臺北科技大學機電整合研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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本研究目的在探討施加不同工作週期(duty cycle, DC)超音波能量並結合靜磁場(static magnetic fields, SMFs)作用，進行超音波微氣泡轉染於基因傳遞效能之研究。利用自行建構一套適用於體外實驗(in vitro)的超音波基因傳遞系統，以超音波微氣泡輔助所產生的穴蝕效應(cavitation)增加細胞膜通透性並促進報導基因pGL3 luciferase進入細胞內，以提高基因傳遞效能。本研究利用銣鐵硼(Nd-Fe-B)磁鐵產生之靜磁場環境，讓細胞於培養過程中曝照靜磁場48小時，實驗中施以不同工作週期及聲壓強度的超音波能量，並加入Artison商用微氣泡(microbubble, MB)作為輔助，將pGL3 luciferase基因傳遞至HAEC (human aortic endothelial cells, 人類主動脈內皮細胞)，觀察各参數間對基因表現量與細胞存活率之影響。實驗結果顯示相對於對照組(control)，單純施加超音波所得到的基因表現量並無明顯增加，但加入微氣泡輔助後則可大幅提升基因傳遞效能，且基因傳遞效能會隨著超音波工作週期的提升而增加。超音波微氣泡轉染配合靜磁場作用之基因表現量皆高於未受靜磁場作用，尤其當超音波聲強於0.3 MI和0.5 MI時，受靜磁場作用後的基因表現量分別增加2.2和1.8倍，於統計分析上有顯著差異；顯示細胞受靜磁場作用後，有助於提升基因傳遞效能。此外，超音波微氣泡輔助有(無)配合靜磁場作用之細胞存活數與對照組相比約減少15 - 25 %，表示微氣泡受超音波作用產生的穴蝕效應可能造成部分細胞死亡，而靜磁場的作用並不會影響細胞數目。
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老年化社會已是現今極具爭議性的議題，由於老年人口不斷增加，助行系統顯得日漸重要。助行系統能夠幫助他們在日常生活中活動，使他們能夠獨立生活並改善生活品質。常見的助行系統包括拐杖，助行器和手杖。其中，拐杖通常用來協助下肢功能障礙的患者進行較長距離移動的一種輔具。由於老人的下肢面臨行動上困難，通常使用助行器或是手杖以幫助他們行走，老人們大多使用這類的輔具來維持平衡，支撐體重，並鍛鍊增強下肢肌肉的力量。除此之外，視障人士也可以使用手杖，來幫助他們探測行走時的路面情況。傳統的助行工具常用來解決老人移動上的問題，因為使用這些傳統輔具運動時需要完全仰賴於使用者施加的力量/力矩，所以它們被歸類為被動式的輔助設備。因此，使用者對一般的助行系統必須具備某些條件，例如足夠的認知能力、良好的視力、判斷力以及耐力；由於老人的身體機能的退化與老化，這些條件難以讓老人使用一般的助行系統。 有鑑於此，本論文目的在於設計並實現一種手杖助行機器人，以自主式移動機器人為基礎的手杖助行機器人，更為該機器人製作了一個雙軸力量感測裝置。該裝置是用以檢測使用者手部施加於手杖握把上之作用力，以檢測出使用者欲移動之方向與速度，並選擇預先規劃的運動路徑後，由運動控制器產生伺服馬達控制命令以控制手杖助行機器人，使其作出使用者施力大小相對應速度的路徑移動，最後並在本文中展示手杖助行機器人基本運動控制之實現成果。
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本研究利用國家晶片系統設計中心所提供之0.18μm 1P6M CMOS-MEMS製程設計及製作一個製作容易、高變化率以及低操作電壓，並且可與CMOS製程相容的微機電可變電容，其主要架構有一左右相對之梳狀電極、彈簧結構之上電極、高介電係數材料以及平板結構之下電極，其動作原理是利用靜電力的方式來驅動一具有高介電係數材料之上電極，當施加電壓於上下電極之後，上電極會向下吸附，並且帶動高介電係數材料向下移動，使得梳狀電極間的介電係數發生變化，已達到電容值可變的目的。
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早年穿鞋子是為了保護腳不受地面尖銳物傷害，隨著時代進步，消費者對鞋子有更多的需求，依據鞋子用途的差異，鞋商推出多樣的產品系列，滿足不同的功能需求，並使用各系列鞋款形式、材質與顏色的變異，滿足消費者的外觀需求，但因為消費者的審美觀不盡相同，消費者對產品外觀難免會有不滿之處，且近年來原物料價格上漲，人力成本提高，這些因素造成鞋業毛利持續下降，為了提升鞋業獲利，並且更加貼近消費者外觀個人化需求，探討大量個人化相關文獻，發現其中有許多值得借鏡之處。 本研究以童鞋做為範例，針對童鞋產品構型分析，劃分產品滿足功能需求所必須之部件，探討部件對外觀之影響，根據客戶需求將部件群集並模組化，制定鞋品各模組之標準化介面，使其可在零售店面快速接合，並分析價值鏈各流程，使影響外觀之流程與客戶互動，提供外觀個人化之服務，消費者將可獲得滿足外觀個人化需求之產品，同時縮短產品前置時間，提升材料共用率，節省企業生產成本。
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本論文主要是進行光催化裂解水製氫奈米太陽能電池之光電極製作、電解液調配與製氫效率分析，光觸媒材料以ZnO、TiO2為主，載體使用ITO玻璃與網狀金屬進行塗佈，在使用ITO玻璃為載體的製作部份，將ZnO、TiO2以自行架設的自動噴霧裝置進行不同層數的噴霧塗佈，部份光電極並添加碳黑，再組成太陽能電池以量測I-V曲線及製氫效率；以網狀金屬為載體部份則將TiO2粉末進行噴霧塗佈、浸泡吸附、電泳吸附等，組成好的太陽能電池一樣進行I-V曲線量測，並觀察是否有氣泡產生。為此，本研究並自製氫氣收集裝置，結果顯示，純TiO2較純ZnO有較好的光電特性，碳黑的添加能有效改善I-V值，另外，不同的奈米粉未堆疊方式對所製作的太陽能電池之裂解水最小電壓有很大的影響，本研究以ITO玻璃為載體及ZnO為基底噴塗20層TiO2有最小裂解水電壓0.37V；以網狀金屬為載體則以Ti網得到最佳的I-V 曲線但卻無氫氣產生。另外，在電解液中添加I能有效的增加電流與電壓。本論文以ITO玻璃為載體及ZnO為基底噴塗20層TiO2為光電極，反電極為碳片，電解液為NaOH添加I進行製氫效率量測，得到 製氫效率每分鐘0.67%。
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本論文主要研究聲電機構裝置，探討薄膜線圈作動方式與磁鐵間的感應電動勢之變化。聲電機構發電裝置乃是應用電磁感應原理，從原理分析磁鐵的磁力分佈以便探討機構設計，機構設計部分主要是薄膜線圈與磁鐵間的架設。不僅在機構設計上需注意磁通量變化的多寡，線圈最佳化分析也極為重要，線圈重量會影響到薄膜的振盪頻率和幅度，因此針對線徑粗細和匝數進行分析，亦探討在相同匝數下，線圈單層與多層的影響。一般聲能回收部份都探討壓電材料的回收效率，本文亦探討以相同機構分析壓電陶瓷的發電效率。一般生活環境中，聲源來自四面八方，既非穩定又是多頻的聲音，因此在效率量測過程中，必須了解聲場為何種性質。本論文量測了實驗空間的聲場並分析其特，探討多頻混音同音量大小和單頻音不同音量大小薄膜線圈振盪情形，分析多頻聲音對效率影響以及薄膜線圈振盪的靈敏度。一般交流發電機無論單相或多相都可進行整流應用，在整流過程中，須注意整流二極體元件本身的功率損耗。本研究工作利用基本電路，自製經過橋式全波整流、濾波、穩壓等基礎電路進行交流轉直流的穩定輸出整流裝置。本研究工作在纏繞線圈方面使用自製自動繞線機進行繞線，利用繼電器搭配電路設計控制馬達進行正反轉，以電源供應器調整電壓大小控制馬達轉速，適用於不同的線徑粗細，成功的節省了繞線時間並提昇工作效率，也大大的節省了許多研究成本。
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績效管理是一套循環的管理過程，包括界定組織績效目標、績效評估、獎懲與反饋改進等範圍。由於研發過程充滿不確定性，研發效益有些又是無形的，使得研發績效不易評估，因此研發及人力資源主管在進行研發績效管理時常遇到諸多問題。 本研究的實施主要分為三個階段，首先透過文獻探討各種研發績效評核方式之優缺點，第二階段則是蒐集各項研發KPI，以探討所得之初步資訊，應用德懷術，透過十一位研發管理專家之多次反覆思考與回饋修正，取得重要研發KPI，第三階段搭配研發管理制度建立研發績效評核量表。在進行各種研發績效評估法文獻彙整後，發現將絕對評量尺度結合定錨式量表，可以讓評估表簡化易於執行評估。而依據重要事件法搭配主管評核及員工自評，據以評核員工績效，員工認同度較高，且避免了A公司於之前評核時，所發生的月暈效應與近因誤差之偏誤。在德懷術KPI問卷調查取得專家共識後，發現在研發部門以「投資報酬率」「新產品獲利率」為最重要之KPI，但投資報酬率關聯太廣，不易釐清與劃分研發部門的貢獻，以A公司而言，產品獲利狀況對應員工所負責研發之產品，可佐證該員工之績效表現。 本論文透過蒐集與整合研發績效評估文獻及各項指標，搭配平衡計分卡架構，將各項指標歸納於財務、顧客、企業內部流程、學習與成長四個構面中，再採用德懷術及個案分析法；以專家群達成共識之重要指標，做為建立績效衡量系統之依據，並從A公司個案之角度兼顧理論及實務，設計一種明確的、可操作的績效評估系統，提升研發與設計部門之效率，比傳統僅著重於評估投入、過程、產出指標的方式，更兼顧了人員的成長與發展，故評核較為全面。
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電子產業向來都是扮演著台灣產業向前邁進的龍頭，其中近年來電子書相關領域應用已逐步走入生活化，成為全球新一波數位化趨勢下的新藍海，而其所用的電子紙則可大幅減少紙張用量與能源損耗和廢棄物處理負擔，堪稱革命性的產物。 因此本研究對電子紙的掘起做深入的探討，瞭解e化知識內容的傳播為何? 並分析e化後所衍生出的數位內容，應用平台，版權問題，與使用者的便利性，產品成熟度是否符合使用者需求，以及國內電子紙如何做到技術創新與克服技術瓶頸等問題之研究，與電子紙技術不斷升級，未來的競爭也越來越激烈，激勵國內產業對此領域的發展，更趨一步與國家發展計畫之重要產業，其掌握多少關鍵技術亦是本研究深入討論之議題，此外本研究就各企業在電子紙產業的供應鏈關係，得知電子紙技術和電子書應用被視為是帶動國內外電子產業新商機重要一環。 電子紙應用範圍相當廣泛，可應用於電子書、電子雜誌與報紙、手機、電子標籤、數位電子看板及廣告顯示、智慧與信用卡、攜帶型記憶儲存裝置、衣服、其它各類應用等領域為新一代的科技產業。 本研究方法可分為兩方面，一、使用「個案分析法」，二、對產研單位做「專家會議與深度訪談法」從議題交談中找出如何運用技術創新，對電子紙做出何種貢獻，目前所需面對的各種問題，無論從軟體格式、應用平台相容性、數位內容、硬體設備廠、市場應用面等，將所研究之成果，提供相關企業有意投入電子紙產業領域，詳述其技術創新與突破與應用。
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電子書是近年來眾人所矚目的產品，所引爆的閱讀革命可能是繼個人電腦與網際網路後最大宗應用。但也有許多待解決之問題，因此本研究以電子書閱讀器為基礎，分別就研發策略與市場定位做深入的探討，並利用專家訪談與個案分析的方式，試圖釐清電子書閱讀器的未來發展，帶給電子書產業策略性的建議。研究方法將從供給端與需求端兩個面向做探討，並從資訊業者的角度來闡述電子閱讀器業界發展看法與因應之道，從中了解如何掌握電子書產業與電子書閱讀器研發策略。據此，可了解電子書閱讀器的市場概況，並從電子閱讀器個案公司進一步分析市場機會與未來發展定位，最後從各個案公司中找出電子書產業發展與市場之參考。研究結果指出，內容是電子書閱讀器成功的關鍵因素之一，其內容對使用者的有用性將高過操作介面的簡易以及消費者知覺風險的影響，而硬體未來也將朝向彩色、軟性材質與觸控及UI設計的方向走，此外針對不同市場區隔差異化的研發策略是必然的考慮因數。iPad平版電腦若數位內容進化而電子書無跟上此趨勢則將對電子書閱讀器將造成重大影響，電子書閱讀器的市場方向將無法像平板電腦涵蓋面那麼廣，從市場角度來說，電子書閱讀器勢必要有更大突破才能與之抗衡。
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迴路式熱管為一種以熱管與均熱板為理論基礎的兩相變化熱導的被動式冷卻系統，其相對於傳統熱管更具有高熱傳量、傳輸距離長與低熱阻的表現，在電子科技冷卻上與其它散熱應用上皆持續成為重要的研發重點與發展空間。平版型迴路式熱管的設計可直接與發熱元件貼覆，但於啟動過程中，系統中的工作流體到達重新分布，會發生如蒸發、冷凝、沸騰等相變化現象，使得系統各元件熱流狀態極不穩定。操作過程中也因為沸騰汽泡與熱洩漏等原因，影響了系統的穩定度。故迴路式熱管的啟動與操作穩定一直是各界研究之目標。 本研究中使用兩種不同粒徑、不同材料之粉末，以刮刀成型法方式製成粗坯並燒結，製成平板型迴路式熱板之複合毛細微結構。在主微結構部份以400網目銅粉末燒結使其具有較大的毛細力與較好之熱傳量，次結構以150網目鎳粉製作，其具有良好的滲透率與較低熱傳導係數值阻擋補償室受熱影響。利用刮刀成型後之粗坯可進行單次直接燒結於平板型迴路式熱管下蓋，降低製程中之誤差。實驗中分別注水6.2g、8.6g及10.6g並量測其性能。分析測試結果呈現，此研究設計之迴路式熱管在操作循環中並無明顯的會影響元件之熱振盪，並且不受傾斜角度影響，於注水量為6.2g時有最佳的效能表現，最低熱阻值為0.21℃/W。另外對補償室額外散熱時，有助於增加操作穩定性與降低整體熱阻。