学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

超声操控微纳米颗粒的理论及声场设计研究

作　者: 孟龙
导　师: 康雁
学　校: 东北大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 超声辐射力有限元仿真微纳米颗粒药物输送
分类号: R319
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 67次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来,人们提出局部药物输送技术—外场力(超声、光场、磁场等)驱动微纳米颗粒(携带药物的微泡,微纳米药物液滴、固体粒子)定点聚集并释放药物。这类技术能提高目标部位药物浓度,降低药物对全身正常组织的毒副作用,引起了人们的极大关注。而如何利用各种外力场,对微纳米药物颗粒进行有效操控,使其在血流场中能沿着指定路径运动并聚集在目标病灶组织,成为该治疗手段的核心技术之一。在超声给药的过程中主要分为两个过程,首先对微纳米药物进行控制,即将微纳米药物聚集在定点部位,然后将聚集在定点部位的微纳米颗粒击碎,使其释放药物,提高了局部给药的浓度,达到良好的治疗效果。在这个过程中如何将药物聚集在定点部位是一个重点问题,因此本文主要研究了如何设计声场能够定点的聚集微纳米颗粒,如何对微纳米颗粒进行精确的控制。本文首先概述了超声造影剂的发展现状,回顾了超声在治疗和诊断方面的发展,阐述了几种给药的方法。其次,介绍了利用超声控制微纳米颗粒的几种方法,对超声操控微纳米颗粒的理论进行了研究,为后面声场的设计打下基础。然后,利用ANSYS有限元分析软件,建立了一维声场和二维声场的有限元模型,对其声场的特性进行了分析研究。在二维声场中,对装置两边的电极同时施加相同的频率和电压,压电陶瓷同时产生两个方向上的振动,形成了二维声场。通过改变施加在电极上的电压,讨论了其对二维声场分布的影响。最后,设计了一种能够多模态控制微纳米颗粒的装置,该装置即可以形成一维声场又可以形成二维声场。通过改变施加在压电陶瓷上的频率,压电陶瓷的振动模态产生的变化,从而实现对声场模态进行的控制,讨论了频率对声场的影响。利用ANSYS模态分析和谐响应分析对以上实验进行了仿真,得到相应的结果。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 超声造影剂简介  10-13
  1.2 超声在诊断方面的应用  13-15
    1.2.1 脉冲反向成像技术  13-14
    1.2.2 谐波成像  14
    1.2.3 彩色多普勒血流显像  14-15
  1.3 超声在治疗方面的应用  15-17
    1.3.1 药物输送  15-16
    1.3.2 溶栓治疗  16-17
    1.3.3 HIFU治疗肿瘤  17
  1.4 本文所做的主要工作  17-20
第2章几种给药方法  20-28
  2.1 几种给药的方法  20-26
    2.1.1 口服控释系统  20-22
    2.1.2 透皮给药系统  22-24
    2.1.3 靶向给药系统  24-26
  2.2 本章小结  26-28
第3章超声控制微粒的原理及方法  28-42
  3.1 驻波与行波  28-30
    3.1.1 驻波  28-29
    3.1.2 行波  29-30
  3.2 超声辐射力  30-33
  3.3 超声控制微纳米颗粒的几种方法  33-40
    3.3.1 自适应法  33-36
    3.3.2 声镊法  36-39
      3.3.2.1 光镊原理  36-37
      3.3.2.2 声镊原理  37-39
    3.3.3 微机电系统装置  39-40
      3.3.3.1 压力驱动和控制  39
      3.3.3.2 电渗驱动和控制  39-40
  3.4 本章小结  40-42
第4章压电陶瓷材料和压电方程及其参数  42-50
  4.1 压电陶瓷材料  42-43
    4.1.1 电子功能陶瓷  42
    4.1.2 压电陶瓷材料  42-43
  4.2 压电方程及其参数  43-48
    4.2.1 压电效应  43-44
    4.2.2 介电常数  44-45
    4.2.3 弹性常数  45-47
    4.2.4 压电常数  47-48
  4.3 本章小结  48-50
第5章操控微纳米药物颗粒装置模型声场分析  50-74
  5.1 引言  50
  5.2 有限元分析理论基础  50-54
    5.2.1 有限元分析方法  50-52
    5.2.2 ANSYS软件介绍  52-54
  5.3 一维声场仿真  54-57
    5.3.1 理论  54-55
      5.3.1.1 一阶辐射力  54-55
      5.3.1.2 二阶辐射力  55
    5.3.2 装置  55
    5.3.3 仿真结果  55-57
  5.4 二维声场  57-60
    5.4.1 装置  57-58
    5.4.2 广义声场叠加数学模型  58-59
    5.4.3 电压相同频率相同的声场叠加  59-60
    5.4.4 两个频率相同幅值不同的声场叠加  60
  5.5 控制微纳米药物装置声场的设计  60-69
    5.5.1 装置的模态分析  62-66
    5.5.2 装置的声-固耦合模型  66-69
  5.6 声-固耦合模型模态分析的有限元计算  69-71
  5.7 本章小结  71-74
第6章总结与讨论  74-76
  6.1 总结  74
  6.2 讨论  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-82
攻读硕士期间公开发表的论文  82

超声操控微纳米颗粒的理论及声场设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文