[發明專利]一種新型換能器及超聲波導入儀

在審

• 申請號: 202010089814.2
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111249614A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 高泰康
• 申請（專利權）人: 高泰康
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00;B06B1/06
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 劉瑞平

一種新型換能器及超聲波導入儀，其可提高換能器與驅動電路阻抗匹配性，可提高藥物傳遞均勻性，其包括單個換能器或換能器陣列、電路裝置、載體，換能器陣列包括若干個以陣列方式布置的換能器，電路裝置包括驅動電路、控制器，單個換能器工作在低頻模式，換能器陣列工作在低頻模式或低頻與高頻共同作用模式，換能器中壓電陶瓷的形狀為圓形、矩形、正方形或多邊形，其還包括儲液室，儲液室一端通過導管與載體連通，導管一端與儲液室連通，導管另一端與載體側端對應或連通，儲液室另一端腔體內設置有活塞，活塞通過驅動裝置驅動，采用上述超聲波導入儀實現藥物導入的方法，驅動電路采用掃頻方法調節換能器的驅動頻率。

技術領域

本發明涉及透皮貼片技術領域，尤其涉及換能器及利用其制成的超聲波導入儀及藥物導入方法。

背景技術

在糖尿病、關節炎的治療、導入抗生素、以及減肥、美容、針灸、鎮痛等領域，常需將藥物或蛋白透過皮膚導入體內，尤其在鎮痛領域，常用的給藥方法包括口服、皮下注射、靜脈注射、藥物輸送泵(如胰島素泵、止痛泵)和貼片等，但是上述鎮痛方式常存在副作用多、給藥速度慢、給藥不均勻、鎮痛效果差等問題。

上世紀50年代研究表明超聲可以增強透皮給藥過程中皮膚滲透性，目前實現透皮給藥的導入儀中常用的換能器為彎張換能器，彎張型換能器是一種將壓電陶瓷的伸縮運動轉換為金屬外殼彎曲運動的換能器，無論是Moonie還是鈸式換能器都使用厚度方向極化的圓形壓電陶瓷片及兩個金屬端蓋，科學家對這些鈸式換能器的設計、制造和電學與聲學特性進行了詳細的研究，例如專利號為WO2004/073769 patent公開了一種利用鈸式換能器發射與接收聲波信號以測量貼劑中剩余藥物量的方法，并給出了一種“銅鈸”式換能器以實現透皮導藥。但是“銅鈸”式換能器在實際透皮導藥應用中有諸多困難，如阻抗過高，與電路阻抗不匹配，給藥不均勻，原因在于：首先，“鈸式”換能器具有較高的電阻抗，這導致驅動電路和換能器之間阻抗不匹配，單個典型“鈸式”換能器的電阻抗在1000-2000Ω范圍內，由于電阻抗與驅動電路(常見50Ω)差別較大，需要在換能器與電路間設置特定阻抗匹配電路，由于空間非常有限，阻抗匹配電路的設置使得產品整體尺寸偏大，無法滿足用戶隨身便攜式攜帶的要求；其次，現有的”鈸式”換能器驅動為單頻驅動，換能器陣列中只有中間換能器起導藥主要作用，因此容易造成局部過熱或皮膚損傷等，并且其工作時金屬外殼在第一彎曲諧振模式，其頻率遠低于陶瓷圓盤徑向振動第一諧振頻率，因此其金屬殼體彎曲振動諧振頻率與陶瓷諧振頻率的差距較大，換能器效率較低，也不利于藥物均勻導入。

發明內容

針對現有技術中存在的聲波強化透皮藥物傳遞過程中的阻抗失配、藥物傳遞不均勻的問題，本發明提供了一種換能器及超聲波導入儀，其可實現與驅動電路更好的阻抗匹配，可提高藥物傳遞均勻性。

一種換能器，其為V類彎張換能器，其包括壓電陶瓷、金屬殼體，所述壓電陶瓷與所述金屬殼體以層狀結構連接，所述壓電陶瓷上布置有電極，所述電極設置于所述壓電陶瓷與所述金屬殼體之間，所述層狀結構為單面結構或雙面結構，所述單面結構指所述金屬殼體布置于所述壓電陶瓷一側，所述雙面結構指包括兩個所述金屬殼體，兩個所述金屬殼體分別布置所述壓電陶瓷的兩側，所述電極覆蓋于所述壓電陶瓷的頂部或底部，所述金屬殼體內設置有空腔，其特征在于，所述換能器中壓電陶瓷的形狀為圓形、矩形、正方形或多邊形。

其進一步特征在于，所述金屬殼體為錐臺復合結構，所述錐臺復合結構包括圓錐臺復合結構、四棱錐臺復合結構或多邊形錐臺復合結構，所述圓錐臺復合結構為上部圓錐臺與下部環形相結合的組合結構，所述多邊形錐臺復合結構為上部多邊形錐臺與下部多邊形相結合的組合結構，所述四棱錐臺復合結構為上部四棱錐與下部矩形相結合的組合結構，所述壓電陶瓷邊緣與所述錐臺復合結構下部通過樹脂或膠粘接；

所述金屬殼體兩側分別設置有凸出于所述金屬殼體外表面的凸起；

所述換能器中壓電陶瓷為環形時且層狀結構為雙面結構時，所述金屬殼體為圓錐臺復合結構，所述壓電陶瓷兩側的所述金屬殼體為同向布置。