臺北科技大學機電整合研究所學位論文
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本研究係關於單元式快速護欄之研發，首先廣泛蒐集各國之專利文獻，加以分類分析訂定出護欄防護裝置的設計需求，並配合法規進行護欄防護裝置的尺寸合成，護欄防護裝置為單元式的機構並且具有機動性與強度，並能提供屋頂或開口作業人員一防止墜落的安全保護，而本研究經由機構合成得到新的防護裝置，以SoilWorks 2007建構出防護裝置的3D模型，經由Ansys 11.0 完成防護裝置應力分析，考慮防護裝置在各種場合的固定方式來設計固定架，且設計一套測試設備來測試護欄之強度。本研究設計了一新型之護欄防護裝置並能使用在一般可使用膨脹螺絲之施工場合，另外也衍生出其他固定方法。最後完成實體之雛型製作與性能測試，單元式的護欄防護裝置本體其機動性與強度和固定架的性能皆符合設計需求。
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摘要 本研究針對圓編針織機摺布機構之相關文獻與專利公報做詳細分析，並以儲布方式將其分為二大類，探討其優缺點，做為本研究之參考依據。完成分類分析之後，需確立此機構之設計條件，並以滑塊曲柄機構以及布料緩衝區之概念作為基礎，進行純機械式的摺布機設計，再藉由電腦輔助設計軟體進行圓編針織機摺布機構之3D建模與細部設計，將其概念與構思實體化，接下來針對主要結構進行應力分析，驗證所設計之機構強度，最後進行實際的原型製作並進行測試，驗證所設計的機構之功能是否達到設計之需求。
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本研究係有關可變容量機油泵機構之分析與設計，首先針對現有各種可變容量機油泵類型，進行專利公報及文獻背景蒐集，依據所蒐集之文獻將可變容量機油泵機構及作動方式，並加以歸納整理及分析，再根據分析結果作為一新型可變容量機油泵之機構及作動方式的基礎。首先定義出新型可變容量機油泵之設計需求，再依照主要設計需求，構思可變容量機油泵之機構設計。本研究輔以Pro/ENGINEER繪製3D模型，將其概念與構思實體化，並透過Cosmos FloWorks進行流體分析，確認可變容量機油泵機構之流場與流量變化，以作為後續實體生產參考。
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本文提出一操作方便的可伸縮之矩形桌的機構設計，其係於一支撐座上設置桌板、固定板及活動桌板，桌底板及固定板上設置對角線楔形軌道，藉由拉動近似抽屜的內藏桌板，使藏在內部的桌板浮出，並與原有桌板結合後經由其展開或收合的變化達到變換桌面面積的效果。本設計可藉由單一輸入操作而改變桌面面積，達到方便操作之功效。 本研究首先搜尋相關可變形矩形桌的文獻，討論其特性、適用對象及其優缺點，再利用創造性機構設計之方法，系統化地合成出可行之機構，經過設計需求的設立，找出最合適之連桿機構，針對可行機構建立運動分析與機械利益分析之數學模式；使用MSC.ADAMS軟體合成機構之尺寸，求解其最佳化，並藉由Pro/Engineer Wildfire3.0電腦輔助設計軟體，建立其3D Model，再應用Pro/Assembly模組中Mechanism指令之模擬功能，對所設計之機台進行動態模擬，確認伸縮矩形桌於操作過程中無干涉情形發生，接著進行機械利益分析，使創新設計之伸縮矩形桌得到驗證，透過此分析得以了解與確立伸縮矩形桌之可行性與正確性。
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本研究研製一高分子材料及奈米粉末所合成之奈米複合材料，作為可撓式壓力量測感測器。其高分子材料為可流動之膠狀型態及優良柔軟性質，且凝固後具有承受高荷重擠壓而未損壞之特性，其流動之特性可減少於印刷製作過程中之困難度，因此，本研究選用PDMS高分子材料作為感測材料之基材。但由於高分子材料幾乎都為絕緣狀態，因此為了使材料具有導電之特性，本研究根據高分子材料與導電粉末的不同特性，依不同比例摻入進行試驗分析，尋求出最符合壓力感測器之用的導電複合材料，並研製具有可印刷特性之奈米複合材料最佳製程及設計軟性電子之印刷程序，使其可適用於軟性且可撓之陣列式壓力感測系統，並完成測試加以證實其可行性。
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人工牙根已成為局部或全口缺牙患者之重要治療選擇，而植牙之成功與否，骨整合為重要關鍵之一。良好的初始穩定性可提升植體骨整合能力與植牙的存活率。此外，若植體能具有牙周膜韌帶之力學特性，則能夠緩衝咬合力以及賦予植體活動性，其功能與結構就更接近真牙。因此，本研究目的為設計一新型人工牙根可提升植體穩定性，並結合緩衝元素以提供植體活動性。 本研究分為兩大部份，第一部份藉由改變螺紋外形探討植體的穩定性，其中採用的四種植體螺紋外形包括梯形、斜方形、反轉斜方形與方形，藉由觀察植體與齒槽骨之間的相對位移以評估植體的穩定性。第二部份則是加入不同緩衝材料，觀察植體之力學行為，並與一般金屬植體作比較。緩衝材料的部份，則是選用發泡(EFM，EVA)與橡膠(NBR)材料，其材料特性為超彈性體，且應力-應變曲線與自然牙具有類似趨勢。研究中結合穩定性佳的螺紋外形與適當的緩衝體材料，設計新型的人工牙根以供參考。研究結果顯示螺紋外形影響植體初始穩定性，且方形螺紋最為穩固；而緩衝植體的移動性與自然牙相似，然而對於一般金屬植體與緩衝植體對齒槽骨應力分佈並無顯著性地差異。統整以上結果，使用方形的螺紋外形並加入緩衝體設計之新型人工牙根，可以提供植體適當穩定性與活動性。未來此一新型設計之人工牙根必頇再做修改以考慮緩衝體材料之生物相容性及植入口內之可行性。
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多孔隙材料(porous material)為一種含有孔洞分佈所構成的網狀結構之材料。由於此種材料含有孔洞的分佈，造成材料的體積會小於實際緻密的體積，其比值即為孔隙率(porosity)。多孔隙材料的材料係數（密度、彈性模數等）受到孔隙率的影響而變化，因此在檢測中可利用孔隙率之特性作為一種量測的標準。 本研究主要利用理論以及實驗兩種方法，探討不同孔隙率之多孔隙材料板在不同流體環境下藍姆波的波傳行為之頻散關係，並以各種量測途徑取得理論所須之各種材料參數。 理論部份將運用Boeckx所提出的多孔隙平板理論模型作為基礎，以模擬多孔隙材料板在不同孔隙率、不同流體（空氣與水）之藍姆波波傳行為。而實驗部份為利用雷射激發超音波，探頭接收作為量測多孔隙材料板之導波頻散關係的方法。 研究對象為不同多孔隙材料板，如透氣陶瓷材料（氧化鋁）與多孔金屬板（316L不銹鋼），以探討不同材料板、不同孔隙率以及不同流體下各導波之頻散關係。研究結果發現，多孔隙材料之孔隙率對於密度與彈性模數之影響可透過頻散關係呈現，且理論模型與實驗量測之頻散關係結果相當吻合。研究中亦發現改變多孔隙材料板之密度、蒲松比、剪力模數與獨立的孔隙率時，其頻散關係曲線將有偏移現象，對未來可提供為發展超音波量測於多孔隙材料板之重要依據。
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為了實現CMOS-MEMS電磁閥門，最關鍵之技術為製程加工溫度與永磁材料硬磁特性的選擇及利用各種微加工方法將硬磁材料沉積在微結構上，本研究先以黃銅片為基材電鑄硬磁材料鈷鎳錳磷合金並探討電鑄時外加磁場下的磁性質，再將鈷鎳錳磷合金電鑄在CMOS-MEMS標準製程所設計的電磁閥門晶片上，並提出兩種可行方法，其一為利用化學浸鍍鋅(zincating)將晶片上鋁膜置換成鋅，隨後電鑄銅當種子層(seed layer)；另一可行之方法為利用電子束蒸鍍20 nm鈦與200 nm銅當種子層，待電鑄硬磁材料完成後，再進行剝離(lift off)製程，以上兩種製程方法可成功將硬磁材料電鑄在晶片所設計的閥門結構上，晶片面積大小為1.4×1.3 mm2，閥門電鑄面積為0.32 mm2，利用鋅置換後電鑄鈷鎳錳磷硬磁材料經測量磁性質可得，矯頑磁力(coercivity, Hc) 為469 Oe，剩餘磁化強度(remanent magnetization, Mr)為0.14 T，最大磁能積(maximum magnetic product, BHmax )為0.19 MGOe，這些成功的結果可望應用於未來生物感測晶片微流體控制之CMOS-MEMS電磁閥門。
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本研究提出陽極氧化鋁法(anodic aluminum oxide, AAO)與微機電系統(MEMS)整合之技術，並且使用二氧化錫(SnO2)當作氣敏材料(gas-sensitive material)的奈米多孔(nanoporous)氣體感測器。利用陽極氧化鋁技術製作奈米多孔氧化鋁膜，取代易受光學解析度所限之傳統光微影技術，接著以乾蝕刻製程步驟將奈米多孔氧化鋁膜作為遮罩，於二氧化矽表面上形成多孔化結構，並且於其表面沉積奈米級二氧化錫薄膜，使得氣敏材料面積大幅地增加，亦提升氣體感測工作範圍。本研究完成了感測器結構的製作，經由氣體測試驗證了多孔性的表面特性，並且將氣敏材料施加退火(anneal)進行一氧化碳測試，濃度分別為300 ppm、500 ppm與1000 ppm，成功的証實氣體感測器可在相對較低之工作溫度下有較佳的靈敏度。藉由本研究成果，陽極氧化鋁方法技術可應用於智慧型生化感測器，並且提供了未來整合技術之需。
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本論文主要研究可提供多重熱源分佈的陣列式微型加熱板設計方法，並利用微機電系統製程完成微型元件製作。微型加熱板主要包含微型加熱器、溫度感測器、複合介電薄膜層及電熱絕緣薄膜層。微型加熱器的幾何設計可分為蜿蜒、環形、方形及指叉型為主。溫度感測器是由熱阻效應偵測出電阻值變化及決定該材料之溫度係數。複合介電薄膜層則是透過KOH背面濕蝕刻來完成，主要用於避免微型加熱板產生多餘的熱散失及降低功率消耗。基於設計可行性的考量，本文利用ANSYS有限元素分析工具來進行其設計與模擬研究。先對不同幾何設計的微型加熱器進行電熱響應分析，由模擬結果確認方形幾何設計的微型加熱器可在200 mW驅動功率下提供540.16