论文总字数：24406字

摘 要

无针注射方式是一种新的透过皮肤的注射方法，具有表现为操作简便、药液吸收率很高、注射无疼痛感、避免交叉感染的可能等优势。现在所使用的无针注射器用品，所用的驱动动力源主要包括弹簧或高压的气体，这两种无针注射器都存在着驱动力可控制能力不强的问题。为了改进这些问题，本文利用一个可以产生瞬间高压的电磁力动力源，设计了一种以音圈电机为动力源的电磁力驱动无针注射系统。绘制出无针注射测控系统的控制电路，本设计使用自带两路PWM的单片机，经由PWM转DAC输出电压，再由功放芯片进行放大最后传输至音圈电机，使其获得足够的可控的动力。为了能够自由控制输出电流，本设计对PWM输出、DAC输出编写主程序，绘制流程图。最终到达对无针注射系统测控的目的。

关键词：无针注射 动力源 电磁力 音圈电机 控制电路

Needle-free injection Control System Design

Abstract

Needle-free injection is a new method of injection through the skin, with the performance of simple, high liquid absorption rate, injection without pain, to avoid the possibility of cross-infection and other advantages. Now using a needleless syringe supplies, driving power source used include springs or high-pressure gas, the two needle-free injectors are there to control the driving force is not strong issue. In order to improve these problems, we can take advantage of a momentary high voltage power source electromagnetic force, designed a voice coil motor as the power source to the electromagnetic force for driving the needle-free injection systems. Draw control circuit needle-free injection and control system, the design comes with two PWM using microcontroller via PWM turn DAC output voltage, and then amplified by the amplifier chip finally transferred to the voice coil motor to get enough controllable power. To be able to freely control the output current, the design prepared by the main program for PWM output, DAC output, flow charts. And finally to needle-free injection system for monitoring and control purposes.

Key Words:Needle-free injection;Power source;Electromagnetic force;The voice coil motor;Control circuit

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 2

1.3 本课题研究的主要工作 3

1.4本章小结 3

第二章 电磁力驱动的无针注射系统设计 4

2.1 无针注射技术原理 4

2.2无针注射系统总体方案 5

2.3无针注射器结构设计 6

2.3.1动力源选择 6

2.3.2电磁力驱动原理及音圈电机选型 8

2.3.3 机械结构设计与集成 10

2.4本章小结 13

第三章 控制电路设计 14

3.1控制电路调压部分 14

3.2控制电路电源部分 15

3.3控制电路串口模块 15

3.4控制电路CPU 16

3.5控制电路PWM转DAC部分 16

3.6控制电路DAC输出部分 21

3.7本章小结 22

第四章 无针注射测控系统软件部分 23

4.1控制电路绘制软件 23

4.2系统CPU 23

4.3主程序流程图 24

4.4控制电路主程序 25

4.5本章小结 26

第五章 全文总结及展望 27

5.1全文总结 27

5.2展望 27

参考文献 28

附录 30

致谢 36

第一章 绪论

现如今的生物医药技术在不断的发展，现代人对与精准地给药及注射方式的耐受性、简便性等给出了更严格的要求。透皮给药有效避免了药品在肝脏的首过反应；可以产生可控稳定及持久的注射速度和血药浓度，减少了注射次数和药量，从而降低了不适反应；提高了药品的生物利用率；注射部位在身体表面，使用和中断注射都方便等。但是，因为固有存在皮肤障碍的因素，绝大部分药品分子击穿皮肤的能力不强，亲水性的大分子药液像胰岛素特别典型。所以，现今最普便的透皮注射方式：药品贴片给药的效果并不好。故此近些年来，科学家们在新的技术研究领域投入了大量的精力，这里面无针注射技术和微针技术因为获得实质进展而正在临床上使用中，本课题旨在研究一种用电磁力驱动的无针注射器，包括系统的设计、电路的设计和系统的测试。

1.1 课题研究背景及意义

无针注射系统又称为无针注射器，针对伤口、皮肤内、黏膜或皮肤下部位注射，成为摒弃过往的注射针头的新型透皮注射方法。相对之前的注射方式来说，无针给药方式最大的不同即为没有针头插入体内，这样子也就不可能因失误地刺入皮肤发生的危害，传统的针头式注射器在给药过程中极易发生针头突发断损的事故。跟据美国卫生部的统计报告，近十年，美国每年发生因针头断损所引起的突发伤害事件平均为六十万至八十万件，因为这样美国保险公司赔偿了巨额的金钱^[1]。就传统有针头注射来说，注射过程中针头会插入体内，因而会诱发感染或造成交叉感染，传染传播性疾病的风险极高，这种情况在动物养殖的过程中，尤其是大的养殖场，是严重的事故。再加上有针头注射器使用不方便，没有过专业训练的人没法容易地使用，对许多中大型的动物，进行一次防疫就得消耗大量的人力财力。此外，用过的废旧针头的处理难题等，都是传统有针头式注射器的常有缺点。相比较这些缺陷，无针注射的优点可以列为：

(1)避免了针头断裂事故；

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