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姓名	鄭文琳(Wen-Lin Cheng)  查詢紙本館藏	畢業系所	機械工程學系
論文名稱	撓性連桿機構於表面電漿共振檢測之應用與設計
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摘要(中)	表面電漿共振檢測法因感應靈敏、檢測時間短與免樣本標記等優勢，廣泛用於物性檢測、溶液濃度檢測與生物檢測領域。目前已有共振角分析、共振波長分析與相位分析等方法可達成檢測功能，其中，共振角分析法已有商業產品可供選購。但此類產品多使用精密旋轉平台、制動器或陣列式感測器達成變動光線入射角之需求，這些元件的使用，均會使整體設備成本提高，而降低市場競爭力與使用機動性。本研究以Hoecken機構作為基本機構型態，使用最佳化方法找出最近似直線運動輸出之機構桿件尺寸，並利用撓性關節概念，設計撓性連桿機構作為動力傳遞平台，達成變動入射光角度之需求。因撓性連桿機構具有可縮小化與低製造成本優點，再配合相關光學元件與制動元件選取，可有效縮小檢測設備尺寸與降低設備成本，增加使用便利性與產品競爭性。再者，由於折射現象會影響表面電漿共振角度分析法之光路，使得檢測點產生光學折射偏差而降低檢測準確度。本研究以最佳化方法找出最佳入射光旋轉點，可有效降低光學折射偏差。
關鍵字(中)	★ 表面電漿共振 ★ 最佳化設計方法 ★ 撓性連桿機構	關鍵字(英)
論文目次	目錄 摘要 I 誌謝 II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 第1章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究背景 1 1.3 論文架構 2 第2章 研究方法 4 2.1 表面電漿共振 4 2.1.1 表面電漿波簡介 4 2.1.2 表面電漿共振檢測法 6 2.2 最佳化設計方法 8 2.2.1 最佳化設計方法簡介 8 2.2.2 單維最佳化設計方法 8 2.2.3 多維最佳化設計方法 11 2.3 撓性連桿機構 14 2.3.1 撓性關節簡介 14 2.3.2 單維撓性關節設計 16 2.3.3 撓性連桿機構設計 19 第3章 降低光學折射偏差之設計 20 3.1 光學折射偏差之原因 20 3.2 設計方法 21 3.2.1 設計參數定義 21 3.2.2 光學折射偏差值關係式 23 3.2.3 設計參數e對偏差值影響之探討 27 3.2.4 設計參數LZ對偏差值影響之探討 28 3.2.5 最佳化求解LZ 30 3.2.6 最佳設計參數值 37 3.3 設計結果 37 第4章 連桿機構型式與尺寸 39 4.1 設計需求 39 4.2 連桿機構型式選定 40 4.2.1 曲柄滑塊機構 40 4.2.2 Hoecken機構 45 4.2.3 機構型式之評選. 49 4.3 連桿機構尺寸設計 50 4.3.1 定義設計參數 50 4.3.2 運動方程式推導 51 4.3.3 運動分析 54 4.3.4 最佳化求解R12與R32 56 4.3.5 最佳設計參數值 64 第5章 撓性連桿機構設計 65 5.1 設計需求 65 5.2 建立模型 67 5.3 有限元素分析 69 5.3.1 邊界條件 69 5.3.2 材料選擇 70 5.3.3 分析處理器 71 5.3.4 分析結果 72 5.4 理論值與有限元素分析結果比較 74 5.5 光學元件與制動元件 75 5.5.1 光學元件與制動元件需求 75 5.5.2 光學元件與制動元件選用 76 5.5.3 光學元件夾持座設計 84 5.6 整體光學檢測設備設計結果 87 第6章 結論與未來展望 89 6.1 結論 89 6.2 未來展望 90 參考文獻 91
參考文獻	參考文獻 1.ACS American Chemical Society, “Product Review: New choices for SPR - Although many surface plasmon resonance instruments are still homebuilt, manufacturers are offering commercial products to fill market niches”, Analytical Chemistry – Columbus, Vol. 72, n. 7, pp. 289A, 2000 2.Texas Instruments, SPREETA analytical sensor, http://www.ti.com/snc/products/sensors/spreeta.htm 3.Kretschmann, E. and Raether, H., “Radiative Decay of Non Radiative Surface Plasmon Excited by Light”, Z. Naturforsch.23 A, pp.2135-2136, 1968 4.何志偉、張君如，表面膜共振技術（SPR）在生物分子親和力分析之應用，光學工程第七十四期，2001 5.Paros, J. M. and Weisbord, L., “How to design flexure hinges”, Journal of Mechanical Design, Vol. 37,pp.151-156, 1965 6.Smith, S. T., Badami, V. G., Dale, J. S., and Xu, Y., “Elliptical flexure hinges”, Review of Scientific Instrument, Vol. 68, n. 3, pp. 1474-1483, 1997 7.Pernette, E., Henein, S., Magnani, I. and Clavel, R., “Design of parallel robots in microrobotics”, Robotica, Vol. 15, n. 4, pp. 417-420, 1997 8.Ryu, J. W., Gweon, D. G. and Moon, K. S., “Optimal design of a flexure hinge based XYθ wafer stage”, Precision Engineering, Vol. 21, pp. 18-28, July, 1997 9.Ryu, J. W., and Gweon, D. G., “Error analysis of a flexure hinge mechanism induced by machining imperfection”, Precision Engineering, Vol. 21, pp. 83-89, November, 1997 10.王永聯，平面微型撓性機械之分析設計與製造，國立成功大學機械工程研究所博士論文，1998 11.Hsiao, F. Z., and Lin, T. W., “Analysis of a novel flexure hinge with three degrees of freedom”, Review of Scientific Instrument, Vol. 72, n. 2, pp. 1565-1573, 2001 12.Lobontiu, N., Paine, J. S. N., O’malley, E., and Samuelson, M., “Parabolic and hyperbolic flexure hinges: flexibility, motion precision and stress characterization based on compliance closed-form equations”, Precision Engineering, Vol. 26, n. 2, pp. 183-192, 2002 13.洪文興，用於微組裝之微爪機構設計與分析之研究，國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文，2003 14.吳東立，並聯式六自由度奈米級微定位平台研製，國立臺灣大學機械工程學研究所碩士論文，2002 15.徐肇辰，便於微組裝之微平台機構設計與分析之研究，國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文，2004 16.吳信璋，以無因次尺寸參數設計一般化撓性接頭以達運動需求之方法，國立中山大學機械與機電工程研究所碩士論文，2004 17.陳珏靜，光波導與表面電漿波整合微機電結構之光電化學感測器研究，逢甲大學自動控制工程學系碩士班碩士論文，2003 18.李朝欽，環境效應對表面電漿共振感測機制之影響，國立成功大學機械工程學系碩士論文，2002 19.顏合駿，非旋轉式表面電漿共振儀之改良與實現，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2004 20.徐業良，工程最佳化設計，國立編譯館，台北，1995 21.William, H. Press, Saul, A. Teukolsky, William, T. Vetterling and Brian, P. Flannery, Numerical Recipes in C, (2nd Edition), New York, Press Syndicate of University of Cambridge, 1992 22.Norton, R. L., Fundamentals of Machine Design, New York, McGraw Hill, 1992 23.游鴻修，奈米定位平台系統鑑別之探討，機械工業雜誌255期，2004 24.EXFO-Burleigh Life Science Products Group, Inchworm motor IW-800 Series, http://www.exfo.com/en/products/ProductsView.asp?Product=187
指導教授	蔡錫錚(Shyi-Jeng Tsai)	審核日期	2005-7-15
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