【摘要】： 微流體控制系統(tǒng)在生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、化學(xué)分析儀器以及生物化學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用,微泵作為微流體輸出的載體和控制器得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本文通過(guò)模擬腸道蠕動(dòng)的方式,提出了兩種利用形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)式微泵,實(shí)現(xiàn)了從外部進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的差動(dòng)式(蠕動(dòng)Ⅰ型)及從內(nèi)部驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部膨脹式(蠕動(dòng)Ⅱ型)兩種蠕動(dòng)泵。 目前微泵研究領(lǐng)域中還沒(méi)有對(duì)復(fù)合型輸注微泵的研究報(bào)道,已有的其他微泵研究成果也存在驅(qū)動(dòng)電壓高、輸出方式單一等缺點(diǎn)。本文提出了復(fù)合式輸入概念,設(shè)計(jì)的兩種泵均為復(fù)合型的蠕動(dòng)式結(jié)構(gòu),具有低電壓驅(qū)動(dòng)、響應(yīng)速度快和使用安全等特點(diǎn),并且可以根據(jù)需要,通過(guò)調(diào)節(jié)控制信號(hào)來(lái)改變不同液體的輸出流量和比例。 論文首先介紹了蠕動(dòng)式微泵的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析了蠕動(dòng)泵的各種驅(qū)動(dòng)方式及特點(diǎn);其次分別給出了差動(dòng)式及內(nèi)部驅(qū)動(dòng)式兩種蠕動(dòng)式微泵系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案及微泵的各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,分析了兩種蠕動(dòng)泵的工作原理和過(guò)程;第三,根據(jù)兩種蠕動(dòng)泵的不同控制思想,論文分別設(shè)計(jì)了針對(duì)兩種微泵控制系統(tǒng)的硬件控制電路和軟件控制程序;第四,通過(guò)對(duì)微泵內(nèi)流場(chǎng)的理論分析,建立了微泵的數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)仿真給出了微泵輸出流量、壓力的分析結(jié)果;第五,利用流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT對(duì)微泵進(jìn)行內(nèi)流場(chǎng)的可視化仿真研究;最后論文給出了兩個(gè)微泵系統(tǒng)的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)方案,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)分析可知,所設(shè)計(jì)的兩個(gè)微泵系統(tǒng)的泵送效果令人滿(mǎn)意,流量可調(diào)節(jié),蠕動(dòng)Ⅱ型微泵實(shí)現(xiàn)了各通道流體輸出比例的可調(diào)控制,驗(yàn)證了兩種蠕動(dòng)泵結(jié)構(gòu)的可行性和控制的有效性。
【圖文】：

如強(qiáng)心劑、血管活性藥物等，例如，糖尿病人以往都是一次注射較大劑量的胰島素，這不僅造成浪費(fèi)，而且藥效作用時(shí)間也較短。從醫(yī)學(xué)上講，對(duì)于某些疾病而言，往往需要一次性輸入兩到三種藥物，如圖1.1所示，而且合理的控制藥物的供給時(shí)間和供給量能夠?qū)膊〉闹委熎鸬街陵P(guān)重要的作用。微泵作為藥物輸送的載體在這一過(guò)程中要根據(jù)病情的需要來(lái)自主控制藥物的配比與輸出流量，以達(dá)到藥物的合理供給，現(xiàn)有的微泵還存在只能完成對(duì)單一種類(lèi)的液體的輸送的缺點(diǎn)，，無(wú)法滿(mǎn)足生物醫(yī)學(xué)及工業(yè)控制上對(duì)多種不同液體的微量配給和微量輸送。因此極需要一種流量能微量控制的持續(xù)的滴液裝置，這類(lèi)應(yīng)用對(duì)微泵的發(fā)展研究不斷提出更高的要求。圖1.1復(fù)合型微泵系統(tǒng)概念圖

目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)微泵都是單腔或雙腔的往復(fù)運(yùn)動(dòng)式機(jī)械泵，對(duì)于蠕動(dòng)泵的研究成果并不多，所謂蠕動(dòng)式就是模擬一種類(lèi)似于腸道順次蠕動(dòng)輸送食物的方式，如圖1.2所示。蠕動(dòng)動(dòng)作就是利用三個(gè)以上蠕動(dòng)單元的順次收縮或者膨脹進(jìn)行液體的泵送，典型的蠕動(dòng)制動(dòng)方式為101，100，110，010，011，001，3個(gè)連續(xù)的數(shù)字代表3個(gè)閥
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH38

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本文編號(hào)：2606665