臺灣博碩士論文加值系統

本論文係以智慧型氣喘檢測與照護系統之設計與開發為標的，以攜帶式肺活量計與自動型定量藥物吸入器為設計主軸，而攜帶式肺活量計以檢測功能為首要項目；自動型定量吸入器之藥物緩解功能為次要目標來進行開發。再經由結構設計將兩者結合為一攜帶型醫療輔具，利用控制單元整合其肺活量檢測與藥物緩解之功能，並建立一使用者平台，來達到氣喘照護之目標。
本論文於第二章中提出攜帶式肺活量計之功能建立，首先將肺活量計之部件包含為感測器、吹嘴及顯示器，並將其需求統整以供設計參考。在感測器之選用上提出了攜帶式肺活量計應有的設計條件，並以現有之流量感測器評估及選用，最後選擇風速計所用之風扇做為肺活量計之感測器；在吹嘴之部分歸納出現有產品上三項設計因子為導流件、吹嘴形狀及濾網，並利用有限元素分析法找出設計因子之尺寸最佳範圍，導流件軸徑5-14mm、縮口口徑20-29mm及濾網孔徑1mm為最佳範圍值，並依此設計出一款具三因子之整合型吹嘴。
本論文於第三章提出藥物吸入器之功能建立，將藥物吸入器之部件包含為感測裝置、控制器與觸發裝置，並將其需求統整以供設計參考。在感測裝置上，共用肺活量計中的風扇為感測元件，送出吸氣訊號使觸發裝置驅動；而在觸發裝置之設計上以DC馬達為動力源、齒輪組為傳動機構，來達到足以按壓藥罐進行投藥之功效，並能於最佳時間第0-1.1秒內完成投藥動作；最後再將此投藥機構與肺活量計做結構上的整合。
本論文於第四章提出使用者平台之操作流程，以Arduino控制器做為攜帶型醫療輔具與使用者平台連結之核心。並於裝置設計後進行7男3女的檢測實驗，最後得到之結果：FVC誤差值為1.28L、FEV1誤差值為0.28L，而整體檢測之重複性高，證明此系統是為可行之設計。

The purpose of this thesis was to integrate the spirometer and a metered dose inhaler. To build up a user interface by a microcontroller for asthma helthcare testing.
First of all, the portable spirometer had three major parts. One was sensing element, another was blow piece, and the other was monitor. DC-fan was a sensing part that was used to measure the peak expiratory flow (PEF), forced vital capacity(FVC), and forced expiratory volume in one second (FEV1).Otherwise, the computational fluid dynamics (CFD) was used to calculate the optimal size of the blow piece. Second, the metered dose inhaler included two unit, a controller and a trigger device. If the signal of the spirometer such as PEF, FVC, FEV1 were confirmed, the trigger device was drived by DC motor, and the medicine bottle will be pressed.Finally, the results show that the error of FVC is 1.28L and the error of FEV1 is 0.28L.

摘 要
ABSTRACT
謝 誌
目 錄
表 目 錄
圖 目 錄
第一章 緒論
1-1 研究背景
1-2 研究動機與目的
1-3 文獻回顧
1-3-1 氣喘之成因與診斷介紹
1-3-2 肺活量計之檢查標準與設備需求
1-3-3 肺活量計之檢測方法
1-3-4 吸入給藥裝置之介紹
1-3-5 影響吸入給藥有效性之因素
1-3-6 先前研究
1-4 研究架構
第二章 肺活量計之功能建立
2-1 肺活量計之感測裝置
2-1-1 流量感測器之選用評估
2-1-2 肺活量計之結構設計
2-2 肺活量計之吹嘴設計
2-2-1 流場分析之預實驗與驗證
2-2-2 導流件之流場分析
2-2-3 縮口式吹嘴之流場分析
2-2-4 濾網之流場分析
2-2-5 整合型吹嘴之流場分析
第三章 藥物吸入器之功能建立
3-1 感測裝置之設計
3-2 觸發裝置之設計
3-2-1 觸發機構之選用
3-2-2 觸發機構之結果探討
3-3 藥物吸入器與肺活量計之結構整合
第四章 整合測試
4-1 平台建立與控制單元
4-1-1 App應用程式之設計
4-1-2 控制電路之設計
4-2 肺活量計檢測結果之探討
4-2-1 用力呼氣肺活量之探討
4-2-2 用力呼氣1秒量之探討
4-2-3 強制呼氣容積比之探討
4-2-4 尖峰呼氣流量之探討
第五章 結論及未來展望
5-1 結論
5-2 未來展望
參考文獻
附錄一
作者簡介

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