111年:呼吸器原理

以流體力學原理控制的呼吸器,最常用來調控吸氣期與吐氣期之間變換的元件(element)為何?

AOr/nor gate
BFlip-flop valve
CBack-pressure switch
DAnd/nand gate

詳細解析

本題觀念:

本題考流體力學(fluidic)原理呼吸器中,用來調控吸氣期與吐氣期之間切換的核心元件。這類呼吸器不使用傳統的機械活動零件,而是利用氣流本身的物理特性(柯恩達效應)來實現「雙穩態」的切換功能,是較早期或特殊設計呼吸器的重要工程原理。

選項分析

A. Or/nor gate:屬於流體邏輯閘,主要用於邏輯運算功能,並非典型用於吸吐氣週期切換的核心元件 — ❌ 錯誤。

B. Flip-flop valve:這類雙穩態流體切換元件利用柯恩達效應(Coanda effect)設計:氣流離開噴嘴後會傾向沿著鄰近曲面貼附流動,形成穩定的「壁面貼附」現象,會持續流向其中一個出口,直到另一側輸入控制訊號使氣流切換貼附到另一出口,且切換後即使控制訊號終止,氣流仍會維持在新的出口,如同電子電路的正反器(flip-flop)記憶特性,這種無活動零件的雙穩態切換機制正好適合用來控制吸氣期與吐氣期之間的來回切換 — ✅ 正確,為官方答案。

C. Back-pressure switch:這是利用背壓變化觸發開關的元件,並非典型用於吸吐氣週期切換的核心流體元件 — ❌ 錯誤。

D. And/nand gate:與選項A同樣屬於流體邏輯閘,用於邏輯運算而非雙穩態切換記憶 — ❌ 錯誤。

答案解析

Flip-flop valve利用柯恩達效應形成的雙穩態氣流切換特性,一

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