本文關(guān)鍵詞：柔性納米壓電設(shè)備延展性和彎曲性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：背景:近年來,隨著人體植入式電子設(shè)備在臨床醫(yī)學(xué)的不斷應(yīng)用,一些疾病的診斷水平和和治療手段得到了很大程度的提高。然而,植入式電子醫(yī)療設(shè)備在準(zhǔn)確、安全、便攜和壽命等方面仍面臨諸多的困難和瓶頸;在微電子設(shè)備技術(shù)飛速發(fā)展的情況下,與其相匹配的微型能源供應(yīng)技術(shù)卻相對發(fā)展滯后,能源供應(yīng)問題成為限制其發(fā)展改進(jìn)的重要技術(shù)難關(guān)之一。21世紀(jì)以來,能量收集的研究成為國際研究的熱點(diǎn)。在諸多的能量收集技術(shù)中,應(yīng)用壓電能量收集技術(shù)收集人體自身的機(jī)械振動(dòng)能量并轉(zhuǎn)化成植入式電子醫(yī)療設(shè)備能源,為植入式電子醫(yī)療設(shè)備的微型能源供應(yīng)技術(shù)提供了新的思路和途徑。人體心臟跳動(dòng)的機(jī)械能有著持續(xù)、量大等優(yōu)勢,利用壓電技術(shù)將心臟的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為心臟起搏器的能源,成為植入式電子醫(yī)療設(shè)備和壓電技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用的一個(gè)新方法。壓電設(shè)備能夠應(yīng)用于人體,其必須有一定的柔性和延展性,不能增加心臟的負(fù)荷,不能影響心臟的正常工作。本研究旨在通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),初步驗(yàn)證納米壓電設(shè)備在生物體內(nèi)柔性環(huán)境下的延展性和彎曲性,為進(jìn)一步研究提供動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。方法:選取家兔作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,將40只家兔隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組,每組各20只。實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行開胸手術(shù),將微型柔性納米壓電器件縫合在心臟表面;對照組只進(jìn)行開胸,不在心臟表面縫合微型柔性納米壓電器件;隨后關(guān)胸并飼養(yǎng),分別比較關(guān)胸前后,術(shù)后1天,1、2、3、4周實(shí)驗(yàn)組和對照組動(dòng)物的體重、心率、呼吸、血壓等生理指標(biāo)以及實(shí)驗(yàn)前后柔性納米壓電芯片的物理性能。結(jié)果:體外心臟機(jī)械模型實(shí)驗(yàn)中,所有壓電器件在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的能量收集性能和微觀特性均未發(fā)生變化(p=1.00);動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)組和對照組家兔均能夠存活1個(gè)月。對比實(shí)驗(yàn)組和對照組家兔實(shí)驗(yàn)前后基本指標(biāo)和生命體征,實(shí)驗(yàn)前指標(biāo)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異:體重,對照組2.88±0.20 vs實(shí)驗(yàn)組2.90±0.25 kg,p=0.78;心率,對照組227.0±12.7 vs實(shí)驗(yàn)組232.0±10.4次/min,p=0.19;呼吸,對照組50.0±4.9 vs實(shí)驗(yàn)組51.0±5.3次/min,p=0.39;收縮壓,對照組106.0±9.2vs實(shí)驗(yàn)組107.6±8.4,p=0.58 mm Hg。對比術(shù)后1天、術(shù)后1周、術(shù)后2周、術(shù)后3周、術(shù)后4周四個(gè)時(shí)間點(diǎn)的體重、心率、呼吸和收縮壓,在對照組和實(shí)驗(yàn)組之間相比,均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。術(shù)后1天:體重,p=0.82;心率,p=0.62;呼吸頻率,p=0.38;收縮壓,p=0.63。術(shù)后1周:體重,p=0.67;心率,p=0.21;呼吸,p=0.95;收縮壓,p=0.24。術(shù)后2周:體重,p=0.47;心率,p=0.94;呼吸頻率,p=0.38;收縮壓,p=0.54。術(shù)后3周:體重,p=0.11;心率,p=0.61;呼吸,p=0.28;收縮壓,p=0.55。術(shù)后4周:體重,p=0.60;心率,p=0.22;呼吸頻率,p=0.71;收縮壓,p=0.83。對不同時(shí)刻重復(fù)測量的家兔生理指標(biāo)進(jìn)行混合模型分析發(fā)現(xiàn),家兔的體重、心率、收縮壓、呼吸頻率不同時(shí)間的多次測量值,在實(shí)驗(yàn)組和對照組兩組間相比,p值分別為0.54、0.47、0.86、0.46,均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。納米壓電芯片在實(shí)驗(yàn)組術(shù)后1天、1周、2周時(shí)的能量收集性能均良好(p=1.00),在術(shù)后3周有2個(gè)芯片出現(xiàn)能量收集性能障礙(p=0.49),術(shù)后4周時(shí)未發(fā)現(xiàn)新的芯片出現(xiàn)能量收集性能損壞(p=0.49);在術(shù)后4周取出芯片,對芯片進(jìn)行光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope,SEM)觀察,均未出現(xiàn)表面斷裂(p=1.00);術(shù)后3周時(shí)能量收集性能出現(xiàn)損壞的2個(gè)芯片均因?qū)Ь�與芯片鏈接處出現(xiàn)損壞。術(shù)后4周對照組與實(shí)驗(yàn)組家兔心肌病理切片H-E、Masson、TUNEL和CD 68染色均未發(fā)現(xiàn)病理性損傷,兩組間相比無差異。結(jié)論:納米壓電芯片在體外心臟機(jī)械模擬試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的延展性和彎曲性。在短期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中能量收集裝置運(yùn)行良好,對家兔的基本生命指標(biāo)無影響、對心肌組織無損傷,表明此納米壓電芯片具有較好的延展性和彎曲性,達(dá)到了在生物柔性組織環(huán)境內(nèi)正常工作、無組織損害的基本要求。柔性可植入納米壓電設(shè)備為收集體內(nèi)能源提供了新的思路與方法,為解決植入式醫(yī)療設(shè)備能源問題開辟了新的道路。
【關(guān)鍵詞】：柔性可延展壓電設(shè)備 植入式電子醫(yī)療設(shè)備 起搏器 能量收集
【學(xué)位授予單位】：首都醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R197.39
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• 英文摘要7-11
• 前言11-15
• 第一部分：柔性納米壓電設(shè)備制作工藝15-21
• 1.PZT 條帶制備15-16
• 2.柔性基質(zhì)轉(zhuǎn)印16-19
• 3.刻蝕金屬互連電路19
• 4.絕緣封裝19-21
• 第二部分：體外心臟機(jī)械模型實(shí)驗(yàn)21-25
• 實(shí)驗(yàn)材料21-22
• 方法22-23
• 結(jié)果23
• 結(jié)論23-25
• 第三部分：家兔體內(nèi)柔性環(huán)境下對照試驗(yàn)25-50
• 實(shí)驗(yàn)材料25-28
• 方法28-36
• 結(jié)果36-45
• 討論45-49
• 結(jié)論49-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 附：綜述56-68
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 發(fā)表論文情況68-70
• 英文縮寫70-71
• 致謝71-72
• 個(gè)人簡歷72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號(hào)：375637