单线型低温等离子消融电极的结构设计与实验验证

目的设计一种单线型低温等离子消融电极,解决传统电极难以生成均匀、连续和稳定微气泡的问题,提高低温等离子体的消融与切割效果。方法在SolidWorks 2021三维建模软件中对低温等离子三线型电极与单线型电极结构进行建模,并通过3D打印制作样机。通过COMSOL Multiphysics 6.1软件对2种电极消融过程进行电场和温度场的有限元分析,并通过温度测试实验验证有限元仿真模型的有效性和正确性;通过组织消融实验和低温等离子体激发实验分别比较2种电极的消融效果和等离子体激发过程。结果有限元分析结果显示三线型与单线型电极的表面最高温度分别为70.2、63.3℃,其中单线型电极的表面温度更加理想,2种电极的表面最大电场强度均超过了1.0×10^(7) V/m,达到了微气泡被击穿的电场条件。三线型电极工作电极2端的电场强度远高于其余区域,而单线型电极的电场强度则无明显突变与波动。2种电极表面和距离电极表面1 cm处温度的实验值与仿真值基本一致,拟合度良好,相对误差为3.2%。单线型电极作用在猪脂肪上的消融温度最高为46.8℃,消融后,形态上无焦化区域,在1 s内可达到0.5 mm的组织切割深度。接入能量平台后,单线型电极工作电极表面会产生微气泡;通电6 ms时,工作电极表面完全被微气泡覆盖;通电9 ms时,低温等离子体被激发,可以看到呈蓝紫色光的等离子体;通电25 ms时,产生的微气泡依然规则、稳定。结论设计了一种单线型低温等离子消融电极,可以生成均匀、连续和稳定的微气泡,实现了比传统电极更好的消融与切割效果。

结构设计和使用方法对胰岛素笔用针头性能的影响研究

目的研究胰岛素笔用针头结构设计和使用方法中的各项参数对其性能的影响。方法选取21款常规型针头和5款自毁型针头,采用试验机夹持针头并分别以50、100、150、200、250 mm/min的速度匀速垂直穿刺被测材料,分析进针速度对刺穿力的影响。通过高速度数码相机分别记录小接触面和大接触面针头在4 N下产生的形变情况。分别通过间接测量和直接测量法测量压力为1、3 N时的刺入深度,并对实验后的样本进行取样拍照,记录损伤区域的最大损伤宽度。采用试验机采集下压力为2 N时倾斜6°、9°、12°时针头的抗倾斜阻力。通过SPSS 27.0软件对实验数据进行统计学分析,并采用LSD多重比较法进行单因素方差分析。结果进针速度为50 mm/min的刺穿力与其余4种进针速度下的刺穿力差异均具有统计学意义(均P<0.05),而其余各组间的差异均无统计学意义(均P>0.05)。小接触面针头对材料的形变显著,刺入深度大,最大损伤宽度大,抗倾斜阻力小。大接触面针头对材料的形变较小,刺入深度小,最大损伤宽度小,抗倾斜阻力大。结论大接触面针头受不同使用方法的影响较小。六边形和十字形针座比圆形针座的抗倾斜能力更强,其中六边形针座不易随转动轴改变的影响,性能最优。在结构设计时,应减小连结部尺寸、选择合适的针座形状。