电磁无针注射器优化设计与实验研究

论文总字数：24596字

摘 要

本文根据电磁式无针注射器的注射过程，引入电机电感参量，建立了电磁式无针注射器射流压力数学模型，采用仿真获得了结构性能参数，仿真中分析对比了影响电机瞬间驱动力的关键物理量关系，根据仿真结果设计制造了电磁式无针注射器样机。并使用延时继电器模块设计了单按键可连续注射的控制电路。主要工作进行了直线电机建模和仿真计算，分析得出了直线电机各参数物理量与直线电机输出推力和达到最大推力的时间之间的关系，并根据最优的结论进行了直线电机结构的设计和优化，最主要的创新优化结构是将直线电机的线圈固定，采用内部永磁体运动的方法来推动注射器推杆运动的机械结构，即减小了动子的质量，提高了最大推力，也减小了线圈摩擦和线圈运动带动导线时产生的阻力，使电磁无针注射器的结动力结构有了很大的优化。

关键词：无针注射器，电磁，结构设计，参数优化

Optimization design and experimental study of electromagnetic needle free injector

Shengchun Yu

Supervised by Xingsong Wang and Xiaoli Zhang

Abstract： With the people in vitro to the increase of the number of drugs, traditional a needle injection of faults are becoming more and more outstanding without needle injection technology development gives us to solve a lot of problems, improve the injection efficiency and safety, reduce patient injection of fear and pain can bring great convenience.

This paper based on the electromagnetic no syringe needle injection, introducing the inductance parameter and electromagnetic injector jet pressure mathematical model is built, structure and performance parameters were obtained by simulation, simulation analysis and comparison of the influence the motor moment driving force of key physical parameters, according to the simulation results of design and manufacture of the electromagnetic needle free injector prototype. The control circuit of single key press can be continuously injected by using time delay relay module. Main work were linear motor modeling and simulation calculation, analysis of the linear motor parameters physical volume and linear motor thrust output and achieve the relationship between the time of maximum thrust, and according to the optimal results of the linear motor structure design and optimization, the main innovation and optimal structure is will be fixed in the coil of the linear motor, using the method of interior permanent magnet motor to push the push rod of the injector motion of the mechanical structure, which reduced the dynamic quality, improve the maximum thrust, also reduce the coil friction and moving coil lead wire when the resistance, electromagnetic needle syringe structure dynamic structure has greatly optimized.

Key words: Needle free injector, electromagnetic, structure design, parameter optimization

目录

摘要 II

Abstract II

电磁无针注射器优化设计与实验研究 1

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2 相关的技术背景 2

1.3电磁无针注射器国内外研究现状 3

第二章 电磁无针注射器建模与仿真 5

2.1直线电机建模 5

2.1.1 动态电压平衡方程 5

2.1.2 动态力平衡方程 5

2.1.3推导过程 6

2.2 参数计算与仿真 8

2.2.1不同线圈丝径、绕组层数和永磁体直径下的驱动力与电流的计算与仿真 8

2.2.2线圈绕组铜线丝径与绕组层数和最大驱动力的关系 22

2.3 本章小结 26

第三章 电磁无针注射器结构分析 27

3.1结构原理分析 27

3.1.1动力源 27

3.1.2控制电路 28

3.1.3安瓿瓶 29

3.2本章小结 29

第四章 动力源设计 30

4.1永磁材料 30

4.2线圈骨架 30

4.3推杆连接体 31

4.4本章小结 31

第五章 控制电路设计 32

5.1电路原理 32

5.2元器件选择 34

5.2.1电阻选择 34

5.2.2桥式整流电路二极管 34

5.2.3滤波电容 34

5.3本章小结 34

第六章 全文总结与展望 35

6.1全文总结 35

6.2工作展望 35

致 谢 37

参考文献： 38

电磁无针注射器优化设计与实验研究

1. 绪论

1.1 课题背景和意义

将药物注射到人体内需要通过注射的方式，传统的注射方式是有针注射，有针注射从产生到发展的这300多年，给人类体外给药产生了许多便利，给医学的治疗也起到了很大的帮助；但是，随着人类医学的进步，需要体外注射的方面越来越多，有针注射在注射使用过程中产生了很多不足之处，就糖尿病而言，糖尿病患者每日需要定点定量补充胰岛素以降低血糖，皮下有针注射给药是目前为止最多的注射给药方式，由于大多数患者因为需要连续每日三次的肌肉注射，容易产生炎症、过敏、肌肉萎缩等不良反应，对患者的身体和心理上造成了一定的影响。

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