[发明专利]一种新型换能器及超声波导入仪

说明书

一种新型换能器及超声波导入仪，其可提高换能器与驱动电路阻抗匹配性，可提高药物传递均匀性，其包括单个换能器或换能器阵列、电路装置、载体，换能器阵列包括若干个以阵列方式布置的换能器，电路装置包括驱动电路、控制器，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，换能器中压电陶瓷的形状为圆形、矩形、正方形或多边形，其还包括储液室，储液室一端通过导管与载体连通，导管一端与储液室连通，导管另一端与载体侧端对应或连通，储液室另一端腔体内设置有活塞，活塞通过驱动装置驱动，采用上述超声波导入仪实现药物导入的方法，驱动电路采用扫频方法调节换能器的驱动频率。

技术领域

本发明涉及透皮贴片技术领域，尤其涉及换能器及利用其制成的超声波导入仪及药物导入方法。

背景技术

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，尤其在镇痛领域，常用的给药方法包括口服、皮下注射、静脉注射、药物输送泵(如胰岛素泵、止痛泵)和贴片等，但是上述镇痛方式常存在副作用多、给药速度慢、给药不均匀、镇痛效果差等问题。

上世纪50年代研究表明超声可以增强透皮给药过程中皮肤渗透性，目前实现透皮给药的导入仪中常用的换能器为弯张换能器，弯张型换能器是一种将压电陶瓷的伸缩运动转换为金属外壳弯曲运动的换能器，无论是Moonie还是钹式换能器都使用厚度方向极化的圆形压电陶瓷片及两个金属端盖，科学家对这些钹式换能器的设计、制造和电学与声学特性进行了详细的研究，例如专利号为WO2004/073769 patent公开了一种利用钹式换能器发射与接收声波信号以测量贴剂中剩余药物量的方法，并给出了一种“铜钹”式换能器以实现透皮导药。但是“铜钹”式换能器在实际透皮导药应用中有诸多困难，如阻抗过高，与电路阻抗不匹配，给药不均匀，原因在于：首先，“钹式”换能器具有较高的电阻抗，这导致驱动电路和换能器之间阻抗不匹配，单个典型“钹式”换能器的电阻抗在1000-2000Ω范围内，由于电阻抗与驱动电路(常见50Ω)差别较大，需要在换能器与电路间设置特定阻抗匹配电路，由于空间非常有限，阻抗匹配电路的设置使得产品整体尺寸偏大，无法满足用户随身便携式携带的要求；其次，现有的”钹式”换能器驱动为单频驱动，换能器阵列中只有中间换能器起导药主要作用，因此容易造成局部过热或皮肤损伤等，并且其工作时金属外壳在第一弯曲谐振模式，其频率远低于陶瓷圆盘径向振动第一谐振频率，因此其金属壳体弯曲振动谐振频率与陶瓷谐振频率的差距较大，换能器效率较低，也不利于药物均匀导入。

发明内容

针对现有技术中存在的声波强化透皮药物传递过程中的阻抗失配、药物传递不均匀的问题，本发明提供了一种换能器及超声波导入仪，其可实现与驱动电路更好的阻抗匹配，可提高药物传递均匀性。

一种换能器，其为V类弯张换能器，其包括压电陶瓷、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，所述换能器中压电陶瓷的形状为圆形、矩形、正方形或多边形。

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、四棱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，所述四棱锥台复合结构为上部四棱锥与下部矩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外表面的凸起；

所述换能器中压电陶瓷为环形时且层状结构为双面结构时，所述金属壳体为圆锥台复合结构，所述压电陶瓷两侧的所述金属壳体为同向布置。