基于人機工程學的集成式干粉吸入器研究.pdf

1、近三十年來,干粉吸入器作為肺部給藥裝置,在治療哮喘、慢性阻塞性肺病等肺部疾病上具有較大的發(fā)展?jié)摿?。本文提出一種以壓縮氣體為藥劑分散驅(qū)動能量的集成式干粉吸入器,具有氣泵加壓、藥劑自動進給、吸氣觸發(fā)、協(xié)調(diào)藥劑分散與患者吸氣的功能,并利用參數(shù)仿真及流體仿真分析其特性,改進現(xiàn)有干粉吸入裝置的缺陷,為干粉吸入器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計提供理論依據(jù)。
　　基于人機工程學的安全性、工作效率、靈活性及材料特性原則,分析現(xiàn)有干粉吸入器產(chǎn)品的優(yōu)勢與不足,研究理

2、想干粉吸入器的功能要素,提出集成式干粉吸入器的設計方案;在闡述干粉吸入器工作原理的基礎上,結(jié)合氣體傳動理論,建立出干粉吸入器的氣體狀態(tài)參數(shù)與受力參數(shù)的數(shù)學模型。
　　基于干粉吸入器的數(shù)學模型,運用Simulink模塊中的比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)、關系運算環(huán)節(jié)建立干粉吸入器的控制模型,并根據(jù)人機原則的干粉吸入器功能要素確定吸氣觸發(fā)時間、氣泵加壓次數(shù)和輸入力及延時時間為調(diào)整目標;以參照產(chǎn)品的經(jīng)驗尺寸為基礎,設定參數(shù)仿真的初始結(jié)構(gòu)參數(shù),代入子

3、模塊控制模型進行調(diào)試,得到符合調(diào)整目標且具備可行性的結(jié)構(gòu)參數(shù);將調(diào)整后的結(jié)構(gòu)參數(shù)代入總體控制模型,得到各子模塊輸出值的特性曲線。
　　以多維氣體動力學為理論基礎,對干粉吸入器的藥劑分散管道的氣體湍流特性進行分析;運用計算流體力學軟件CFX,研究分散管道及其進氣管的長度及直徑變化對管道內(nèi)氣流特性的影響;對比并改進分散管道的結(jié)構(gòu),評價管道結(jié)構(gòu)的藥劑擴散與分離效果;最后進行分散管道的粒子跟蹤模擬,得到藥劑粒子的分散軌跡、速度、濃度及受力