哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
随着工业自动化的普及，医疗器械领域的产品创新蓬勃发展，注射器的无针
化和自动化成为新的研究方向。无针注射过程可以实现自动控制，经济高效，更
安全地服务人类生活。本文针对药液粘度高时出现的推力不足，药剂装填困难等
问题，围绕无针注射器自动注射展开研究，为解决针头注射缺陷提供新方法。本
文针对高粘度药液无针注射缺乏相关研究的痛点，围绕高粘度药液无针自动注射
系统研发展开研究，为高效无针注射系统的开发提供探索和设计新方案。
为获得射流参数与驱动力的关系，建立描述药液射流滞止压强和速度与驱动
力关系的数学模型，用于分析驱动力对射流滞止压强和射流速度随时间的变化规
律。通过比较多种驱动源对射流性能的影响，选择使用电磁力驱动，便于射流过
程自动化控制和驱动力优选。针对本文的应用背景，确定无针注射器的基本参数，
对高粘度药液的射流参数进行仿真分析，得到不同驱动条件下射流参数的变化规
律，为驱动参数优选提供了依据。
根据高粘度无针注射系统的用户需求，设计无针注射器机械系统和控制系统。
机械系统具备射流的电磁驱动、药量调节、自动供液等功能，创新设计供液机械
构件，同时满足功能需求和结构紧凑的限制。控制系统用于控制无针注射系统射
流过程以合理参数顺序执行。本文基于野火控制开发板，开发实现音圈电机驱动、
自动注射、驱动参数调整等控制，并可通过触控屏设置射流参数、记录射流循环
次数等，保证注射过程的安全高效进行。
根据设计的无针注射机械系统和控制系统搭建实验平台，使用人造皮肤等材
料，采用多次重复实验方法进行射流实验，并对注射效果进行评价。实验结果表
明，设计的无针注射器达到高粘度药液无针注射要求。
关键词：无针注射；高粘度；系统设计；射流参数
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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
Withthepopularizationofindustrialautomation,productinnovationinthefieldof
medicaldevicesisbooming,andneedle-freeandautomationofsyringeshasbecomea
newresearchdirection.Theneedle-freeinjectionprocesscanrealizeautomaticcontrol,
cost-effectiveandsaferservicetohumanlife.Aimingattheproblemsofinsufficient
thrustanddifficultyinfillingthedrugwhentheviscosityofthedrugsolutionishigh,this
paperfocusesontheautomaticinjectionofneedle-freesyringe,andprovidesanew
methodtosolvethedefectofneedleinjection.Inthispaper,aimingatthepainpointsof
thelackofresearchonneedle-freeinjectionofhigh-viscositypharmaceuticalsolution,
thispaperfocusesontheresearchanddevelopmentofhigh-viscositydrug-freeneedle-
freeautomaticinjectionsystem,andprovidesexplorationanddesignofnewsolutionsfor
thedevelopmentofhigh-efficiencyneedle-freeinjectionsystem.