IPMC人工肌肉材料的性能优化及其在介入导管中的应用研究
发布时间：2022-07-12 11:49
近年来随着医疗科技的进步,介入导管以微型化、精确化、可控等优点成为医疗界的研究热点。IPMC驱动的主动式介入导管具有尺寸小、低电压下弯曲变形大的特点,且属于柔性材料,对人体伤害较小,恰好满足介入导管在体积和手术风险方面的要求。然而,现有的IPMC输出力较小,长时间的工作过程中电极表面有裂纹产生,且运动控制单一,不能满足医学领域对其输出力和运动灵活性的需求,从而限制了其在介入导管方面的应用。本文针对IPMC的以上问题,通过改变驱动离子实现对IPMC电极裂纹的修复,从而提高IPMC的驱动性能;通过制备三维管状和四棱柱状的IPMC提高其弯曲自由度,探索IPMC在介入导管方面的应用。具体工作如下:（1）通过采用铜离子作为驱动离子,对IPMC输出性能进行了优化,提出一种IPMC电极裂纹动态修复的方法。主要研究了铜离子对IPMC的电极表面形貌和电极电阻的影响;并借助位移传感器和力传感器,将锂离子型IPMC与铜离子型IPMC的输出力和输出位移进行了比较,探究铜离子对IPMC驱动性能的影响。（2）研究了柱状IPMC制备方法。主要内容有基底膜浇铸,基底膜的粗化、表面电极的制备和表面电极的分割;通过扫描电...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 IPMC材料简介
1.2.1 IPMC特性
1.2.2 IPMC性能优化
1.2.3 IPMC应用研究
1.3 介入导管简介
1.3.1 磁力驱动
1.3.2 绳索驱动
1.3.3 形状记忆合金(SMA)驱动
1.3.4 电活性(EAP)材料驱动
1.4 课题来源及本课题的工作
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究目的及意义
1.4.3 本课题主要工作
第二章 铜离子型IPMC的制备与表征
2.1 铜离子型IPMC的驱动机理
2.2 铜离子对IPMC性能的影响
2.3 铜离子型IPMC的制备
2.3.1 实验药品
2.3.2 制备过程
2.4 性能测试
2.4.1 测试装置简介
2.4.2 测试结果与分析
2.5 本章小结
第三章 柱状IPMC的制备
3.1 柱状IPMC制备原理
3.2 实验材料和设备
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 柱状IPMC的制备
3.3.1 基底膜的制备
3.3.2 基底膜的粗化
3.3.3 电极层的制备
3.3.4 电极层的分隔
3.3.5 离子交换过程
3.4 结果分析
3.4.1 基底膜粗化结果
3.4.2 电极性能的分析
3.4.3 电极分隔结果分析
3.5 本章小结
第四章 柱状IPMC性能分析及应用
4.1 柱状IPMC驱动机理
4.2 柱状IPMC性能测试
4.2.1 电极电阻的测试
4.2.2 驱动性能测试
4.3 IPMC驱动的主动介入导管
4.3.1 主动介入导管整体结构
4.3.2 主动介入导管性能测试
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文主要工作和总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过非对称电极实现IPMC单向弯曲[J]. 王茂林,于敏,何青松,刘志刚. 载人航天. 2017(04)
[2]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[3]《中国心血管病报告2014》要点介绍[J]. 隋辉,陈伟伟,王文. 中华高血压杂志. 2015(07)
[4]IPMC驱动材料控制系统的研制[J]. 李玉秀,于敏,何青松,宋林林,戴振东. 现代电子技术. 2011(11)
[5]紫外激光在半导体芯片切割中优势的研究[J]. 王磊. 电子工业专用设备. 2010(04)
[6]离子聚合物-金属复合物发展综述[J]. 彭瀚旻,杨淋,李华峰,赵淳生. 微特电机. 2008(02)
[7]从心导管介入技术的发展看现代技术革命[J]. 毛威,陈君柱,施卫星. 医学与社会. 2002(04)
[8]关于对金属阳离子水解常数的探讨[J]. 刘磊. 信阳师范学院学报(自然科学版). 1986(01)
[9]过渡金属水合离子及含氧酸根的颜色[J]. 朱炳元. 太原工学院学报. 1982(03)
博士论文
[1]IPMC人工肌肉界面与材料设计、力电建模及仿生应用研究[D]. 何青松.南京航空航天大学 2015
[2]用于微创介入手术的导管导向机器人研究[D]. 李显凌.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]离子聚合物金属复合材料驱动性能优化研究[D]. 杨旭.南京航空航天大学 2016
[2]介入导管的设计与主从控制[D]. 冯安洋.南京航空航天大学 2014
[3]基于SMA与绳索混合驱动介入主动导管研究[D]. 张健.南京航空航天大学 2014
[4]导管导丝介入手术机器人系统的研究[D]. 李雪.哈尔滨工业大学 2011
[5]基于IPMC驱动的仿生眼球设计及制造[D]. 李玉秀.南京航空航天大学 2011
[6]绳驱动介入式主动导管的设计与研究[D]. 桑贤臣.南京航空航天大学 2011
[7]介入手术中的机器人辅助导丝擂入系统的设计与研究[D]. 陈大国.上海交通大学 2011
[8]微创介入导管远端主动导向技术研究[D]. 李黄享.哈尔滨工业大学 2010
[9]介入式手术导管导向装置研究[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3659074
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 IPMC材料简介
1.2.1 IPMC特性
1.2.2 IPMC性能优化
1.2.3 IPMC应用研究
1.3 介入导管简介
1.3.1 磁力驱动
1.3.2 绳索驱动
1.3.3 形状记忆合金(SMA)驱动
1.3.4 电活性(EAP)材料驱动
1.4 课题来源及本课题的工作
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究目的及意义
1.4.3 本课题主要工作
第二章 铜离子型IPMC的制备与表征
2.1 铜离子型IPMC的驱动机理
2.2 铜离子对IPMC性能的影响
2.3 铜离子型IPMC的制备
2.3.1 实验药品
2.3.2 制备过程
2.4 性能测试
2.4.1 测试装置简介
2.4.2 测试结果与分析
2.5 本章小结
第三章 柱状IPMC的制备
3.1 柱状IPMC制备原理
3.2 实验材料和设备
3.2.1 实验试剂
3.2.2 实验仪器
3.3 柱状IPMC的制备
3.3.1 基底膜的制备
3.3.2 基底膜的粗化
3.3.3 电极层的制备
3.3.4 电极层的分隔
3.3.5 离子交换过程
3.4 结果分析
3.4.1 基底膜粗化结果
3.4.2 电极性能的分析
3.4.3 电极分隔结果分析
3.5 本章小结
第四章 柱状IPMC性能分析及应用
4.1 柱状IPMC驱动机理
4.2 柱状IPMC性能测试
4.2.1 电极电阻的测试
4.2.2 驱动性能测试
4.3 IPMC驱动的主动介入导管
4.3.1 主动介入导管整体结构
4.3.2 主动介入导管性能测试
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文主要工作和总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过非对称电极实现IPMC单向弯曲[J]. 王茂林,于敏,何青松,刘志刚. 载人航天. 2017(04)
[2]《中国心血管病报告2016》概要[J]. 陈伟伟,高润霖,刘力生,朱曼璐,王文,王拥军,吴兆苏,李惠君,顾东风,杨跃进,郑哲,蒋立新,胡盛寿. 中国循环杂志. 2017(06)
[3]《中国心血管病报告2014》要点介绍[J]. 隋辉,陈伟伟,王文. 中华高血压杂志. 2015(07)
[4]IPMC驱动材料控制系统的研制[J]. 李玉秀,于敏,何青松,宋林林,戴振东. 现代电子技术. 2011(11)
[5]紫外激光在半导体芯片切割中优势的研究[J]. 王磊. 电子工业专用设备. 2010(04)
[6]离子聚合物-金属复合物发展综述[J]. 彭瀚旻,杨淋,李华峰,赵淳生. 微特电机. 2008(02)
[7]从心导管介入技术的发展看现代技术革命[J]. 毛威,陈君柱,施卫星. 医学与社会. 2002(04)
[8]关于对金属阳离子水解常数的探讨[J]. 刘磊. 信阳师范学院学报(自然科学版). 1986(01)
[9]过渡金属水合离子及含氧酸根的颜色[J]. 朱炳元. 太原工学院学报. 1982(03)
博士论文
[1]IPMC人工肌肉界面与材料设计、力电建模及仿生应用研究[D]. 何青松.南京航空航天大学 2015
[2]用于微创介入手术的导管导向机器人研究[D]. 李显凌.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]离子聚合物金属复合材料驱动性能优化研究[D]. 杨旭.南京航空航天大学 2016
[2]介入导管的设计与主从控制[D]. 冯安洋.南京航空航天大学 2014
[3]基于SMA与绳索混合驱动介入主动导管研究[D]. 张健.南京航空航天大学 2014
[4]导管导丝介入手术机器人系统的研究[D]. 李雪.哈尔滨工业大学 2011
[5]基于IPMC驱动的仿生眼球设计及制造[D]. 李玉秀.南京航空航天大学 2011
[6]绳驱动介入式主动导管的设计与研究[D]. 桑贤臣.南京航空航天大学 2011
[7]介入手术中的机器人辅助导丝擂入系统的设计与研究[D]. 陈大国.上海交通大学 2011
[8]微创介入导管远端主动导向技术研究[D]. 李黄享.哈尔滨工业大学 2010
[9]介入式手术导管导向装置研究[D]. 刘浩.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3659074
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3659074.html
