用于眼内压监测的可调谐超材料器件研究

发布时间：2017-05-28 17:07

  本文关键词：用于眼内压监测的可调谐超材料器件研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：青光眼做为第二大常见的致盲性眼病，影响着世界上1%的人口。眼内压则是诊断和治疗青光眼的一个关键参数，而单次的检测眼内压有可能错过眼内压的峰值，导致医生无法对患者进行准确的诊断和治疗，因此，急需一种能24小时全天监测眼内压的医疗设备。可调谐超材料是一种周期排列的单元结构可重构的人工制造电磁材料，由于其电磁性能对周期排列的单元结构的敏感性，可调谐超材料有望被应用在检测传感领域。本文研究了眼内压升高对眼球组织及佩戴的隐形眼镜的形变影响，并对应用于眼内压监测的可调谐超材料器件进行研究。 使用基于有限元方法的数值仿真软件COMSOL Multiphysics，仿真眼球组织及佩戴的隐形眼镜在眼内压升高时的形变情况，并分析眼球组织及隐形眼镜的不同结构参数和物理参数对形变程度的影响。 提出了一种利用三维光子晶体的可变色性来监测青光眼患者眼内压的方法。使用MEMS工艺制备了用于液滴生成的流动聚焦型微流控芯片，并用其制备了三维光子晶体，实验测试观察到所制备的三维光子晶体在受到外力压迫作用时的变色现象。 设计了一种双带MEMS调谐太赫兹超材料吸收器，该吸收器结构由上层具有频率选择作用的金属谐振器和下层金属薄板，并采用电磁仿真软件进行数值仿真。通过分析表面电流分布和能量流分布发现，低频和高频吸收分别是由四个“L”型的金属谐振器和“十”字形的金属谐振器实现。通过电压驱动调节金属谐振器和金属薄板之间的距离，可调谐吸收器的吸收率。若将吸收器衬底换成柔性材料，通过压力控制金属谐振器和金属薄板的距离，可实现压力检测，有望应用于眼内压监测。
【关键词】：眼内压 超材料 吸波率 光子晶体 微流控芯片
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;R775
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 智能眼内压监测器件研究现状11-14
• 1.2.1 植入式眼内压监测器件研究现状11-13
• 1.2.2 穿戴式眼内压监测器件研究现状13-14
• 1.3 眼球疾病模型的数值仿真研究现状14-16
• 1.4 可调谐超材料研究现状16-21
• 1.4.1 MEMS 调谐超材料的研究现状16-19
• 1.4.2 三维光子晶体研究现状19-21
• 1.5 本论文的主要研究内容及构架21-22
• 第2章 有限元方法介绍及人眼模型22-26
• 2.1 引言22
• 2.2 有限元方法及 COMSOL Multiphysics 简介22
• 2.3 COMSOL Multiphysics 仿真流程22-23
• 2.4 人眼球标准模型23-25
• 2.4.1 人眼球几何结构23-24
• 2.4.2 人眼球物理参数24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 眼球及隐形眼镜形变仿真模拟26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 眼球在眼内压升高时形变仿真26-31
• 3.2.1 模型建立26-27
• 3.2.2 仿真结果分析27-29
• 3.2.3 不同杨氏模量对形变的影响29-31
• 3.3 隐形眼镜在眼内压升高时的形变仿真31-35
• 3.3.1 隐形眼镜基本参数31
• 3.3.2 模型建立31-32
• 3.3.3 仿真结果分析32-33
• 3.3.4 隐形眼镜的不同参数对形变的影响33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 三维光子晶体制备及应用36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 微流控芯片制备光子晶体36-37
• 4.3 流动聚焦型微流控芯片制备37-40
• 4.4 微流控芯片实验平台搭建40-41
• 4.5 光子晶体微液滴生成实验41-43
• 4.6 光子晶体变色实验43
• 4.7 本章小结43-44
• 第5章 MEMS 调谐超材料吸收器设计与仿真44-51
• 5.1 引言44
• 5.2 超材料吸收器44-45
• 5.3 超材料吸收器结构设计45-46
• 5.4 超材料吸收器吸波性能仿真46-47
• 5.5 超材料吸收器工作原理分析47-49
• 5.5.1 表面电流分布47-48
• 5.5.2 能量流分布48-49
• 5.6 极化不敏感性及广角吸收性分析49-50
• 5.7 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60
• 致谢60

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈国玲;PDTC对LPS诱导的角膜基质细胞和角膜炎损伤的干预作用及机制的研究[D];山东大学;2006年

2 谢杰镇;国人虚拟眼角膜建模与仿真研究[D];厦门大学;2007年

3 闫鹏;多孔氧化铝薄膜的光学性能调控[D];中国科学技术大学;2013年

4 董焱章;贴片型左手超材料的传输性能分析和构型设计优化[D];大连理工大学;2013年

5 刘震东;光子带隙调制光物理过程的研究[D];清华大学;2013年

6 贾菲;胶体晶体辅助构筑二维、三维有序微结构及其应用[D];吉林大学;2014年

7 刘杨;胶原基角膜修复材料的结构仿生构建与功能化研究[D];华南理工大学;2014年

8 刘成星;机械牵拉对角膜成纤维细胞增殖、迁移及基质代谢影响的体外实验研究[D];太原理工大学;2014年

9 马伊;掺杂钛基纳米材料的制备、表征及光催化性能研究[D];北京化工大学;2011年

10 田磊;在体角膜生物力学测量方法的建立与临床应用及京尼平兔角膜交联的初步研究[D];中国人民解放军医学院;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘军;二维复式光子晶体带隙及V型波导传输特性[D];曲阜师范大学;2011年

2 张琳;正常人及角膜屈光手术后角膜生物力学特性（ORA）研究[D];天津医科大学;2010年

3 臧克宽;光子晶体光通信器件的理论模拟及全息制作研究[D];郑州大学;2011年

4 李大海;缺陷态一维光子晶体液体传感器及Fibonacci准晶光子晶体的研究[D];郑州大学;2011年

5 王旭东;一维光子晶体光学传输特性的数值研究[D];曲阜师范大学;2004年

6 宁学峰;一维光子晶体带隙结构及缺陷模的数值研究[D];曲阜师范大学;2005年

7 耿继国;一维光子晶体禁带结构及缺陷模耦合特性研究[D];曲阜师范大学;2006年

8 荣垂才;二维光子晶体带隙与缺陷模特性的FDTD数值研究[D];曲阜师范大学;2006年

9 石宗华;光子晶体的光学传输特性研究[D];曲阜师范大学;2006年

10 吕小毅;光子晶体滤波器的应用研究[D];新疆大学;2006年

  本文关键词：用于眼内压监测的可调谐超材料器件研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：403070