[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

本發明公開了一種超聲循環發射的透皮給藥裝置及控制方法，所述裝置包括超聲主機和換能器陣列，超聲主機控制換能器陣列發射超聲波，換能器陣列的聚焦方式是通過相位調制實現的；所述控制方法包括自動進行循環聚焦發射和自動逐條移動給藥發射聲束，采用循環聚焦發射可在透皮給藥的通路上形成連續的垂直向深度方向的較強聲場，從而給藥物粒子連續的推動力，有利于其到達皮下較深的病灶處，更好地進行藥物地滲透。

技術領域

本發明涉及一種超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置及控制方法，屬于醫療器械技術領域。

背景技術

超聲波是一種振動頻率超過20000Hz的機械振動，一般由超聲換能器產生，可在固體、液體、氣體中傳播。一定功率的超聲波，在醫療方面可用于疾病治療、透皮給藥、理療美容等。為實現更便捷的控制、更強大的功能，一般會將若干個超聲換能器組合成陣列使用，并在控制電路的控制下發射出不同的超聲波，滿足不同的業務需求。

透皮給藥是指在皮膚上放置藥物后，利用物理或化學的方法使藥物穿透皮膚，進入循環系統而起治療作用的治療方式。透皮給藥治療具有超越一般給藥方法的獨特優點，可以不經過肝臟的“首過效應”和胃腸道的破壞。透皮給藥治療方法以其獨特的優點，成為近年來國內外醫藥工作者的研究熱點，發展迅速。超聲透皮給藥與化學促進劑相比安全性高，超聲停止后皮膚屏障功能恢復更快，藥物通透程度更深，藥物不會被電解破壞，不存在極化問題，無電刺激現象等。

提高藥物透皮的效率可以改善透皮給藥的療效，使用更少的藥物而達到同樣的治療效果，尤其對病灶位于較深位置的情況，提高藥物透皮效率很有價值。H·佩爾策等在用于經皮給藥的設備和操作這種設備的方法(CN101466432A)中提出一種用于向皮膚下進行給藥的設備，該設備采用超聲膜片換能器發射的超聲波向目標區域聚焦提升透皮給藥的效率。

這些設備可以一定程度進行靶向給藥和提高超聲透皮給藥的效率，但仍存在一些不足：超聲場中焦點區域是聲波強度最大且質點振動方向垂直向深度方向的，此處的超聲波對藥物粒子向人體深處滲透作用最強，而這些設備只有一個聚焦位置，無法在深度方向對藥物粒子進行較長距離的有效推動。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明提出了一種超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置及控制方法。

本發明采取的技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置，其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。

進一步的，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。

另一方面，本發明還提供了一種超聲循環聚焦發射的透皮給藥裝置的控制方法，該控制方法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；具體為：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；經過一定次數的循環聚焦發射后，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。

進一步的，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。