【摘要】： 作為微機械流體系統(tǒng)的重要分支,壓電驅(qū)動式微型泵的研究受到各國研究人員的關(guān)注。對其所開展的研究不僅具有重要的學(xué)術(shù)價值,而且在生物、制藥、化學(xué)分析、電子器件冷卻等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文在簡要闡述壓電驅(qū)動基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)之上,利用解析法、有限元分析法及實驗測試方法對單晶片壓電振子的靜態(tài)、動態(tài)特性進(jìn)行了較為深入的分析和研究。提出了壓電振子優(yōu)化設(shè)計的具體方案,為今后設(shè)計高性能壓電泵提供了理論依據(jù)。 對懸臂梁式單向閥的靜態(tài)、動態(tài)過流特性進(jìn)行了理論分析;建立了壓電泵的工作模型,并結(jié)合模型對壓電泵實際工作特性進(jìn)行了分析,提出了關(guān)于定量研究單向閥出流效率的方法;提出了關(guān)于多腔體串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)壓電泵的設(shè)計理論,定性分析了多腔體壓電泵的工作性能;為下一步開展系列微型壓電泵的設(shè)計、制作及實驗研究提供了理論依據(jù)。 采用迭片技術(shù),多腔體串、并聯(lián)結(jié)構(gòu),設(shè)計、制作出系列高性能微型壓電泵樣機。并在實驗室內(nèi)對上述系列微型泵進(jìn)行了系統(tǒng)的實驗測試,測試結(jié)果表明,所研發(fā)的系列微型壓電泵具有很高的體積功能比,其自身泵送頻率f SP達(dá)到12 .4min-1。四腔串聯(lián)泵在50 V電壓290 Hz條件下輸出壓力已達(dá)45 kPa以上,四腔串、并聯(lián)泵50 V電壓220 Hz條件下輸出流量已達(dá)12 ml/min;同時微型壓電泵具有較強的精密輸液能力,最小分辨流量已達(dá)7×10-5ml。 在微型壓電泵的應(yīng)用方面進(jìn)行了嘗試性研究,研發(fā)出用于胰島素推注的壓電微泵。在具體研究過程中,解決了樣機結(jié)構(gòu)輕小化、生物相容性、電源、管路連接等關(guān)鍵技術(shù)問題,掌握了流量精確控制實用化關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)的實驗測試和動物活體實驗的成功完成,初步證實了采用壓電微型泵用于胰島素的推注是可行的。結(jié)合壓電泵的工作特性,設(shè)計制作了智能型、數(shù)字型壓電泵專用實驗電源,為壓電泵實驗測試,特別是對壓電泵精密輸液能力的研究提供了設(shè)備和技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TH35

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本文編號：2723151