畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開 題 報(bào) 告
學(xué)生姓名
學(xué) 號
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
課題題目及來源：
題目：電動無針注射器設(shè)計(jì)
題目來源：自擬
課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
課題研究的意義：
傳統(tǒng)的注射器是通過不銹鋼針頭注射人體，容易造成局部皮膚損害、出血，不僅疼痛顯著，令多數(shù)患者（特別是小孩）產(chǎn)生害怕，并且大量一次性注射器使用后即成為威脅環(huán)境健康的醫(yī)用垃圾，據(jù)報(bào)道，在美國440萬醫(yī)務(wù)人員中，每年因針頭或醫(yī)療銳器刺傷的人數(shù)達(dá)80萬，護(hù)士每年發(fā)生的針次傷達(dá)80～100萬次。1994年，WHO和聯(lián)合國兒童基金會在免疫接種會議上，2002年，WHO在“全球安全注射網(wǎng)絡(luò)年會鰲注射后廢棄物管理技術(shù)研究會”提出安全注射的要求，呼吁積極推廣無針注射技術(shù)，無針注射的需求，促使了本課題研究 。
與傳統(tǒng)的皮下針頭注射器相比，電動無針注射器的有點(diǎn)很明顯。無針注射是通過高速射流注射一小股藥物到皮下，無針扎傷害危險(xiǎn)，避免皮膚受損引起感染。沒有傳統(tǒng)注射器使用的針頭，避免了針頭暴露感染。在使用和效果上迅速便捷，易于操作，可以在任何地方使用。
現(xiàn)如今大多數(shù)的疫苗是采用有針頭注射器注射的，雖然有針頭注射器使用廣泛，基于針頭的方法仍然有一定的局限，比如人們對使用針尖的恐懼癥，因針頭而產(chǎn)生的傷害事故，以及在一些發(fā)展中國家由于重復(fù)利用針頭而導(dǎo)致大數(shù)量的HIV病毒感染，無針注射器可以很好的解決以上的一系列問題，根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，它有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1） 無針扎傷害、無疼痛
（2） 排除可能產(chǎn)生的交叉感染
（3） 注射完成后處理費(fèi)用低
（4） 注射的藥物易吸收
（5） 易于操作、簡捷并且可以在任何地方使用
（6） 藥物注射劑量準(zhǔn)確（0.01ml可調(diào)）
（7） 消除針頭刺破事故的發(fā)生
綜上所述，本課題的研究有著廣泛的意義和使用價(jià)值。
國內(nèi)外無針注射器發(fā)展?fàn)顩r:
發(fā)達(dá)國家對無針注射器的研究非常重視，無針注射技術(shù)發(fā)展迅速，除了已經(jīng)被人們熟知的液體無針注射技術(shù)，粉末無針注射也開始發(fā)展和應(yīng)用。與應(yīng)用液體無針注射器比起來，粉末無針注射是一個(gè)更新的注射平臺。第一個(gè)施用于液體的無針注射器于20世紀(jì)40年代設(shè)計(jì)，用于大規(guī)模的疫苗接種，液體無針注射器從那里便開展起來。而第一個(gè)粉末無針注射的專利在1993年發(fā)表，第一次臨床試驗(yàn)則在1997年。
近年來，隨著我國生物工程技術(shù)的日益成熟和廣泛使用，大量的生物技術(shù)藥物問世，為開辟更簡便的蛋白/多肽類藥物和基因藥物的給藥途徑，研制出了無針注射給藥系統(tǒng)。胰島素是蛋白/多肽類藥物中的典型代表，有多種新型給藥系統(tǒng)用于開發(fā)胰島素新制劑，與使用有針頭注射器的傳統(tǒng)注射劑相比，無針注射給藥系統(tǒng)更適合于又恐針感的病人、兒童患者，并消除了交叉感染。
國外發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過七十年的研究沉淀，國外對無針注射的研究已經(jīng)進(jìn)入市場開發(fā)階段，目前，英國、美國在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。目前，Medr-Ject公司主要從事機(jī)械動力無針注射給藥系統(tǒng)的研究，已開發(fā)了系列產(chǎn)品。與其他無針注射技術(shù)相比，機(jī)械動力無針注射給藥系統(tǒng)科技含量較低，提高藥液傳遞效率必須使用高強(qiáng)度彈簧，其優(yōu)勢在于較容易進(jìn)行機(jī)械加工，使用時(shí)不產(chǎn)生噪音。Weston醫(yī)藥公司和Bioject公司分別開發(fā)了系列高壓氣體動力無針注射產(chǎn)品，應(yīng)用于遞送羅氏公司的干擾素和抗菌素、Weston公司的流感疫苗、Fragmin公司的小分子量肝素、其他的還有乙型肝炎疫苗、胰島素、嗎啡、利多卡因、紅細(xì)胞生成素、生長激素等藥物。
Weston醫(yī)藥公司開發(fā)的產(chǎn)品主要以高壓氮?dú)鉃閯恿υ?，Bioject公司開發(fā)產(chǎn)品以高壓二氧化碳為動力源。
國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
目前，我國在無針注射器研制上仍然處于初級階段，已有國產(chǎn)化SSP型無針注射器， SSP型無針注射器是我國自主研制的試驗(yàn)用無針注射器。此外浙江省醫(yī)療器械研究所與浙江大學(xué)也在聯(lián)合研究無針注射器產(chǎn)品，并且再進(jìn)一步做臨床分析。
隨著科技的進(jìn)步，無針注射器存在的問題將逐步得到解決，加快發(fā)展。在不久的將來，各種無針注射器產(chǎn)品必然被廣大消費(fèi)者熟知并認(rèn)可。無針注射藥物品種將會有更大的選擇空間，蛋白質(zhì)組學(xué)研究的推進(jìn)將發(fā)掘更多適用于無針注射給藥的蛋白/多肽類藥物，國外在無針注射領(lǐng)域已很成熟，我國也在不斷的研究，在不久的將來，我國也會在這一領(lǐng)域有所發(fā)展和創(chuàng)新。
課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法：
課題研究的主要內(nèi)容:
1、闡述無針注射器的研究目的及意義，以及國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r；
2、在深入分析產(chǎn)品需求的基礎(chǔ)上，提出無針注射器的研究要求，并機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的理論與方法，完成無針注射器的概念設(shè)計(jì)；之后在詳細(xì)設(shè)計(jì)的步驟中主要完成選擇方案的設(shè)計(jì)；
3、具體介紹，選擇出設(shè)計(jì)產(chǎn)品所用的動力源，或選擇機(jī)械動力注射或是選擇高壓氣體無針注射；
4、電動無針注射器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件圖及裝配圖；
5、電動無針注射器電路設(shè)計(jì)；
課題研究的主要方法：
（1）收集資料，了解并電動無針注射器的工作原理和各模塊的功能。
（2）確定設(shè)計(jì)大體思路，撰寫開題報(bào)告，按照要求完成具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
（3）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，熟悉相關(guān)軟件CAD及三維制圖軟件PROE，確定設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。按要求完成完整的設(shè)計(jì)計(jì)劃及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)及計(jì)算。
（4）對所設(shè)計(jì)的電動無針注射器進(jìn)行三維建模和仿真。
（5）對設(shè)計(jì)說明書初稿進(jìn)行相關(guān)格式修改，對設(shè)計(jì)圖紙并進(jìn)行修改。
研究過程中的主要問題和解決的方法：
(1)無針注射器功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
機(jī)械產(chǎn)品的功能是指機(jī)械產(chǎn)品的用途或所具有的特定工作能力。機(jī)械系統(tǒng)和其他系統(tǒng)一樣都存在著能量流、物質(zhì)流和信息流的傳遞與交換。因此機(jī)械產(chǎn)品的功能具體來說，是實(shí)現(xiàn)能量、物料、信息的傳遞與變換；是實(shí)現(xiàn)作用對象（物料、能量和信息）的特征變化。
通過對無針注射器的抽象化描述之后，可以把總功能描述為無針條件下進(jìn)行噴射注射，他的黑箱示意圖如圖1所示。他是以物料的轉(zhuǎn)換為主的機(jī)械系統(tǒng)，也即物料流為主流，輸入物料是藥物和人體的某部位，輸出物料流是已完成注射的人體某部位。
圖1 無針注射器黑箱示意圖
由無針注射器的噴射流程分析可得，無針注射器由儲藥、加載、觸發(fā)、噴射、注射幾個(gè)步驟組成，其流程圖如圖2所示：
圖2無針注射器動作流程圖
（2） 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)最終要實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)，也就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)思與設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)中重要的部分，主要是動力系統(tǒng)、傳動及執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中執(zhí)行系統(tǒng)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)核心。
本次設(shè)計(jì)的電動無針注射器，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是把電能轉(zhuǎn)化為電磁能，把電磁能轉(zhuǎn)換為彈簧的彈性勢能，彈簧作為主要的動力源，把壓縮彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為使藥噴射出的動能。
課題研究所需的參考文獻(xiàn)：
[1]周旭.無針粉末注射給藥系統(tǒng)的研制與應(yīng)用[D].中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院.2008
[2]陳黃飛.無針注射器發(fā)展?fàn)顩r分析.廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院.2014
[3]羅麗君.侍曉云.無針注射器的臨床應(yīng)用及研究現(xiàn)狀.藥物生物科技.2015
[4]龔溎義．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]. 北京：高等教育出版社
[5]澲良貴．紀(jì)明鋼. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社
[6]曾莉群．無針注射器研發(fā)[D]. 浙江大學(xué). 碩士畢業(yè)論文. 2008
[7]邵文鵬, 王韻晴．無針注射器的研究進(jìn)展[J]. 中國醫(yī)療器械信息. 2015
[8]賈軍朋.無針注射器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì).蘇州大學(xué).2011年
[9]李金柱.無針注射器性能研究及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).華中科技大學(xué).2007
[10]周旭.王伽伯.肖小河.無針注射給藥系統(tǒng)及應(yīng)用.解放軍藥學(xué)學(xué)報(bào).2005
[11]趙麗娜.無針注射器技術(shù)研究.浙江大學(xué). 2012
指導(dǎo)教師審查意見：
指導(dǎo)教師簽字：
20 年 月 日
指導(dǎo)委員會意見審核意見：
組長簽字：
20 年 月 日