學位論文

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Subject: search.filters.subject.Finite element method

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    超精密定位平台撓性結構之研究
    (2009) 范功達; Gong Da Fan
    摘要 現今位移平台大部分以四組壓電塊控制三個自由度較為廣泛，若減少一組壓電塊來控制三個自由度且不降低原有功能，必能減少成本開銷，故本研究以一組壓電塊控制一軸自由度為目標，且參考各類之論文不難發現以旋轉定位平台幾乎都是使用兩組壓電塊來達成旋轉定位平台之功能。故本研究以旋轉定位平台之分析為主軸，是以槓桿原理固定端與施力端來設計旋轉定位平台，施加電壓於壓電材料使旋轉定位平台之結構變形產生位移，並用田口方法決定位移平台最佳尺寸達成定位精度。 本研究將奈米定位平台的分析與設計結果應用於光學領域上。用田口式和有限元素分析來得之設計尺寸，實作出旋轉定位平台，並以兩種方式搭配作檢測： 1.給予某一定電壓，使壓電塊產生形變，將感測信號傳至回饋式功率放大器，從而得知所產生的位移。 2.藉由麥克森干涉系統以干涉條紋可以得知位移量。 檢測結果與模擬數據吻合。 關鍵詞：精密定位平台，撓性結構、田口方法、有限元素分析。
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    設計與製作微流體螺旋結構元件應用於細胞顆粒捕捉之研究
    (2017) 潘昱辰; Pan, Yu-Chen
    本研究主要設計與製作微流體螺旋結構元件(Microfluidic spiral structure device)於細胞顆粒(Cell particles)行為之探討，以有限元素法(Finite element method, FEM)分析不同設計的微流體幾何結構元件，包括分散(Separation)、聚集(Aggregation)與渦流溢放(Vortex shedding)流場行為及特性。本研究於微流體元件結構分析重點分為三部份：在第一部份單螺旋式微流體結構中，該微流道設計寬度300 μm、環(Loop)間距450 μm與深寬比(h/w) 0.167條件下，產生迪安流(Dean flow)之擺甩運動，並進行相異尺寸細胞顆粒相對位置之研究，其顆粒分散的位置距離微流道內壁面(Inner)分別為55 ± 25 μm (粒徑: 18 μm) 及155 ± 55 μm (粒徑: 5 μm)。第二部份為非對稱式三道分叉流道，為導引分離後不同大小之細胞顆粒至指定微流道元件中，該設計顯示在設計寬度分別為95 μm及120 μm下，針對大/小細胞顆粒導引效率分別為90±1.84%及93±0.79%，以達到分離後即時篩選之效果。第三部份為設計I型柱狀、圓形柱狀以及混合柱狀之微流體結構，為了降低細胞顆粒在微流體系統中之流速，以增加碰撞柱狀結構的機率及聚集調控，達到即時偵測和原位捕捉的能力。本實驗結果顯示以相同流速 1.83 × 10-5 m/s下，細胞顆粒環繞在混合柱狀微流體結構旁之時間達19 sec，相較於I型柱狀與圓形柱狀結構其停留時間提升44%。進一步，本實驗亦以軟微影技術(Soft lithography)製作微流體元件，並投入聚甲基丙烯酸甲酯(Poly methyl methacrylate, PMMA)之微米尺度顆粒，結果顯示實際與模擬顆粒數據於分散效果可達到82%，其聚集效果與模擬數據提升20%。本研究證實了單螺旋式及柱狀結構設計，會有助於提升不同大小之細胞顆粒分散與聚集效果，亦能應用於生物晶片細胞捕抓設計，將能在生醫微流體檢測研究給予重要參考。