基于音圈電機(jī)無針注射系統(tǒng)的優(yōu)化控制和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無針注射是一種新型透皮給藥方法，具有疼痛感低、皮膚損傷小、藥物吸收快。近些年來無針注射在動(dòng)物疫苗注射、人體眼部注射、藥物注射等多個(gè)領(lǐng)域迅速發(fā)展。由于應(yīng)用領(lǐng)域及年齡的差異，傳統(tǒng)的無針注射器主要以彈簧為動(dòng)力，只能單次注射。難以根據(jù)物種和人體皮膚屬性的不同，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)注射劑量和注射壓強(qiáng)，導(dǎo)致注射效果不理想。為了克服這一缺點(diǎn)本文設(shè)計(jì)一種基于STM32控制的音圈電機(jī)無針注射系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有連續(xù)注射、驅(qū)動(dòng)力雙向可調(diào)、劑量可調(diào)、安瓿噴出藥液最高壓強(qiáng)

2、可調(diào)。
　　首先，對(duì)無針注射系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。對(duì)安瓿結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)主要部件進(jìn)行選型，確定了無針注射系統(tǒng)的最大注射壓強(qiáng)和注射劑量。對(duì)音圈電機(jī)硬件電路和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　其次，建立音圈電機(jī)和無針注射的數(shù)學(xué)模型，由線圈數(shù)學(xué)模型得出電壓和線圈位移之間的傳遞函數(shù)，分析了無針注射中線圈動(dòng)態(tài)特性和位置的吸藥最佳控制參數(shù)。建立了無針注射的數(shù)學(xué)模型，得出了安瓿噴孔射流噴射壓強(qiáng)和音圈電機(jī)無針注射參數(shù)（線圈起

3、始電流、線圈電阻、安瓿噴孔直徑等）之間的關(guān)系式。
　　再次，對(duì)音圈電機(jī)控制方法進(jìn)行了介紹，最終采用雙極性可逆PWM控制線圈輸入電流，對(duì)線圈的脈動(dòng)電流進(jìn)行分析。分析簡化電流環(huán)的傳遞函數(shù)，對(duì)電流環(huán)進(jìn)行仿真，選取電流環(huán)的最佳PI控制參數(shù)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)電流環(huán)流響應(yīng)速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。
　　最后，為了驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，搭建了壓強(qiáng)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，為了確保實(shí)時(shí)壓強(qiáng)采集的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了觸力傳感器的放大濾波電路，并且對(duì)觸力傳感器進(jìn)行了壓力校正，得