳靠板與小腿的旋轉中心並不同，造成在旋轉抬升的過程中會使腳踏板壓迫到腳掌，不僅讓使用者腳部感到不舒服，還可能會影響到腳靠組的操作。因此，本研究提出可以在抬升過程中讓腳踏板同步旋轉與伸長的設計，使得腳踏板不會壓迫到腳掌。輪椅腳靠組可分為中置型和側置型兩種，本研究進行側置型腳靠組的機構構想設計，主要是利用顏氏機構構造創新設計的方法，配合數項判斷的規則與限制，總共得到六種可行的新型機構構造。之後，再進一步利用SolidWorks軟體針對其中較佳的四種進行實體設計，並進行升降與伸縮的分析比較及評估，得到最後的一種最佳構造，完成一個以七連桿組設計的單一自由度腳靠組設計。此腳靠機構是以現有的四連桿升降機構搭配額外的桿件，達到腳靠可以伸縮的要求，再以腳靠的運動路徑為依據，利用Solidworks設計軟體的功能進行機構的桿件尺寸合成，腳靠板抬升後可伸長158mm。此一新型腳靠機構已在Solidworks軟體中完成細部零件設計，經過組合進行動態模擬測試及強度分析，初步證實其設計的安全性與可行性。
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本論文在探討企業組織在ISO 9001條文第六章之人力資源(條文6.2)、能力、訓練與認知(條文6.2.2)架構下導入教育訓練的正確觀念。配合TTQS(台灣訓練品質系統)的引用，推導出因素集群分佈及該分佈狀態與ISO 9001精神所提出的PDCA之關聯性。本研究以國內通過ISO 9001認證之企業進行問卷調查，並利用EXCEL 及SPSS統計分析工具進行分析處理。研究結果可將因素集群分為四個類型：第I型為「教育訓練發展各項方案的成果審查」，在PDCA中屬於C(查核)、第II型為「教育訓練的紀錄保存與改善」，在PDCA中屬於A(行動)、第III型為「教育訓練的開發應用」，在PDCA中屬於D(執行)、第IV型為「教育訓練的規劃」，在PDCA中屬於P(計畫)。依據研究結果可知企業對於導入人力資源之能力、訓練與認知的過程與特質，所得到的因素集群分佈，正與ISO 9001所提出PDCA之精神象徵相吻合。
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次世代DNA定序(next generation sequencing)結合了半導體製程等技術，將DNA定序所需花費的時間大幅降低，但仍然需要花費高額資金與需經過一連串繁瑣的程序，因此本研究目標為評估並試著開發出一低成本、不需接合生或標記且可一次定意長片段單股DNA的生物感測晶片來達到DNA定序的目的，概念為使用半導體製程技術製造出微溝槽與微電極結構，再利用介電泳(dielectrophoresis)原理將單壁奈米碳管(single wall carbon nanotube)定位於兩相對應的微電極之間，製作出含有單一通道的奈米碳管場效電晶體(carbon nanotube field effect transistor)，之後再藉由在晶片上方蓋上一層PDMS，製作出一個結合流道與感測電晶體的生物感測晶片，之後將電泳液充滿整個微流道後再注入單股的DNA，利用電泳可操作微分子的原理使其經過單壁奈米碳管的上方，因為DNA上的鹼基與碳管會因為π-π stacking而相互吸引，藉由感測其相互吸引時造成的電訊號的改變，且又因為單壁奈米碳管的最小直徑有在1nm以下，我們將可探討個別鹼基所造成的變化差異來達到定序的效果。
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本論文提出一種利用MEMS壓力計結合COMS電路，將感測訊號直接與讀取電路相接，此訊號處理單元為電容量測單元，因此能夠直接量測及為極微小電容訊號變化。主要目的為偵測高度的壓力。後階段可利用MEMS壓力計陣列形式，以提高不同的壓力感測範圍，以發揮電容感測器的辨識能力，實現可穿戴式（Wearable）或植入式(Implantable)單晶片（SoC）之目的。 由於MEMS壓力感測器在感測壓力時，電容訊號變化約為1fF~100fF等級經由公式推算出微結構的初始電容值和電容變化值，利用讀取電路做偵測。在感測讀取電路方面，採用開關電容(Switched-Capacitor,SC)電路架構，並採用雙相關取樣技術(Correlated Double Sampling,CDS)來減少電路本身的偏移(offset)以及降低放大器本身的雜訊 。為了增加輸出動態量測範圍，在電路增加一可編程增益放大器。本文的晶片是經由TSMC 0.18μm 1P6M CMOS製作，電壓1.8V，在正常運作模式下，功率消耗約為0.7mW。本文完成了一個低雜訊的電容式感測器讀取系統，其電路模擬上解析度可達12bits，約可達到1fF電容變化量的感測靈敏度。
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隨著年齡的增加，新陳代謝與血液流動的能力下降，脂肪會殘留於血管壁而造成動脈的硬化和血管的狹窄，最後導致中風。為改善血管狹窄的問題，支架被設計用來維持血管的開通和幫助血液流通，但支架產生的結構行為會導致血管的再狹窄。透過研究支架的結構行為來改善再狹窄的問題，因此，本文設計八種支架的模型，改變支架的結構參數長、寬、厚度，探討這些參數對支架產生的影響。由結果得知，長度有助於植入過程的靈活性，寬度能降低支架的回縮率，厚度能增加支架的徑向強度與疲勞強度。
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本研究以孫子兵法與TRIZ理論應用於企業產品研發之技法實例，及解決產品設計時的衝突矛盾與取捨問題之思考邏輯與架構，同時建置定性與定向之索引劇本，以方便相關情境呼應使用。依據萃智(TRIZ)技法的理想性評估所得之研究結果，主要在問題解決與發明創新上的突破及引伸，有利具體戰術方法作為，而孫子兵法之研究結果，則主要是在思維策略展開，有利具產品研發時之戰略策取捨，並且兩者間更可相輔相成，發揮更大的綜效，望藉由本研究之案例成果提出可供參考的戰術戰略劇本，以茲企業於產品研發時可用作技術決策之依據。
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近年來隨著積層製造技術的發展與應用，如營建模型、航太業、汽車業、醫療應用與牙科等等，因此所製造出來工件的穩定度顯格外重要。但目前為止所製造出來的產品並無一套標準的檢測制度且材料強度並無一定的規範。而彈性係數值(elastic modulus)與材料之強度有著直接的關係，故本文將針對積層製造之產品進行非破壞檢測，藉由探討彈性係數值，進而瞭解製程中材料硬化過程對產品的影響。 本研究主要利用雷射超音波技術對積層製造之試片進行非破壞性檢測。以雷射為訊號激發源、干涉儀做接收配合步進馬達的方式進行線性掃描，將線性掃描所得到的多個單點時域訊號堆疊成時間與空間的灰階圖，並將灰階圖作快速傅立葉轉換得到實驗頻散關係曲線圖，經由群粒子演算法(Particle Swarm Optimization, PSO)反算系統取得定量之彈性係數值。並透過拉伸試驗所得之彈性係數值驗證雷射超音波實驗的正確性。最後使用遞迴近似勁度矩陣法(recursive asymptotic stiffness matrix method, RASM)模擬導波於多層結構中之波傳行為。以確立積層製造因製程影響導致工件存在之非均質性。
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本研究整合噴擊冷卻與微流道冷卻兩種散熱機制，設計具有三維鰭片結構微流道與噴擊孔之散熱機構。在投影面積為12×14 mm2的散熱器中，建立11條高0.8 mm，寬0.6 mm，長12 mm之微流道，流道底部設有微鰭片，微鰭片高0.3 mm，寬0.2 mm，長度12 mm；並於每片微鰭片上方每隔0.8 mm設直徑0.4 mm，深度0.8 mm之圓孔。本研究工作流體為FC-72，入口飽和溫度為30℃及50℃，入口流量為100~450 ml/min，進行數值模擬與實驗。結果發現，在微流道中增設三維鰭片結構，在單相熱對流時，可增強流場擾動；在雙相熱傳時，三維鰭片形成之氣孔有助於降低成核沸騰所需壁面過熱度；兩種效應皆能提升熱傳性能。本研究在飽和溫度30℃，高流量400ml/min之條件下，可達最高之熱通量為134 W/cm2；在飽和溫度50℃，高流量400ml/min時，有最低之熱阻抗值0.0768 K/W。