摘    要

口服药物是最常见的治疗药剂，口服药物发挥药效的过程是药物经过释放，被胃肠道吸收进入体内发挥药效作用，评价药物在人体内的释放与吸收情况对于口服药物来说是一项重要的内容。药物吸收仪是模拟口服药物在人体内部的消化吸收过程，进而模拟分析确定人体对口服药物的吸收程度，从而实现对药物功效的最大开发利用。文章中依据药物吸收仪进行了具体分析以及药物吸收仪仿生系统对泵提出了具体的要求，知网期刊论文检测对药物吸收仪泵进行工作原理设计，选择蠕动泵作为药物吸收仪的动力泵。文章中对药物吸收仪蠕动泵进行了详细的计算分析设计，并对药物吸收仪蠕动泵进行流量、压力等的控制，选择步进电机作为蠕动泵的驱动方式，通过对步进电机的转速进行控制从而实现对药物吸收仪泵管的流量、压力控制。步进电机具有快速启停的能力，控制精度高，转速控制容易、没有累积误差、定位准确等特点，步进电机是一种应用广泛的开环控制元件。文章设计了以单片机为控制核心的步进电机控制系统，并给出了工作原理，包括硬件设计和软件设计。

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1 绪论

1.1课题的研究背景

口服药物是最常见的治疗药剂，口服药物发挥药效的过程是药物经过释放，被胃肠道吸收进入体内发挥药效作用，评价药物在人体内的释放与吸收情况对于口服药物来说是一项重要的内容^[1][2]。目前国内外研究药物吸收的模型有人工生物膜模型、细胞模型和动物实验模型、基于单池药物溶出/吸收仿生系统、药物溶出/吸收仿生系统等^[3][17]，但是都有着种种缺陷，并不能够完美的模拟药物在人体内的消化吸收过程。在这里有着众多的难点，诸如药物的消化吸收是一个连续的动态过程，而目前的众多模型都是静态的，不能有效的、准确的模拟药物在肠道内的吸收情况；其次在人体内胃和肠道中的pH值是不一样的，在不同的肠道中pH值也不一样，现在的模型吸收环境单一，不能模拟药物在不同pH值下的吸收情况等。

因此，在以上仿生系统的基础上，对上述提到的相关缺点进行改进，中国中医科学院中药研究所于2011年申请了药物吸收仪的研究专利^[4]，药物吸收仪能够更高效、准确的对药物的消化吸收过程进行模拟。本次课题的设计任务即是对药物吸收仪中的泵进行选型与分析。

1.2国内外研究现状

此次选题是针对药物吸收仪的动力系统的主要部件——泵进行选型与设计，因此主要对泵进行研究。泵是随着工业发展起来的，最开始泵只是被人们用来输送饮水，随着科学技术的发展，泵的应用领域不断扩大。泵是用来输送液体或让液体增压的机械装置，泵把原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，进而让液体的能量得到增加。泵的主要功能是用来运输液体，包括水、油脂、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可用来运送液体-气体混合物和包含固体物的固-液混合液体。

由于泵具有独特的流道型式以及叶轮的旋转运动，这就使得泵体的内部，尤其是在叶轮内部，其流场产生不可预测的漩涡、脱流、二次回流等现象，因而使得泵体内部的非定常喘流流动变得愈加复杂。迄今为止，就算是利用较为完善的流体力学理论，也无法得到泵体内部的完整数学模型，或者说采用准确的数学解析式来描述泵体内部的流体运动的实际情况，因此，并不能从理论上为水泵的研究及使用提供确切的使用特性^[5]。

由于泵类产品在结构上以及运行过程中特有的复杂性，让泵的过流部件的水力设计以及计算只能建立在假设理论的基础上。泵的专业设计人员通过使用现代设计技术，如有限元优化、经验优化、试验优化、数值计算优化等，经过简化泵的边界条件，并根据泵的各种试验情况进行修改、鉴别、选择来完成泵的设计。迄今为止，做水力原型或模型的测试试验仍然是泵的设计开发人员获得泵的技术数据的基础方法。特别是在对泵的汽蚀、离心泵叶轮中流场的流速分布、压力分布等复杂问题的分析也仅仅能够根据可靠而详细的液体流动实际测量来解决^[6]。

欧、美等国家对泵的技术研究开始得比较早，到今天泵的产品的研制已经较为成熟。尤其是在对特殊泵的研制、泵的开发与创新、特性测试等方面，国外的技术比国内更为成熟。英国国立工程实验室(NEL)于1961年建造了用于水泵和模型水轮机(最大直径500)的性能试验的水力试验台，该试验台适能够以开式和闭式两种循环方式进行效率和汽蚀试验，其部分参数能够进行自动控制，试验的数据通过计算机进行自动采集和处理，并自动绘制和打印试验结果^[7]。目前，国外泵的测试系统普遍具有集成化水平高、尺寸小、可搬运移动、功能多样、操作便捷等特点。例如西德KSB公司和瑞士苏尔康公司建造了基于计算机自动化测试系统的水泵试验台；此外还有英国的Cussons Technology公司开发的轴流泵、P6250齿轮泵、活塞泵以及离心泵的测试平台等。但是诸如此类水泵的测试装置仍然存在着各种缺陷，如数据处理功能弱小、缺少嵌入式数据处理分析系统、效率地下等。

在国内，随着电子技术、计算机技术、传感器技术、自动控制技术等的快速发展，我国泵的测试技术获得了不小的成就。例如荏原博泵泵业有限公司寻求山东省农业机械科学研究所帮助所研制的特大型水泵试验台，虽然其功能完善，但是操作比较复杂；此外还有江苏理工大学TP自动化研究所研发的泵参数综合测试仪，其结构紧凑，安装便捷。

随着计算机技术、通信技术、智能控制技术和自动控制领域的高速发展，使得水泵的智能测试技术越发简便。随着智能电磁流量计、超声波流量计、智能电容式压力变送器、转矩转速传感器、微机扭矩仪、单片机、PLC等先进的电子设备被运用在智能水泵自动测试系统中，使得水泵测试系统的自动化水平、测试精度、响应速度和效率^[8]得到了极大的提高。

1.3论文的主要内容

本次论文的主要研究内容有：

1） 通过对药物吸收仪的工作原理及系统进行分析，来确定运输药液对泵的具体要求，而后根据要求对各种泵进行性能和优缺点对比，完成泵选型，确定泵的流量、压力、精度等各项技术指标；

2） 根据泵的技术参数对泵的各零部件结构进行计算分析设计，完成可行性、安全性的计算，利用UG软件绘制出三维模型及二维工程图；

3） 设计泵的控制方案，并完成相关控制元器件选型和电路图设计；

4）编制泵控制程序，实现对泵控制来完成对药液在胃肠道内压力、流速等的模拟控制；

5）撰写毕业设计论文。