微喷注射透皮给药系统的力学分析和实验研究

发布时间：2017-09-15 08:32

  本文关键词：微喷注射透皮给药系统的力学分析和实验研究

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【摘要】：由于传统的钢针注射常引起患者疼痛,为患者带来恐慌和压力,且注射时总会引起皮肤穿刺损伤及大量出血。此外在养殖业中的传统钢针注射还会引起病毒性交叉感染等问题。因此,在临床上,无针微喷注射迅速发展,并显现出了强烈的发展态势和前景,逐步替代传统钢针注射。同时,微喷注射已深受学者和临床人员的关注和重视,在学术和临床领域,掀起了研究狂潮。针对当今微喷注射器研究开发中,至今未有能详细描述微喷注射器的性能和特征的工程模型；在微喷注射的机理分析上,未有能够说明皮肤穿刺效果及其影响因素的工程模型；未有能够反映微喷注射后皮下药物扩散情况的模型；未有可实现连续注射的微喷注射系统,这四个研究现状。本文设计了一种以音圈电机为动力源的连续微喷注射透皮给药系统,介绍了其机械结构和工作原理,并针对其机械性能分析及其模型,皮肤穿刺机理及其模型和皮下药物扩散及其模型开展研究。在结构上,本文总共分为5章。第一章,阐述了论文研究的课题背景及研究意义,并通过介绍国内外学者对无针微喷注射给药系统的各方面研究,分析了这些微喷注射给药系统目前存在的问题以及研究的不足,提出了本文的主要研究内容和目标。第二章,主要为基于电磁力的连续微喷注射透皮给药系统的结构设计与控制系统设计做了简要的说明和介绍。改进和修正了传统微喷注射给药系统在驱动装置和注射装置结构上的不足。第三章,研究分析了连续微喷注射透皮给药系统的驱动系统与注射系统,建立了音圈电机电磁力数值分析模型、安瓿内流体动力学模型与注射压强模型,并通过基于MATLAB的计算仿真与数值分析和射流压强检测实验,证明了模型的准确性,还提出了多剂量连续微喷注射的假设,并通过理论计算验证该假设。第四章,研究分析了连续微喷注射透皮给药系统的皮下注射中的皮肤穿刺模型、药液扩张模型和液体渗透模型,并通过基于Fluent的软体渗透仿真分析予以验证。第五章,总结了全文,指出了本文研究的主要内容与创新点,强调了本文在研究上存在的问题与改进之处,提出了该研究还需深入开展的研究方向与内容,以保证研究的完整性和科学性。
【关键词】：连续注射 微喷 音圈电机 动力学分析 皮下扩张 皮下渗透
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH788
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 电磁力驱动的无针微喷注射系统的研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势11-13
• 1.3 本文的主要研究工作13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 基于电磁力的连续微喷注射透皮给药系统的设计14-22
• 2.1 基于电磁力的连续微喷注射透皮给药系统的结构设计14-17
• 2.1.1 基于音圈电机的电磁力驱动装置设计14-17
• 2.1.2 手持式注射装置的设计17
• 2.2 基于电磁力的连续微喷注射透皮给药系统的控制系统设计17-21
• 2.2.1 控制流程说明18
• 2.2.2 控制电路简介18-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 微喷注射系统的物理建模及实验研究22-41
• 3.1 驱动系统模型分析22-28
• 3.1.1 音圈电机的电磁力驱动原理与分析22-26
• 3.1.2 活塞的力学分析与计算26-28
• 3.2 注射系统模型分析28-32
• 3.2.1 安瓿内流体的动力学分析28-31
• 3.2.2 皮肤表面注射压强分析31-32
• 3.3 基于MATLAB的计算与仿真分析32-35
• 3.4 基于射流压强检测实验的实验分析35-38
• 3.5 多剂量连续微喷注射的假设与验证38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 连续微喷注射透皮给药系统皮下注射机理研究41-57
• 4.1 皮下注射药液穿刺模型的研究42-48
• 4.2 皮下注射药液扩张模型的研究48-50
• 4.3 液体渗透模型与计算推导50-53
• 4.4 基于Fluent的软体渗透仿真与分析53-56
• 4.4.1 仿真模型简化方法53-54
• 4.4.2 仿真模型的建立54
• 4.4.3 Fluent仿真中的边界定义与参数设定54-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 课题总结及创新点57-58
• 5.2 不足和展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64-66
• 附录1 动力学模型MATLAB计算程序解注射压强P_s与t的关系64-65
• 附录2 穿刺深度与扩张模型的MATLAB计算程序解注射深度h和扩张半径r_s65-66
• 附录3 渗透模型的MATLAB计算程序解渗透边界R随渗透t的变化关系66

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本文编号：855435