随着人们生活节奏的加快,生活压力越来越大,饮食不规律以及食品安全等问题导致了慢性消化道疾病的发病率不断攀升。作为治疗胃肠道疾病和研究局部药物吸收的重要手段,消化道定点药物释放系统逐渐成为国际生物医学工程领域的一个研究热点。它通过定位系统达到病变部位,由驱动装置推动药物释出。与传统的药物吞服方式相比,消化道定点药物释放系统能在炎症、创面、病灶处直接高效地进行给药治疗,既可增强药物的吸收实现高效治疗,并能减小药物的副作用,从而安全无创地实施靶向给药等介入医疗操作,此外,为人体药物吸收研究提供了一种可靠的输药方法。为对病灶处实现快速、可靠地药物输送,本文提出了一种智能药物输送方法,可实现释药速度、释药剂量和释药次数的智能控制。首先提出了一种电磁永磁式的释药驱动方式,建立释药驱动装置中驱动源及致动器的磁场数学模型,合理设计了释药驱动装置的结构,获得新型的磁场驱动原理,随后基于有限元仿真计算和正交试验理论对驱动装置的参数进行优化,最后基于仿真优化后的释药驱动装置结构参数设计了一种智能释药控制方案,本文的主要内容包括释药驱动装置的设计和智能释药控制方法的设计。释药驱动装置的设计:首先通过对电磁-永磁式驱动装置的磁场力理论分析计算,确定了影响释药驱动力大小的各个因素,随后在单因素实验的基础上选定了正交试验的因素水平表,然后通过对正交实验结果进行直观分析和方差分析,确定了适用于释药胶囊驱动装置的最佳结构参数,并据此对释药单向阀的开启压力进行了分析设计,最后在选定了释药单向阀后对释药驱动装置进行了理论可行性验证。智能释药控制方法的设计:首先基于伯努利方程确定控制原理为,根据控制电磁-永磁式驱动装置的激励电流来控制释药驱动力的大小,从而间接控制释药胶囊的释药剂量和释药速度。经分析驱动力大小还与释药胶囊的姿态角和激励电流有关:因此设计了基于MPU6050六轴传感器结合三正弦定理获取胶囊姿态角的方法;为获取释药装置驱动力和激励电流之间的函数关系,开发了电磁-永磁式释药驱动装置的原理样机,搭建了释药驱动力测试平台,通过实验测得不同激励电流和释药致动器行程时的驱动力大小,最后基于最小二乘原理拟合出驱动力与激励电流和释药致动器行程之间的函数曲面。最后,对智能释药方案进行了实验验证,验证结果表明该方案可行有效。