CN102397621B - 封闭式激光冲击波透皮给药装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封闭式激光冲击波透皮给药装置。它是由脉冲激光器、激光防护罩、聚焦透镜、约束层、吸收层、保护层以及药液盒组成。激光防护罩一端连接在脉冲激光器的激光头上，另一端连接药液盒，它可以使得作用的激光脉冲及其散射光全部约束在激光防护罩中，提高了操作安全性；在药液盒上依次设置了保护层、吸收层和约束层，并且吸收层和保护层的厚度之和最薄可达20μm，显著缩短了激光冲击波的传输路径，提高了冲击波的耦合效率，降低了透皮给药过程中的所需激光能量；本给药装置结构小巧，成本低，使用方便、安全；药物渗透时间短，适合临床应用。

Description

封闭式激光冲击波透皮给药装置

技术领域

本发明涉及一种人体透皮给药装置，特别是一种封闭式激光冲击波透皮给药装置。

背景技术

透皮给药是一种将药物经由特殊装置，透过皮肤进入局部组织或者循环系统，实现疾病预防或治疗的一类给药方式。相对于口服或者注射的给药方式，它不需要对皮肤实质性切开(如外科手术刀)或者穿透皮肤(如皮下注射或针刺)进行给药，其过程不会带来痛苦，容易被患者接受。另外，该方法也不会受到消化系统内食物、ph值、消化酶和运转时间等因素的影响，可以减少肝脏的首过效应。由于上述特点，透皮给药技术已越来越受到医学界人士的关注和患者的亲睐。

目前，透皮给药主要采用化学透皮给药方法和物理透皮给药方法，其中物理透皮给药方法因其具有不会与药物之间产生化学反应，可以减少皮肤刺激和过敏等优点而倍受重视。物理透皮给药方法主要有离子导入法、电致孔法、超声波法和激光法。离子导入法是在0.1mA左右的电流密度下驱动离子型药物透过皮肤的一种方法；电致孔法是采用瞬时电脉冲，使皮肤角质细胞暂时生成脂质双分子层水性通道，以使药物透皮吸收的方法；超声波法是皮肤角质层在超声波的热效应和空化作用下，细胞间的脂质双分子层结构受到扰乱或产生分散的油相，从而改善皮肤的药物透过性的方法；激光法是将皮肤反复暴露于激光中，以提高皮肤药物透过性的方法。

Doukas，A.G.and N.Kollias(2004).″Transdermal drug delivery with aressure wave.″Advanced Drug Delivery Reviews 56(5)：559-579.公开了一种基于激光冲击波原理的透皮给药装置的设计，该设计是将一橡胶圈(内径7mm，厚度1.5mm)平放在人的前臂内侧，圈内储满待输送的药液，其上覆盖一聚苯乙烯片(黑色，厚度1mm)，以红宝石脉冲激光作用在聚苯乙烯片(靶材)的上表面，靶材表面瞬间吸收激光能量，随即产生激光冲击波，此冲击波经靶材和药液传递耦合，作用于皮肤，使皮肤角质层屏障功能暂时性改变，形成药物渗透通道，该方法可使得药物透过皮肤的渗透率大为提高，达到透皮给药目的，且无创伤，无痛感。但该方法的不足在于：(1)该设计的激光束直接暴露在外部(称之为“开放式”)，医生给患者实施透皮给药时，为保护眼睛，都需佩戴防护目镜，因此它应用时激光安全防护要求高，操作使用的安全性低；(2)该方法的吸收层采用的是1mm厚的黑色聚苯乙烯片，由于激光冲击波具有衰减迅速的特点，当激光冲击波在透过1mm厚的聚苯乙烯靶材后，激光冲击波强度大幅削弱，使得激光冲击波的传递效率较低，因而它需要采用较高的单脉冲激光能量；(3)该方法的聚苯乙烯吸收层在激光作用下会造成碎屑飞溅，对医疗环境造成污染；(4)药物向皮肤的渗透主要是利用药液与皮肤之间的浓度梯度差来实现，作用方式单一，药物渗透时间较长，目前仅适合于实验室操作，还难以应用于医学临床。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全防护措施要求低，能在较低激光能量范围内实现透皮给药，并能缩短药物渗透时间，不污染医疗环境，装置结构可靠，易操作的封闭式激光冲击波透皮给药装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种封闭式激光冲击波透皮给药装置，它包括脉冲激光器、聚焦透镜、吸收层和药液盒；其特征是它还包括一个激光防护罩，激光防护罩的入口与脉冲激光器的激光头连接，聚焦透镜固定于激光防护罩的内部，药液盒连接于激光防护罩的出口处，在药液盒的上表面固连有保护层、保护层上固连吸收层，吸收层上再固连透明的约束层，聚焦透镜、透明的约束层、吸收层、保护层以及药液盒均位于脉冲激光器的出射光路上。上述药液盒中吸收层厚度为10～300μm，保护层厚度为10～300μm。

本发明进行透皮给药时，先将药液盒反转，利用滴管从药液盒底部向药液盒中滴入所需药液，由于药液盒中的药液池的直径和深度均为毫米量级，因此药液在表面张力的作用下，吸附于药液盒内壁，并不会因为药液盒的轻微的反转和移动而流出，(药液也可在生产的过程中，利用薄膜封装在药液盒中，使用时揭去薄膜即可)。将药盒液的药液一端紧贴皮肤，并由脉冲激光器发射一个激光脉冲，脉冲激光通过聚焦透镜，透过透明的约束层，聚焦在吸收层，吸收层瞬间吸收激光能量，随即产生激光冲击波，此冲击波经由吸收层、保护层后与药液盒内的药液耦合，作用于皮肤，暂时性改变皮肤角质层屏障功能，形成药物渗透通道。同时，采用的微米量级厚度的吸收层在与激光作用过程中能够迅速变形鼓起并压缩药物溶液，使药物溶液和皮肤之间形成压力差，在压力差和药物浓度梯度差的双重作用下，使得药物透过皮肤的渗透率大为提高，达到透皮给药目的。

本发明与现有技术相比其显著的优点是：(1)激光安全防护要求低，本发明设置有封闭的激光防护罩，使得作用的激光脉冲及其散射光全部约束在激光防护罩中，不会泄露到空间中，人员不需佩戴防护目镜，使用操作的安全性高；(2)激光冲击波的传递效率高，本发明在吸收层与药液之间设置了一个保护层，并且吸收层与保护层的厚度之和最薄可达20μm，显著缩短了激光冲击波的传输路径，提高了冲击波的耦合效率，用更小的激光能量，即能达到透皮给药目的；(3)本发明吸收层位于约束层和保护层之间，激光作用过程形成的碎屑等有害物被限制其中，既不会在被冲击波击穿后对药物产生污染，也不会扩散到空气中对医疗环境产生污染；(4)约束层、吸收层、保护层和药液盒的组合可以制作成一个整体，即制作成供一次性使用的插片，更换操作简单方便，成本极低；(5)本给药装置结构小巧，成本低，使用方便、安全；药物渗透时间短，适合临床应用。

本发明的具体结构由以下附图和实施例给出。

附图说明

附图是根据本发明所述一种激光冲击波透皮给药装置的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以对人体皮肤给药应用为例，对本发明的具体结构作进一步详细描述。以下实施例可以使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

参见附图，根据本发明制作的封闭式激光冲击波透皮给药装置，它是由脉冲激光器1、激光防护罩2、聚焦透镜3、约束层4、吸收层5、保护层6以及药液盒7组成。脉冲激光器1采用调Q的脉冲激光，其输出的单脉冲能量0～100mJ可调，本例所用激光单脉冲能量约为30mJ；激光防护罩2是由铝制成的接近喇叭形的空腔，实际应用中也可采用塑料或者其他种类金属材料，其内层涂黑，用于吸收散射激光，防止激光返回至激光头腔内，对激光器造成损坏；激光防护罩2上下开有激光入口和激光出口，激光防护罩2的激光入口与脉冲激光器1的激光头通过螺纹孔连接，聚焦透镜3焦距为150mm，安装在激光防护罩2的腔内，并通过激光防护罩2内壁上设置的凸台10进行固定，聚焦透镜3接收由脉冲激光器1射入的脉冲激光；约束层4采用1mm厚的有机玻璃制成，其厚度还可根据实际情况进行适当调整，吸收层5的厚度为10～300μm，本例采用约为20μm厚的铜箔作为吸收层5，实际应用中还可采用各种微米量级厚的金属或者深色塑料；保护层6的厚度为10～300μm，本例采用10μm厚的医用聚苯乙烯，实际应用中还可采用各种医用塑料，但应具有一定的柔韧度；药液盒7中的药液池为圆柱形，其内径为2mm，深度约为1mm，由有机玻璃制作成，实际应用中也可采用其它具有一定硬度的各种医用材料制作，药液盒7的上表面依次采用环氧树脂胶固连保护层6、吸收层5和约束层4，带保护层6、吸收层5和约束层4的药液盒7采用插拔的方式连接在激光防护罩2的激光出口处，并通过激光防护罩2内壁上的另一凸台11轴向限位，安装时应尽量使吸收层5位于聚焦透镜3的焦点处，以保证获得更强的冲击波。

本发明的透皮给药装置，使用时所需用药液8可以通过两种方式装入药液盒7中的药液池中，一种是在药液盒7生产的过程中即可装入药液8，并利用医用胶和薄膜将药液盒7的底部开口处封闭，使用时用揭去薄膜即可；另一种方式是生产过程中并不储存药物，使用时，利用滴管将所需药液8滴入药液盒7的药液池中，由于药液盒7中的药液池的直径和深度均为毫米量级，因此，在液体表面张力的作用下，药液盒7轻微的反转和移动过程中不会流出。本实例采用的是第二种方式。作用时，装入药液8的药液盒7紧贴人体皮肤14，然后通过控制脉冲激光器1的主机发射激光束9由激光头输出，通过聚焦透镜3的聚焦，激光束9透过透明的约束层4后聚焦在吸收层5上，并与吸收层5发生相互作用。由于吸收层5对激光非透明，能够强烈吸收激光能量，于是引起吸收层5局部诱导冲击波13。冲击波13依次通过保护层6和药液8与皮肤14的角质层发生相互作用，从而改善了皮肤14的透过性，促进了药物的吸收。在激光束9与吸收层5作用区域释放出冲击波13后数微秒内，该区域会迅速向外膨胀形成鼓包12，进一步压缩药液盒7中的药液8，在药物浓度梯度差和压力差的双重作用下，促进其向皮肤14内渗透。在工作过程中，作用激光及其散射光都被限制在激光防护腔2的内部，因而不会对医生或者患者造成安全威胁，所以该发明可以做到不要求医生和患者佩戴安全防护镜。

Claims (2)

1.一种封闭式激光冲击波透皮给药装置，它包括脉冲激光器(1)、聚焦透镜(3)、吸收层(5)和药液盒(7)；其特征是它还包括一个激光防护罩(2)，激光防护罩(2)的入口与脉冲激光器(1)的激光头连接，聚焦透镜(3)固定于激光防护罩(2)的内部，药液盒(7)连接于激光防护罩(2)的出口处，在药液盒(7)的上表面固连有保护层(6)、保护层(6)上固连吸收层(5)，吸收层(5)上再固连透明的约束层(4)，聚焦透镜(3)、透明的约束层(4)、吸收层(5)、保护层(6)以及药液盒(7)均位于脉冲激光器(1)的出射光路上，其中保护层(6)采用具有柔韧度的医用塑料。

2.根据权利要求1所述封闭式激光冲击波透皮给药装置，其特征是吸收层(5)厚度为10～300μm，保护层(6)厚度为10～300μm。