[发明专利]精密可控无创给药装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密可控无创给药系统，属于超声领域、超声医学、压电技术领域。

背景技术

现代战争中大规模杀伤性武器的使用，往往伤员伤口的大面积出血或组织坏死，因而急需快速麻醉和精确给药的技术；而对于糖尿病等慢性疾病的治疗，往往采用每日皮下注射胰岛素的方法，但往往导致疼痛、皮肤感染、皮下淤血、脂肪垫的形成、腹部肥胖、胰岛素抗药性等副作用，过量的药剂甚至导致患者血糖过低而死亡，为解决上述问题则需要对胰岛素药液进行无创、精确给药。1995年，美国麻省理工学院（MIT）的Robert Langer团队为解决胰岛素注射问题，研发了低频超声的无创给药操作。通过超声波在药液中的空化作用，使得空化气泡发生冲击波和微射流，暂时破坏角质层组织，在皮肤中形成微渗透通道，完成药物的透皮给药过程，其渗透率与超声功率和频率有关。超声消失后，角质层在一段时间后复原，皮肤不再具有药液渗透性。但是，这种无创渗透过程主要依赖药液本身的扩散运动，这种扩散运动的强弱主要与药液的性质和超声波特性有关。其中，药液的属性可以通过添加促渗剂改变，但是这种改变呈现突变性和不稳定性，渗透速率的突然增加以及药液药效受到促渗剂的干扰使得此方法无法实现连续可调的给药速率；然而通过加大超声功率的方法来提高渗透率又可能会导致皮肤或其他生物组织的永久损伤，实现不了无创给药的目的。因此，目前国际上低频超声透皮给药的现有技术还无法实现精密可控无创给药的操作，从而影响给药的治疗速率与效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种可以对药物渗透率可精确控制的无创给药装置，达到优化药物给药剂量，调节药物渗透速度，从而达到减小药物副作用，精确治疗的目的。

一种精密可控无创给药装置，其特征在于：包括给药筒、药液压强调节系统、超声波发生系统；其中药液压强调节系统包括安装于给药筒内的活塞头，与活塞头相连的活塞杆，与活塞杆相连用于驱动其直线运动的压电直线电机驱动头；其中超声波发生系统包括超声辐射头，它安装在活塞头上，电极部分做防水处理，其辐射面直接作用于药液。

超声辐射头用于在药液中产生超声波，通过低频超声透皮给药技术破坏皮肤的角质层，使药液可以一定的渗透率透过皮肤，进入生物组织的新陈代谢中，完成无创给药的目的。

压电直线电机驱动头带动活塞杆做直线运动，活塞杆带动活塞头在给药腔内做直线运动，此时由于活塞头和给药腔之间的密封作用和液体的不可压缩性，活塞头在活塞杆直线运动趋势下可以给药液施加正/负压强，且药液压强精度可以通过压电直线电机驱动力的大小来调节。压强的变化可以改变皮肤上药液的渗透压，渗透压的精确变化就可以精确的改变药液的渗透速率。因此通过要当直线电机驱动力的控制，就可以实现药液压强的精确控制，从而进一步实现药液渗透精确可控的目的。

此外，在调节药液压强的同时，还可以对超声功率或频率进行微调，改变药液的空化程度和声流的循环速度，促进或抑制角质层的破坏，从而进一步增加药液渗透率的可控性，使药液在低频超声透皮作用下最终实现精密可控无创给药的目的。

与现有技术相比，本发明利用压电直线电机驱动系统的高精度的连续可调输出力，与超声波功率与频率对药液的影响，通过同时调节药液内压强与声功率或频率来精确控制给药的渗透率，对体内病灶进行超声精确给药操作，降低药物副作用，提高病人耐受度，达到快速精准治愈疾病的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中标号名称： 1：活塞杆；2：活塞头；3：压电直线电机驱动头；4：给药筒；5：超声辐射头；6：药液；7：皮肤。 

具体实施方式

首先，给药筒4被按压在皮肤7上，注入药液6，并以活塞密封，保证药液不会由皮肤或活塞边沿泄漏； 

然后，打开超声辐射头5对药液6进行超声空化作用，使皮肤的角质层打开微渗透通道；

再次，给压电直线电机驱动头3施加电信号，使活塞杆1与活塞头2给药液施加正/负向压强；

最后，同时控制压电直线电机驱动头3和超声辐射头5的电信号，来精密调节活塞对药液6的压强，以及超声空化效果，最终实现皮肤7无创给药中药液渗透率精确可控的目的。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。