无针注射器研发

论文摘要

无针注射器是全新的一种注射方式,它的研发结合了物理、化学、生物、机械、计算机等多种学科。利用此项新技术,可以不使用传统注射器的针头,进行针对皮内、皮下等部位的给药。无针注射器其安瓿瓶密封是无针注射器产品开发中重要的一环,随着计算机技术的发展,可以对其设计利用分析软件进行高效的仿真。本文将设计方法学的设计理论、方法和技术应用到无针注射器产品设计当中,对缩短其开发周期具有极其重要的意义。并根据流体动密封理论对安瓿瓶密封进行设计,采用有限元软件分析设计密封的各种性能。此外,本文的无针注射器的实验将展开对其注射效果的研究。本文主要研究内容:1阐述了无针注射器的选题背景和意义;介绍了国内外无针注射技术的研究现状和发展,提出了本文的主要研究内容。2制定无针注射器的设计要求表,在此基础上完成无针注射器的概念设计,最终确定其原理方案,完成其技术设计。3论述了流体动密封的相关理论,分析安瓿瓶采用的密封形式,在其设计准则的基础上进行安瓿瓶密封的设计计算,并分析其自紧密封原理。4由于O形橡胶圈所具有的材料非线性、几何非线性特性,运用有限元方法以对所设计的安瓿瓶密封进行静、动态分析,采用有限元软件ANSYS能够较准确地计算O形圈的接触应力、位移等参数。5将流体动力学应用于安瓿瓶密封泄漏量推导计算当中,利用有限元求解其压力梯度值,从而得出安瓿瓶密封的泄漏计算公式,评价所设计密封的安全、可靠性。6介绍无针注射器喷射过程的实验研究,并在进行无针注射器注射过程实验,得到作用于安瓿瓶上的压强与注射效果的关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 安全性考虑
• 1.1.2 生物技术发展方面考虑
• 1.1.3 经济性考虑
• 1.1.4 意义
• 1.2 无针注射器简介
• 1.2.1 无针注射的概念
• 1.2.2 无针注射的原理
• 1.2.3 无针注射的分类
• 1.3 国内外无针注射技术的发展现状
• 1.3.1 无针注射技术研究
• 1.3.2 国外无针注射技术应用
• 1.3.3 国内无针注射技术的发展
• 1.4 本文的主要研究工作
• 1.4.1 主要内容
• 1.4.2 论文的结构框架
• 第二章 无针注射器产品设计
• 2.1 设计方法学
• 2.1.1 设计过程的一般模式
• 2.2 无针注射器设计要求表
• 2.2.1 无针注射器设计任务书
• 2.2.2 无针注射器设计要求表
• 2.2.2.1 设计要求表内容
• 2.2.2.2 无针注射器设计要求表
• 2.3 无针注射器的概念设计
• 2.3.1 概念设计的一般过程
• 2.3.2 无针注射功能分解与功能结构设计
• 2.3.2.1 总功能
• 2.3.3.2 分解为分功能
• 2.3.2.3 无针注射器系统的功能结构设计
• 2.3.3 无针注射器工艺动作的分解、构思
• 2.4 系统方案构思、设计
• 2.4.1 传动机构选型
• 2.4.1.1 实现储药的机构
• 2.4.1.2 实现加载的机构
• 2.4.1.3 实现即时触发的机构
• 2.4.1.4 实现直线运动撞击的机构
• 2.4.2 机械动力源机构选型
• 2.4.3 机构的组合、筛选
• 2.4.4 方案的评价、决策
• 2.5 无针注射器的详细设计
• 2.5.1 无针注射器的技术设计
• 2.5.2 无针注射器的施工设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 安瓿瓶密封设计
• 3.1 安瓿瓶密封形式
• 3.1.1 活塞密封简要说明
• 3.1.2 活塞动态密封机理
• 3.2 安瓿瓶密封的设计准则
• 3.2.1 活塞动密封设计准则
• 3.2.2 安瓿瓶活塞动密封设计的基本要求
• 3.3 安瓿瓶活塞动密封的设计计算
• 3.3.1 O形圈密封
• 3.3.2 A-1型密封圈密封材料选择
• 3.3.2.1 密封材料
• 3.3.2.2 弹性体密封的优点
• 3.3.3 A-1型橡胶密封圈设计计算
• 3.3.3.1 A-1型密封圈内径d1和截面径d2的关系
• 3.3.3.2 A-1型橡胶密封圈压缩量
• 3.3.3.3 A-1型密封圈静密封校核
• 3.3.3.4 A-1型橡胶密封圈与安瓿瓶之间的间隙
• 3.3.3.5 相关部位设计
• 3.3.3.6 A-1型橡胶密封圈的沟槽设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 A-1型密封圈静、动态性能分析
• 4.1 失效准则和失效判据
• 4.1.1 挤入量
• 4.1.2 剪切应力
• 4.2 有限元方法
• 4.2.1 有限元软件ANSYS在本文中的应用
• 4.3 A-1型密封圈静态性能分析
• 4.3.1 有限元模型的建立
• 4.3.1.1 几何模型的建立
• 4.3.1.2 材料模型的建立
• 4.3.3 初始边界条件和载荷的施加方法
• 4.3.3.1 初始边界条件
• 4.3.3.2 载荷的施加方法
• 4.3.4 分析过程
• 4.3.5 计算结果
• 4.4 A-1型密封圈动态性能分析
• 4.4.1 有限元求解压力梯度
• 4.4.1.1 外行程流体侧最大压力梯度求解
• 4.4.1.2 内行程流体侧最大压力梯度求解
• 4.4.2 泄漏量的计算
• 4.4.2.1 A-1型密封圈外行程泄漏量计算
• 4.4.2.2 A-1型密封圈内行程泄漏量计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 无针注射器实验
• 5.1 喷射过程实验研究
• 5.1.1 实验平台
• 5.1.2 实验数据
• 5.1.3 实验结论
• 5.2 无针注射器注射过程实验
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.1.1 皮肤材料
• 5.2.1.2 注射液体
• 5.2.2 实验台
• 5.2.3 实验方法
• 5.2.4 实验过程
• 5.2.5 实验结论
• 5.2.5.1 实验1
• 5.2.5.2 实验2
• 5.2.5.3 实验结论
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献