可提高声压的换能器及利用其实现透皮导入的装置制造方法及图纸

可提高声压的换能器及利用其实现透皮导入的装置，其可增大金属壳体振动位移幅度，提高药物等导入速度，可通过无创方式实现大多数分子快速渗透进入皮肤，其包括单个换能器或换能器阵列、电路装置、载体，换能器与电路装置电连接，载体一侧与皮肤对应，载体另一侧与换能器相对应，换能器阵列包括若干个以阵列方式布置的换能器，单个换能器工作在低频模式，换能器阵列工作在低频模式或低频与高频共同作用模式，换能器包括压电陶瓷、金属壳体，压电陶瓷的形状为正方形、圆形或多边形，金属壳体为锥台复合结构。

【技术实现步骤摘要】
可提高声压的换能器及利用其实现透皮导入的装置
本技术涉及换能器
，尤其涉及一种可提高声压的换能器及利用其实现透皮导入的装置。
技术介绍
在糖尿病、关节炎的治疗、导入抗生素、以及减肥、美容、针灸、镇痛等领域，常需将药物或蛋白透过皮肤导入体内，例如将药物透过皮肤导入体内时，传统的药物分子导入主要为针管注射、口服及透皮给药等方式，其中针管注射是现有糖尿病患者的治疗瓶颈，长期针头注射会导致脂肪萎缩，局部疼痛，皮下脂肪纤维化增生等问题，口服给药的方式极易导致胃肠道破坏和肝脏首过效应及过敏等问题，而透皮导入药物分子的方式可避免上述问题的产生，传统的透皮给药系统通常为贴剂，药物透过皮肤吸收进入血液循环系统并达到有效的血药浓度，其具有以下优点：(1)没有肝脏的首次通过效应和胃肠道的破坏作用，(2)血药浓度随着时间的变化较为合理，(3)可提供预先确定且较长的治疗时间，但是传统的透皮给药方法易受皮肤屏障作用的影响，其适用范围较小，一般只适用于小分子、小剂量给药，且给药过程中存在药物导入速度慢，且大多数药物不能通过贴片法以临床有效的速度渗透进入人体皮肤，例如，可乐宁贴片，一种用于治疗高血压的药物，在没有低频声波能量的驱动下需要两天才能完成药物导入过程，严重影响疾病的及时治疗。透皮给药可以定义为人体外的分子，如药物、疫苗或抗生素通过皮肤进入血液系统，透过皮肤导入药物的屏障主要来自角质层，它是皮肤的最外层，由紧凑有序的“keratinocites”细胞组成并由脂肪双分子层包围，一旦药物通过角质层，下面的组织很容易通过。长期以来，科学家们相信胰岛素等大分子只能通过针头注射或其他破坏性的方法透过皮肤进入人体，然而最新的科学技术已经证明胰岛素分子可以通过超声波导入皮肤进入人体，超声导入分子的机理与微米尺寸真空有关，低频声波能在水中和身体组织中产生微米级别的气泡，气泡破裂后产生的空腔会干扰脂肪双层分子并形成药物传输微通道，角质层中的微通道允许药物或分子通过，但是由于皮肤的屏障作用，传统的透皮给药方式只适合于小分子量和小剂量，并且给药速度极低。例如R.E.Newnham,Q.C.Xu,andS.Yoshikawa"Metal-electroactiveceramiccompositeactuators,5,276,657,Jan.4,1994年等研究了铜钹换能器设计及其在透皮给药中应用，并给出了一种“铜钹”式换能器以实现透皮导药，“铜钹”式换能器是一种将压电陶瓷的伸缩运动转换为金属壳体弯曲运动的换能器，其主要结构为厚度方向极化的圆形压电陶瓷片及两个金属壳体，其工作时主要将压电陶瓷的高阻抗、小幅度伸缩运动转化为金属壳体低阻抗、大幅度弯曲运动，从而产生超声波能量，药物在超声波能量作用下沿皮肤打开的微通道进入人体，但是现有的应用“铜钹”式换能器以实现透皮导药的方式存在给药速度相对较慢的问题，其实现透皮给药的时间需要90～120分钟，原因在于，其内部压电陶瓷平面振动转化为金属壳体轴向振动的位移幅度相对较小，产生的声压较小，因此给药速度也相对较慢，易影响疾病的及时治疗。
技术实现思路
针对现有技术中存在的贴片透皮给药的适用范围较小、药物导入速度慢的问题，本技术提供了一种换能器及透皮导入装置，在相同输入电压与脉冲形状条件下，与铜钹式换能器相比其可增大金属壳体的振动位移幅度，提高药物等的导入速度。一种换能器，包括压电陶瓷、金属壳体，所述压电陶瓷与所述金属壳体以层状结构连接，所述压电陶瓷上布置有电极，所述电极设置于所述压电陶瓷与所述金属壳体之间，所述层状结构为单面结构或双面结构，所述单面结构指所述金属壳体布置于所述压电陶瓷一侧，所述双面结构指所述金属壳体包括两个，两个所述金属壳体分别布置所述压电陶瓷的两侧，所述电极覆盖于所述压电陶瓷的顶部或底部，所述金属壳体内设置有空腔，其特征在于，所述压电陶瓷的形状为正方形、圆形或多边形。其进一步特征在于，所述金属壳体为锥台复合结构，所述锥台复合结构包括圆锥台复合结构或多边形锥台复合结构；所述圆锥台复合结构为上部圆锥台与下部正方形、或环形相结合的组合结构，所述多边形锥台复合结构为上部多边形锥台与下部多边形相结合的组合结构，所述压电陶瓷边缘与所述锥台复合结构下部通过树脂或胶粘接；所述金属壳体两侧分别设置有凸出于所述金属壳体的凸起。一种包含有上述换能器的透皮导入装置，其包括单个换能器或换能器阵列、电路装置、载体，所述换能器与电路装置电连接，所述载体一侧与皮肤对应，所述载体另一侧与所述换能器相对应，所述换能器阵列包括若干个以阵列方式布置的换能器，其特征在于，所述单个换能器工作在低频模式，所述换能器阵列工作在低频模式或低频与高频共同作用模式。其进一步特征在于，所述低频的频率范围为1kHz-2MHz，所述高频的频率范围为2MHz-20MHz；所述换能器阵列的工作模式为低频与高频共同作用模式时，所述换能器阵列中工作于低频下的换能器为低频换能器，工作于高频下的换能器为高频换能器，所述低频换能器与所述高频换能器波束平行布置，或所述低频换能器与所述高频换能器为波束垂直布置；所述载体为包覆膜，所述包覆膜覆盖于所述换能器阵列的外部，所述载体用于盛放药物或疫苗；所述包覆膜可采用纱布；所述电路装置包括电路装置一、电路装置二，所述电路装置一用于产生低频驱动信号，所述电路装置二用于产生高频驱动信号，所述电路装置一、电路装置二均包括驱动电路模块、控制电路模块、传感器模块、电源模块，所述控制电路模块分别连接所述驱动电路模块、传感器模块，所述驱动电路与所述压电陶瓷上的所述电极电连接，所述电极与所述金属壳体连接，所述控制电路模块包括控制器，根据传感器模块输出，用于控制所述驱动电路模块功率输出及启停操作，所述驱动电路模块用于产生所述透皮导入装置的驱动频率声波，所述传感器模块包括温度传感器，用于检测所述透皮导入装置的温度信息；一种采用上述透皮导入装置实现物质导入的方法，所述物质由分子、离子或粒子构成，其具体包括以下步骤：S1、将物质涂覆于所述载体上或肌体表面，将载体布置于换能器阵列的外部；S2、使载体与肌体表面接触；S3，启动透皮导入装置，通过电路装置驱动导入仪工作，并调节透皮导入装置中的换能器阵列的工作频率范围，其特征在于，在步骤S3中，通过扫频法调节所述透皮导入装置的驱动频率并通过调节扫频范围调整输出功率，使单个换能器工作在低频驱动模式，或使换能器阵列工作在低频驱动模式或低频驱动与高频驱动结合作用模式下，扫频可使单个换能器或换能器阵列中每个元素工作在相应谐振频率上；所述物质为药物、抗生素或蛋白；所述电路装置一还包括移频控制单元，所述移频控制单元用于产生扫频信号驱动低频换能器。采用本技术上述结构可以达到如下有益效果：金属壳体轴向位移幅度是衡量换能器性能的重要参数，换能器金属壳体轴向位移量越大，产生的声压越高，换能器产生的分子/离子/粒子驱动力越强，透皮给药速度越快，本技术通过将换能器设置成压电陶瓷为正方形、圆形或多边形，可将压电陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换能器，包括压电陶瓷、金属壳体，所述压电陶瓷与所述金属壳体以层状结构连接，所述压电陶瓷上布置有电极，所述电极设置于所述压电陶瓷与所述金属壳体之间，所述层状结构为单面结构或双面结构，所述单面结构指所述金属壳体布置于所述压电陶瓷一侧，所述双面结构指包括两个所述金属壳体，两个所述金属壳体分别布置所述压电陶瓷的两侧，所述电极覆盖于所述压电陶瓷的顶部或底部，所述金属壳体内设置有空腔，其特征在于，所述压电陶瓷的形状为正方形、圆形或多边形。/n

【技术特征摘要】
1.一种换能器，包括压电陶瓷、金属壳体，所述压电陶瓷与所述金属壳体以层状结构连接，所述压电陶瓷上布置有电极，所述电极设置于所述压电陶瓷与所述金属壳体之间，所述层状结构为单面结构或双面结构，所述单面结构指所述金属壳体布置于所述压电陶瓷一侧，所述双面结构指包括两个所述金属壳体，两个所述金属壳体分别布置所述压电陶瓷的两侧，所述电极覆盖于所述压电陶瓷的顶部或底部，所述金属壳体内设置有空腔，其特征在于，所述压电陶瓷的形状为正方形、圆形或多边形。


2.根据权利要求1所述的一种换能器，其特征在于，所述金属壳体为锥台复合结构，所述锥台复合结构包括圆锥台复合结构或多边形锥台复合结构。


3.根据权利要求2所述的一种换能器，其特征在于，所述圆锥台复合结构为上部圆锥台与下部正方形、或环形相结合的组合结构，所述多边形锥台复合结构为上部多边形锥台与下部多边形相结合的组合结构，所述压电陶瓷边缘与所述锥台复合结构下部通过树脂或胶粘接。


4.根据权利要求2或3任一项所述的一种换能器，其特征在于，所述金属壳体两侧分别设置有凸出于所述金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：高泰康，
申请(专利权)人：高泰康，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15