低频超声经皮给药仪的研制

　　1引言

　　超声促渗是指运用超声波促进药物透过皮肤而进入软组织的过程。利用低频超声介导透皮给药的研究已成为热点, 基础研究已证实了这种方法在给药途径上的优点，但应用的仪器还不是很多。

　　超声波能够对人体皮肤产生空化作用、热效应、声微流作用、辐射压作用;使体内外物质通过皮肤进行渗透交换的效率得到大大提高。

　　2设计原理

　　仪器设计温度保持在 40~50℃之间， 人体温度超过 41℃身体出现充血反应，43℃时充血强度为 5%，45℃时将近 90%。保持加热在 40~50℃，可最大程度加快血液循环又不会造成伤害。

　　从加热时间与充血反应关系上看，加热 3min 身体有反应，理想反应出现在 40min 左右。因此，从增强血液循环方面考虑，治疗的时间宜在 40~55min 之间。超声波发射头发出超声波频率为 0~20kHz，超声波强度为<2.5W/cm2(0.55W/cm2)。

　　采用单片机对整个系统实施全自动控制，整个治疗过程由软件分时序完成。其过程如下：

　　微机控制包括温度传感器组成的测温电路在内的测控系统，以使池内药液温度恒定在指定值，利用调功方式加热药液。循环液注入采用恒流泵，由单片机控制恒流泵开闭，使池内温度保持一致。自动报警和实时温度显示，对池内治疗液温度实施实时监控和过温报警。微机控制超声波功率发生器发出 20kHz 的低频超声，时间为0~10min，随后关闭，采用恒流泵循环药液使药液浓度保持一致。持续治疗 20~60min 左右关闭。

　　3 系统的组成

　　系统包括: 测控模块、功率超声发生器、传感器及功率模块。

　　3.1 测控模块

　　系统硬件框图如图 1 所示，本模块是整个系统的核心，控制其它模块的运作。核心部件为带 ROM 和 RAM扩展的 SM8952A 单片机，系统各部分的工作是由它来进行协调运行的。单片机利用键盘输入电路获得医务人员对各部分工作条件的要求，根据这些要求对加热和微型泵以及超声发射进行设置，同时在每次测控过程中将各部分的温度值送数码管进行显示，并进行越限判断，在温度越限时启动报警电路发出报警。

　　对温度的控制采用调功方式控制电炉丝加热，并使用恒流泵使水温保持一致，包括温度的读取、温度值的处理及输出信号驱动负载。

　　3.2 功率超声发生器

　　功率超声处理系统包括大功率超声电源和功率超声振动系统两部分。功率超声发生器的作用是将工频电流变成超声频振荡电流，并通过阻抗匹配网络激励换能器产生相同频率的弹性振动。

　　用功率 MOSFET 构成 PWM 逆变器，用单片机作为信号源，系统框图如图 2 所示，产生频率为 20~ 38kHz的方波; 功率放大器转换约 300W 的功率; 阻抗匹配使超声电源向换能器负载实现最大功率传输。