【摘要】： 本文根據(jù)對(duì)昆蟲(chóng)刺吸式口器結(jié)構(gòu)的研究,將仿生耦合理論與技術(shù)引入到無(wú)痛注射器針頭的設(shè)計(jì)當(dāng)中。根據(jù)蚊子等昆蟲(chóng)刺吸式口器的結(jié)構(gòu)形態(tài),對(duì)普通注射器針頭進(jìn)行了仿生表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工,分別制成具有凹坑形、波浪形、鋸齒形非光滑表面的仿生無(wú)痛針頭。利用設(shè)計(jì)與正交試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了這幾種無(wú)痛針頭的減阻、減痛效果。 對(duì)仿生注射器針頭的減阻效果進(jìn)行了正交試驗(yàn),以摩擦阻力及減阻率為試驗(yàn)指標(biāo),探尋仿生非光滑表面各因素中對(duì)阻力的影響的主次因素,優(yōu)化出最優(yōu)組合。結(jié)合試驗(yàn)揭示仿生耦合的減阻機(jī)理。 對(duì)仿生注射器針頭的減痛效果進(jìn)行生物試驗(yàn)研究,選用血壓變化為痛感的生理生化測(cè)示指標(biāo),以普通注射器針頭和仿生注射器針頭為試驗(yàn)對(duì)象,通過(guò)對(duì)大鼠進(jìn)行刺痛試驗(yàn)及用不同力度夾尾,分別觀察其疼痛、血壓的變化以及血壓變化持續(xù)時(shí)間,同時(shí)觀察不同的疼痛程度對(duì)血壓及血壓變化持續(xù)時(shí)間的影響。 最后,對(duì)普通注射器針頭和仿生注射器針頭的注射過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出了三種針頭在注射過(guò)程中相應(yīng)軟組織的最大應(yīng)力、動(dòng)能和內(nèi)能的變化情況,同時(shí)揭示了仿生注射器針頭所具有的減阻、減痛機(jī)理與規(guī)律。
【圖文】：

采用生產(chǎn)集成電路的活性離子蝕刻微加工技術(shù)，用固體硅做原材料，在面0mm×10mm 的方形薄片上制造 400 個(gè)微型針頭，針頭的長(zhǎng)度為 150 m，刺入后，留下的針孔直徑僅 1 m[8]。微型針頭適用于小劑量注射高效藥物，特別些利用生物技術(shù)制造的基于蛋白質(zhì)的大分子藥物，它的優(yōu)點(diǎn)是可在計(jì)算機(jī)的下根據(jù)患者的情況隨時(shí)調(diào)整藥物用量。但這種注射器只可注射少量的胰島素物和疫苗，不能用于大量注射。微型針頭極容易在皮膚中折斷，折斷后從皮很難取出碎片[9]。微型針頭對(duì)皮膚破壞較小，注射后皮膚自行修復(fù)較快，能夠起到保護(hù)患者用，該種微型針頭還被使用在一些微觀手術(shù)中[10]，下針的速度極快。而且新所用的針頭，也比傳統(tǒng)的更平滑、硬直和尖細(xì)。這種具有特殊結(jié)構(gòu)的針頭注之所以“無(wú)痛”，是因其能以極快的速度穿透皮膚，這樣皮下組織和血管就不到損傷，甚至進(jìn)出皮膚后也全無(wú)痕跡。

加工簡(jiǎn)單，制造成本低，患者容易接受。又由于注射器采用無(wú)去屑加工，注射器的壁厚幾乎不變，因而針體本身的強(qiáng)度不會(huì)因?yàn)榧庸ざ艿接绊�，并且，仿生注射器的表面非光滑形態(tài)呈環(huán)帶形，這樣，，還會(huì)提高注射器針頭的抗沖擊強(qiáng)度。同時(shí)，由于采用的是擠壓加工方法，仿生注射器在形成外表面非光滑形態(tài)的同時(shí)，其內(nèi)表面也會(huì)形成相應(yīng)的非光滑結(jié)構(gòu)形態(tài)，這樣，不但使其外表面與肌肉的接觸面積減小，使注射阻力減小，從而達(dá)到注射無(wú)痛的效果，而注射器針頭內(nèi)表面與藥液接觸面積減小，從而使藥液流速加快。由于是傳統(tǒng)的醫(yī)療器具，因此不用擔(dān)心會(huì)給人身造成危害。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：R314

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 齊迎春;叢茜;王驥月;齊欣;;凹槽形仿生針頭優(yōu)化設(shè)計(jì)與減阻機(jī)理分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年15期

2 齊迎春;叢茜;齊欣;;仿生減阻針頭穿刺過(guò)程中力學(xué)行為分析[J];醫(yī)用生物力學(xué);2012年04期

3 彎艷玲;叢茜;齊迎春;齊欣;;凹槽形仿生針頭減阻試驗(yàn)及機(jī)理分析[J];中國(guó)機(jī)械工程;2013年07期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 張穎;仿生皮納升高通量進(jìn)樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作[D];大連理工大學(xué);2010年

2 李巖;仿生醫(yī)用針頭穿刺阻力變化特性研究[D];吉林大學(xué);2011年

3 陳禹;仿生無(wú)痛針頭的性能及生物體試驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 張水平;基于仿蚊子口器的異平面空心微針研究[D];大連理工大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2568999