【摘要】：本文針對(duì)藥物依賴的慢性病患者對(duì)精確給藥方法的需求,以提高給藥精度和給藥效率為目標(biāo),研究了無創(chuàng)超聲透皮給藥系統(tǒng)的壓電控制方法。通過有限元算法建立了體外超聲透皮給藥過程中的聲-液-固-熱的多場耦合模型,分析了低頻超聲無創(chuàng)透皮給藥促滲機(jī)制,提出了直線超聲電機(jī)與超聲換能器結(jié)合的壓強(qiáng)控制策略,試制了低頻超聲透皮給藥裝置樣機(jī),驗(yàn)證了壓強(qiáng)參數(shù)控制方法的可行性,實(shí)現(xiàn)了低頻超聲透皮給藥的精度控制。此外,設(shè)計(jì)了一款基于壓電驅(qū)動(dòng)的爬行作動(dòng)器,與超聲給藥換能器構(gòu)成了一套體外透皮給藥定位裝置,適用于實(shí)現(xiàn)體外定點(diǎn)超聲給藥操作。本文主要內(nèi)容如下:1.建立了無創(chuàng)超聲透皮給藥系統(tǒng)中聲-液-固-熱耦合仿真計(jì)算模型。該模型通過計(jì)算系統(tǒng)中聲場與流場的矢量云圖,與熱力學(xué)平衡方程相結(jié)合可有效預(yù)測系統(tǒng)中溫度變化,保障超聲給藥過程中溫升滿足臨床安全需求(≤43℃)。理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在40 V_(0p)(21 kHz)的電壓驅(qū)動(dòng)下,通過占空比控制方法,可使系統(tǒng)中最大溫度從54.0℃下降到43.0℃,同時(shí)90 min內(nèi)滲透率保持在0.018μMol/min,實(shí)現(xiàn)了臨床安全溫度下藥液滲透率優(yōu)化的目標(biāo)。2.分析了不同因素對(duì)藥液滲透率的影響規(guī)律,理論和實(shí)驗(yàn)獲得了壓強(qiáng)對(duì)藥液滲透率的敏感程度�；诖�,提出了一種結(jié)合超聲換能器和超聲電機(jī)的新型超聲透皮給藥系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓幅值和占空比,實(shí)現(xiàn)了藥液壓強(qiáng)連續(xù)控制,滿足了體外低頻超聲透皮給藥滲透率的控制要求,控制分辨率達(dá)到了0.07μMol/min。3.設(shè)計(jì)了基于壓電作動(dòng)器的爬行作動(dòng)器。其長寬高為35 mm×30 mm×9 mm,質(zhì)量為9克,可實(shí)現(xiàn)直線和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng),最大速度能到達(dá)330 mm/s,最小轉(zhuǎn)彎半徑為102 mm。并能在速度為20 mm/s時(shí),負(fù)載達(dá)到55克,而實(shí)驗(yàn)用的超聲給藥換能器僅為1.8克。通過Labview程序設(shè)計(jì),在類似“倒車入庫”的運(yùn)動(dòng)精度控制實(shí)驗(yàn)中,定位誤差小于0.5 cm,可初步實(shí)現(xiàn)了超聲透皮給藥精確定位的功能。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH77
【圖文】：

圖 1.1 低頻超聲透皮給藥系統(tǒng)示意圖的透皮給藥特性主要是源于空化效應(yīng)。超聲作用下藥液中空化氣高溫和大約 5×108Pa 的高壓，并伴生強(qiáng)烈的沖擊波和 400 km/h 成裂縫或裂紋，從而達(dá)到打開皮膚滲透通道[1, 2, 36-39]的目的。201

VCX500-VCX750系列超聲波發(fā)生器

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本文編號(hào)：2719731