本文根据对昆虫刺吸式口器结构的研究,将仿生耦合理论与技术引入到无痛注射器针头的设计当中。根据蚊子等昆虫刺吸式口器的结构形态,对普通注射器针头进行了仿生表面形态和结构设计与加工,分别制成具有凹坑形、波浪形、锯齿形非光滑表面的仿生无痛针头。利用设计与正交试验和数值模拟相结合的方法研究了这几种无痛针头的减阻、减痛效果。对仿生注射器针头的减阻效果进行了正交试验,以摩擦阻力及减阻率为试验指标,探寻仿生非光滑表面各因素中对阻力的影响的主次因素,优化出最优组合。结合试验揭示仿生耦合的减阻机理。对仿生注射器针头的减痛效果进行生物试验研究,选用血压变化为痛感的生理生化测示指标,以普通注射器针头和仿生注射器针头为试验对象,通过对大鼠进行刺痛试验及用不同力度夹尾,分别观察其疼痛、血压的变化以及血压变化持续时间,同时观察不同的疼痛程度对血压及血压变化持续时间的影响。最后,对普通注射器针头和仿生注射器针头的注射过程进行了数值模拟,得出了三种针头在注射过程中相应软组织的最大应力、动能和内能的变化情况,同时揭示了仿生注射器针头所具有的减阻、减痛机理与规律。