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无针注射器技术研究

作　者: 赵丽娜
导　师: 顾大强
学　校: 浙江大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 无针注射器产品开发机械设计计算流体力学实验
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

无针注射是利用药液的高速射流进入被注射体内,从而完成注射的技术过程。随着临床需要的推动和科学技术的发展,无针注射器技术呈现出蓬勃发展的态势,美国和欧洲已经有不同类型的商品面世,我国对无针注射的研究刚刚起步,目前还没有针对国内需求的产品上市。本文主要研究的内容如下：1.介绍了国内外已有的无针注射器技术,总结了现有无针注射器的技术指标及研究开发路线；2.进行无针注射器总体方案的设计,根据功能,将无针注射器分为机械结构部分、液压回路部分和电气控制部分,对各部分分析并确定最终采用的方案；3.根据分析及要求细化结构,对关键参数进行理论计算,设计得到产品三维模型,并且简化设计原理样机,验证无针注射器原理的可行性；4.基于前人设计的小孔喷射模型和液体撞击模型,对设计的机器进行仿真,得到对于各个高压空气弹簧的喷射特性分布；5.进行稳定性实验、高速摄像实验、注射仿生材料实验以及离体猪肉注射实验,四个实验层层递进,逐步证实了无针注射器原理样机的稳定性、模型仿真数据与实验数据的吻合度以及注射形态稳定性,并且验证了随着注射动力的增加,注射深度随之增加的结论。本文设计了机械机构、电气控制,对喷射过程进行理论分析,加工调试样机,并开展了多种实验,验证了样机的可行性和可靠性,完成了新产品开发的前期工作,为后续的新产品开发的完善奠定了坚实的基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 研究背景及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-18
    1.2.1 现有主要产品  10-13
    1.2.2 现有的专利技术  13-15
    1.2.3 喷射实验研究  15-18
  1.3 液体动力学理论  18-19
  1.4 研究主要内容与性能指标  19-22
    1.4.1 研究内容及方法  19-20
    1.4.2 现有无针注射器的主要性能指标  20-21
    1.4.3 论文的结构框架  21-22
2 无针注射器总体方案设计  22-35
  2.1 无针注射器机构整体设计  22-23
  2.2 无针注射器机构设计关键问题  23-29
    2.2.1 动力选择  23-24
    2.2.2 药物的自动填充  24-25
    2.2.3 连续注射的实现  25
    2.2.4 注射剂量的选择  25-26
    2.2.5 喷射性能的保证  26-27
    2.2.6 无针注射器的触发  27-28
    2.2.7 微孔的加工  28-29
  2.3 液压回路机构设计  29-33
    2.3.1 液压回路原理分析  29-30
    2.3.2 液压回路设计  30-33
  2.4 电气控制系统设计  33-35
    2.4.1 电路功能分析  33-35
3 无针注射器结构设计  35-52
  3.1 无针注射器结构关键参数的计算  35-43
    3.1.1 驱动电机及滚珠丝杠的选型  35-37
    3.1.2 误差补偿原理和补偿机构  37-39
    3.1.3 液压回路计算与机构设计  39-43
  3.2 无针注射器原理样机设计  43-45
    3.2.1 无针注射器三维模型的建立  43
    3.2.2 无针注射器原理样机的加工与装配  43-45
  3.3 电路设计及测试  45-50
    3.3.1 控制流程图设计  45-49
    3.3.2 电路板设计及布局  49-50
  3.4 无针注射器外观设计  50-52
4 无针注射器喷射液体动力学分析  52-60
  4.1 无针注射器数学模型的建立  52-53
  4.2 空气弹簧力学特性实验  53-55
    4.2.1 实验设备  53
    4.2.2 实验设计  53-54
    4.2.3 实验数据及讨论  54-55
  4.3 无针注射器微孔喷射特性仿真  55-60
5 无针注射器注射性能实验研究  60-76
  5.1 无针注射器稳定性实验  60-65
    5.1.1 实验电路设置  60-61
    5.1.2 实验过程设置  61
    5.1.3 初始实验数据记录  61-63
    5.1.4 实验数据分析  63-64
    5.1.5 实验结果及讨论  64-65
  5.2 高速摄像实验  65-68
    5.2.1 实验设备及实验设计  65
    5.2.2 实验结果及讨论  65-68
  5.3 无针注射器仿生材料实验  68-72
    5.3.1 实验材料  69
    5.3.2 实验设置  69-70
    5.3.3 实验结果  70-72
    5.3.4 实验结论及分析  72
  5.4 离体动物组织注射实验  72-75
    5.4.1 实验方法及设置  72-73
    5.4.2 实验结果及讨论  73-75
  5.5 实验结果和讨论  75-76
6 总结与展望  76-78
  6.1 总结  76
  6.2 展望  76-78
7 致谢  78-79
8 参考文献  79-81

无针注射器技术研究

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