طراحي و شبيه ‏سازي كنترل‏ كننده ميكروپمپ تحويل دارو با استفاده از همبسته ‏كننده موج صوتي سطحي

Design and Simulation of a Drug Delivery Micropump Controller Using Surface Acoustic Wave Correlator

در اين مقاله، كنترل‏كننده‏‌ راه دور براي تحريك دقيق ميكروپمپ قابل كاشت سيستم تحويل دارو در فركانس 956 مگاهرتز، با تغذيه سرخود و با استفاده از زيرلايه پيزوالكتريك طراحي شده است. براي اين منظور تاثير زيرلايه ليتيوم‏نيوبيت در اندازه ولتاژ تحريك، نسبت سيگنال به نويز، تلفات جايگذاري، پهناي باند و قسمت‏هاي حقيقي و موهومي ادميتانس قطعه بررسي شده است. نتايج محاسبات تحليلي و شبيه‏سازي عددي قطعه، ولتاژ تحريك را براي زيرلايه پيزوالكتريك ليتيوم‏نيوبيت 8/5 ولت نشان مي‌دهد. با افزايش فركانس مركزي تحريك، پهناي‏باند محاسبه‏شده 160 مگاهرتز است و ايمني تحريك قطعه با كد باركر تامين مي‌شود. با توجه به نتايج بدست آمده، نسبت سيگنال به نويز محاسبه‏شده 52/26 دسي‏بل است. تلفات جايگذاري محاسبه‏شده 1/2 دسي‏بل است كه مقداري قابل قبول بمنظور انتقال حداكثر توان است. جابه‏جايي بدست آمده از ديافراگم ميكروپمپ با توجه به ولتاژ تحريك توليدي از زيرلايه پيزوالكتريك، 3353/9 نانومتر است كه آزاد‏سازي دارو از مخزن ميكروپمپ را مطمين‏ مي‏سازد. در مجموع، نتايج محاسبات تحليلي و شبيه سازي عددي، عملكرد مناسب قطعه طراحي شده را در تحريك قطعه تزريق دارو نشان مي‏دهد.

A secure self-biased remote controller for a drug delivery system, working at 956 MHz, is designed using piezoelectric substrate containing an implantable micropump. For this purpose, the effect of Lithium Niobate substrate on the actuation voltage, signal to noise ratio, insertion loss, bandwidth, and real and imaginary part of the admittance are investigated. The results of analytical calculation and numerical simulation show that the actuation voltage of the Lithium Niobate substrate is about 5.8 V, and the calculated bandwidth is 160 MHz with the signal to noise ratio of 26.52 dB. The security for actuation of the device is assured with Barker code. The insertion loss is equal to 2.1 dB which is adequate for maximum power transfer. Numerical simulation indicates that the generated voltage could create a displacement about 9.3353 nm in the conductive diaphragm, which is enough to ascertain the correct drug delivery by the micropomp. According to the analytical calculations and numerical simulations, the performance of the designed controller is qualified to correctly stimulate the drug delivery device.