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研究生: 李昱賢
Li, Yu-Hsien
論文名稱: 滲透式微致動器於引骨增生手術之應用
Osmotic Micro-Actuators for distraction Osteogenesis
指導教授: 蘇育全
Su, Yu-Chuan
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 56
中文關鍵詞: 滲透引骨增生藥物釋放
外文關鍵詞: Osmotic, Distraction Osteogenesis, Drug Delivery
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  • 整合滲透壓與防水透氣膜的作用,可將化學位能直接轉換成機械運動,吸收水氣以產生驅動微流體系統所需的壓力。滲透作用具自發性,只要將半透膜搭配高滲透壓液置入具有水分的環境,即可促使滲透作用長時間進行,不需再額外提供能量。本研究針對口腔引骨增生手術的需求,成功發展出滲透式微制動器,可自動產生推力以維持骨骼的等速運動,另外還可等速釋放抗生素以防止術後感染。
      本研究設計了活塞與隔膜兩種驅動機制,其中活塞的線性運動可用以推動連桿,在阻力最大為四牛頓的情況之下仍然能夠維持等速運動以輔助骨骼增生的進行;另外隔膜可用以推擠藥物將其釋放於環境中,細長的結構在安置上更具彈性。在雛型的製作上系統是由高分子材料所組成,包含聚氨基甲酸酯的半透膜,聚二甲基矽氧烷的活塞和隔膜、以及聚甲基丙烯酸甲酯和聚四氟乙烯的結構,再利用模具成形與微加工搭配從元件到系統的組裝。目前所完成的雛型有內徑為1 mm的活塞式微制動器,移動速度約為每日1 mm持續一週,可免除傳統須以人工方式反覆調整的麻煩,以及內徑0.5 mm的隔膜式微制動器,每日約可釋放出3.6 μl的抗生素以防止術後感染。其中隔膜式的藥物釋放系統在出口處還加設了細長的微流道以抑制擴散作用,可避免儲存藥物受異物擴散污染的危險。


    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 表目錄 vii 圖目錄 viii 第1章 緒論 - 1 - 1.1 前言 - 1 - 1.2 引骨增生術 - 1 - 1.3 藥物控制釋放 - 3 - 1.4 文獻回顧 - 4 - 1.4.1 滲透式微型藥物釋放裝置 - 5 - 1.4.2 膠囊型藥物釋放裝置 - 5 - 1.5 研究動機與目標 - 7 - 1.6 論文架構 - 9 - 第2章 理論基礎 - 11 - 2.1 滲透作用 - 11 - 2.1.1 半透膜 - 11 - 2.1.2 滲透壓 - 12 - 2.1.3 滲透機制 - 13 - 2.2 過飽和食鹽水 - 14 - 第3章 元件設計與系統整合 - 15 - 3.1 系統架構 - 15 - 3.2 半透膜之選擇 - 15 - 3.3 系統裝置之材料與加工方法 - 16 - 3.3.1 PDMS配製 - 16 - 3.3.2 電腦數值控制加工 - 16 - 3.3.3 雷射雕刻加工 - 18 - 3.3.4 熱壓成型加工 - 19 - 3.4 位移輸出 - 21 - 3.4.1 牽引裝置之鐵氟龍管 - 21 - 3.4.2 牽引裝置之半透塞 - 23 - 3.4.3 PDMS活塞 - 25 - 3.4.4 PMMA支撐柱及金屬連桿 - 27 - 3.5 控制式藥物釋放 - 31 - 3.5.1 藥物釋放裝置之鐵氟龍管 - 32 - 3.5.2 PDMS薄膜藥囊 - 32 - 3.5.3 藥物釋放裝置之半透塞 - 35 - 3.5.4 釋放出口管制 - 36 - 3.6 固定於口腔內之方法 - 39 - 第4章 實驗結果與討論 - 42 - 4.1 厚度15μm半透塞之滲透速度 - 42 - 4.2 活塞摩擦力之量測 - 44 - 4.3 位移輸出 - 46 - 4.4 活塞之推力輸出 - 48 - 4.5 活塞所受之側向作用力 - 49 - 4.6 藥物釋放速度 - 50 - 4.7 薄膜藥物囊袋形狀之改變 - 51 - 4.8 改變半透塞厚度之影響 - 52 - 第5章 結論及未來展望 - 54 - 參考文獻 - 56 -

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