[發明專利]超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202010964840.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112023243B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 章東;薛洪惠;屠娟;宋人杰;郭霞生
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: A61M37/00
• 分類號: A61M37/00;A61N7/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 許軻

1.一種超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，包括超聲換能器陣列和超聲主機，所述超聲換能器陣列可將電信號轉換為聲信號，并依據不同的信號波形、幅度、相位，發射出不同的超聲場，所述超聲主機用于驅動超聲換能器陣列完成透皮給藥所需的發射，實現超聲循環聚焦發射，形成一個從淺到深的超聲聚焦通道,超聲主機通過改變驅動信號的相位，使超聲場的聚焦位置從皮下淺處逐步向深處延伸，完成一次從淺到深的連續聚焦發射后，再次回到淺處開始逐個位置連續聚焦發射，依次循環形成一個連續的推動力將藥物粒子推向人體深處；所述超聲換能器陣列緊貼皮膚表面的藥物池，換能器陣列呈線形形式，共N個陣元，每個陣元寬度為L，相鄰陣元之間間隔為dL，發射的時候通過驅動信號相位不同實現移動焦點。

2.根據權利要求1所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，所述超聲主機驅動超聲換能器陣列發射包括深度方向自動進行循環聚焦發射和水平方向自動逐條移動給藥發射聲束；經過一定次數的循環聚焦發射后，超聲主機改變換能器陣列的發射序列，移動到旁邊的空間位置進行同樣的循環聚焦發射，經過若干次發射空間位置的移動，實現覆蓋整個靶區的藥物推送。

3.根據權利要求2所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，在循壞聚焦發射中，根據不同的焦點深度，開不同的陣元個數，在近場區使用較小的陣元孔徑，減少發射的陣元數目，在遠場區域使用較大的孔徑，增大發射的陣元數目；開啟的有效孔徑數隨探測深度增加而逐漸增多，直至全部打開。

4.根據權利要求2所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，以換能器陣元產生的聲壓下降到最大值的一半，即-6dB處的角度為準，若換能器陣元中心點與焦點之間的連線與換能器法線方向的夾角，小于-6dB半開角的，該陣元均屬于可開啟的，半開角的計算公式為：

其中λ為傳播介質中的聲波波長，L為換能器陣元的寬度。

5.根據權利要求2所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，根據焦點的縱向長度，使相鄰的焦點縱向長度之間相連，焦點縱向長度公式為：

其中，c為傳播介質中的聲速，f_c為中心頻率，D為焦點到換能器的距離，A為所有開啟的陣元對應的總長度。

6.根據權利要求書2所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，根據焦點的橫向寬度，使每次移動聲束后相鄰的聲束橫向之間相連，焦點橫向寬度公式：

其中λ為傳播介質中的聲波波長，BW為-6dB頻響帶寬。

7.根據權利要求2所述的超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其特征在于，先根據對病灶部位的醫學影像的觀察設置給藥發射參數，隨后由超聲主機自動計算焦點個數、位置，聲束條數、位置，自動計算每個焦點對應發射孔徑，再然后系統在深度方向自動進行循環聚焦發射，在水平方向自動逐條移動給藥發射聲束，直至覆蓋全部靶區，完成給藥。