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1、碩士學(xué)位論文基于壓電驅(qū)動(dòng)的胰島素給藥微泵研究RESEARCHONPIEZOELECTRICMICROPUMPFORINSULINDELIVERY尹華飛哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年12月萬方數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TH323學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文基于壓電驅(qū)動(dòng)的胰島素給藥微泵研究碩士研究生：尹華飛導(dǎo)師：劉守斌副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：機(jī)械工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2016年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)萬方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex:TH323U.D.C:621Disserta
2、tionfortheMaster’sDegreeofEngineering?RESEARCHONPIEZOELECTRICMICROPUMPFORINSULINDELIVERY?Candidate：YINHuafeiSupervisor：AssociateProf.LIUShoubinAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefe
3、nce：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要在糖尿病患病率逐年上升的大背景下，患者對(duì)佩戴便攜式胰島素泵維持體內(nèi)正常胰島素量的需求不斷增加。面對(duì)傳統(tǒng)柱塞式胰島素泵價(jià)格居高不下等問題，基于壓電驅(qū)動(dòng)的胰島素泵的研制可免除微型步進(jìn)電機(jī)與精密傳動(dòng)裝置的使用，從而降低胰島素泵的成本，有利于產(chǎn)品的迅速普及。同時(shí)壓電驅(qū)動(dòng)的胰島素泵在驅(qū)動(dòng)原理上與傳統(tǒng)柱塞式胰島素泵有很大不同，利用的是壓電材料在變化的正負(fù)電壓驅(qū)動(dòng)
4、下所產(chǎn)生的形變配合閥門驅(qū)動(dòng)液體單向流動(dòng)，結(jié)構(gòu)中沒有傳動(dòng)部件，有進(jìn)一步向微小型化發(fā)展的潛力，擁有巨大的市場(chǎng)價(jià)值。本文以用于便攜式胰島素泵的壓電微泵作為研究重點(diǎn)。為了確定其重要組成部件壓電振子及懸臂梁?jiǎn)蜗蜷y的結(jié)構(gòu)參數(shù)，本文在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了壓電振子及懸臂閥門的仿真模型，通過有限元仿真的手段分析了組件的運(yùn)動(dòng)特性，計(jì)算組件的固有頻率、振動(dòng)幅度等重要參數(shù)。最終通過優(yōu)化設(shè)計(jì)分析確定了零部件原始參數(shù)。為進(jìn)一步研究懸臂閥在工作過程中與液體的相互作用，以及進(jìn)行微泵腔體流道設(shè)計(jì)，對(duì)壓電泵所涉及的流體區(qū)域進(jìn)行建模，通過仿真軟件ANSYSWorkben
5、ch與Fluent的聯(lián)合分析，將雙向固液耦合分析的手段引入有閥壓電微泵的設(shè)計(jì)之中，細(xì)化了閥門形狀設(shè)計(jì)、確定了閥門與泵體間的配合尺寸、安裝間隙及出口流道形式。并結(jié)合上述分析分別對(duì)單腔體和雙腔體微泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為滿足壓電微泵設(shè)計(jì)前期測(cè)試的需要，設(shè)計(jì)了壓電泵驅(qū)動(dòng)電路。形成了前端由單片機(jī)控制輸出頻率，后端由互補(bǔ)放大電路進(jìn)行幅度調(diào)節(jié)的方波輸出形式的驅(qū)動(dòng)電路的方案，制作了驅(qū)動(dòng)電路板。對(duì)壓電胰島素泵的各組成部件進(jìn)行了小批量加工試制，裝配出實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并對(duì)批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行了研究。對(duì)制作的樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試，通過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)來調(diào)整胰島素壓電泵的各尺寸參數(shù)，
6、確定最佳性能的制造及裝配參數(shù)，尋找壓電微泵的最佳工作點(diǎn)，測(cè)試出此時(shí)壓電泵輸出的流量、壓力及流量的最小分辨量。并對(duì)便攜式壓電胰島素泵整機(jī)的開發(fā)進(jìn)行了宏觀上的探索。關(guān)鍵詞：胰島素泵；壓電驅(qū)動(dòng)式；懸臂梁閥；固液耦合分析；驅(qū)動(dòng)電路-I-萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractWiththeincreasedprevalenceofdiabetes,thepatientwearingaportableinsulinpumptomaintainthebody’snormalamountofinsulindemandcontinuest
7、oincrease.Inthefaceofthehighpriceofthetraditionalplungerinsulinpumpsandotherissues,thedevelopmentofpiezoelectricinsulinpumpscanbeexemptedfromtheuseofmicro-steppermotorandprecisiontransmissiondevice,whichsavesthepurchasecostoftheinsulinpumpandisconducivetotherapidspreadof
8、products.Atthesametime,thedrivingprincipleoftheinsulinpumpisverydifferentfromthatofthetraditionalplunge
