超声电导治疗仪的设计与实现

摘要

近年来，随着医药领域的飞速发展，病人在给药的方式上也有了更多的选择。然而，传统的给药方式如口服、注射由于存在某种程度上自身的缺点，已经无法满足病人们对于某些特定药物的给药需求。透皮给药系统(TDS)作为一种经皮肤表面给药的用药途径，能够使人体局部或全身都得到治疗。因此，研究这种给药途径对未来病人病情的治疗具有非常重要的理论与工程意义。
　　 鉴于皮肤角质层的阻碍作用，人们需要通过物理和化学的方法才能辅助大多数难以渗透皮下的药物渗入。虽然电致孔法、离子导入法和超声波法都可以作为新的经皮吸收方法，但是有研究发现这三种方法单独作用时，某些特定药物的渗透效果并不明显。
　　 本文针对以上三种方法单独作用时不能满足某些药物渗透率的问题，结合透皮给药仪器现有的发展技术和需求，设计研究了集电致孔、现代离子导入和超声空化技术为一体的超声电导治疗仪。该治疗仪是以增强型8051单片机STC90C58RD+为核心控制部件，外扩电致孔模块、电导模块、超声模块、电极异常检测模块、人机交互模块和身份识别卡接口模块等。另外，通过自制的读写器，完成了身份识别卡对治疗仪的相关控制功能，给治疗仪在无人监控下的管理工作带来方便。
　　 本论文背景基于作者在南京某公司实习时参与的超声电导治疗仪的研制，研究成果经过全方位的调试过程已顺利通过了国家相关部门的检测，但是对于一个透皮给药领域，还有很多工作有待进一步的研究和推广。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作

1．4 论文结构安排

2 系统总体设计

2．1 系统功能需求

2．2 系统性能指标

2．3 系统总体设计

2．4 本章小结

3 压电超声换能器及其电学匹配设计

3．1 超声换能器

3．1．1 超声换能器概述

3．1．2 超声换能器的主要性能指标

3．2 压电超声换能器

3．2．1 压电陶瓷振子的谐振特性

3．2．2 压电陶瓷振子的动态特性分析

3．3 压电超声换能器的电学匹配设计

3．3．1 调谐匹配

3．3．2 阻抗匹配

3．4 本章小结

4 超声电导治疗仪硬件设计

4．1 硬件总体设计

4．2 电源模块设计

4．3 微控制器模块设计

4．3．1 微控制器选型

4．3．2 时钟电路设计

4．3．3 复位电路设计

4．3．4 程序烧写与调试电路设计

4．4 人机交互模块设计

4．4．1 LCD显示屏接口电路设计

4．4．2 按键电路设计

4．4．3 报警电路设计

4．5 读写器模块设计

4．6 电致孔模块设计

4．7 电导模块设计

4．7．1 正弦半波发生电路设计

4．7．2 个数和频率可调的正弦半波输出电路设计

4．7．3 调制及电导驱动电路设计

4．7．4 电极异常检测电路设计

4．8 超声模块设计

4．8．1 个数和频率可调的超声波信号发生电路设计

4．8．2 超声波信号驱动及压电超声换能器匹配电路设计

4．8．3 超声波信号驱动管的保护电路设计

4．9 本章小结

5 超声电导治疗仪软件设计

5．1 软件总体设计

5．2 读写器板软件设计

5．2．1 LCD液晶显示模块OCMJ4X8B驱动

5．2．2 身份识别卡SLE4442驱动

5．2．3 按键扫描和处理模块

5．3 核心控制板软件设计

5．3．1 电致孔模块

5．3．2 电导模块

5．3．3 超声模块

5．3．4 电极异常检测模块

5．4 本章小结

6 系统调试结果分析

6．1 电源模块调试

6．2 读写器模块调试

6．3 电致孔模块调试

6．4 电导模块调试

6．5 超声模块调试

6．6 电极异常检测模块调试

6．7 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录