CN103785103A - 一种经皮药物导入仪器的信号发生电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，主机板微控制器与电脉冲信号生成电路、电脉冲信号幅度控制电路、控制面板微控制器和两个超声激励信号生成电路连接；超声激励信号生成电路用于经治疗头输出插座连接至其对应的治疗头；电脉冲信号生成电路用于经第一个治疗头输出插座连接至其对应的治疗头；电脉冲信号幅度控制电路经第二个治疗头输出插座连接至其对应的治疗头。本发明生成的超声信号经由治疗头接口输出到超声换能器，换能器将电能转化为超声能量，从而促进皮肤对药物的吸收；减小电脉冲信号可能产生的干扰对微控制器的影响；振荡器的调试简单且方便；信号安全可靠。

Description

一种经皮药物导入仪器的信号发生电路

技术领域

本发明涉及一种信号发生电路，特别是一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，能够生成可调的直流脉冲信号以及超声换能器激励信号，可用于生物医学技术领域。

背景技术

经皮给药技术相对于传统的口服或注射给药技术有诸多的优点。经皮给药的技术关键在于药物需要透过皮肤进入毛细血管，但是人体或动物皮肤的角质层增加了对药物的吸收难度。经皮药物导入设备允许通过患者的皮肤层吸收药物化合物,并且允许药物化合物进入血流，已知使用超声能量和电信号刺激能够促进皮肤对药物化合物的吸收。现有的经皮药物导入设备通常只有超声或电信号的其中一种辅助渗透能量，本发明将二者结合并设计了稳定安全的超声激励信号和电刺激信号的生成和放大电路。现有的超声激励信号电路多为推挽式放大电路和变压器输出方式，其线路复杂、所需的馈电电源电压高，效率较低。现有的电脉冲信号生成电路采用DAC的集成电路，新的集成电路引进容易受噪声影响，尤其是串行DAC芯片一点数据通信过程中受到噪声干扰很容易出现较大输出偏差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可生成周期和幅度可调的直流脉冲信号，以及周期可调的超声换能器激励信号的信号发生电路。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种经皮药物导入仪器的信号发生电路：主机板微控制器与电脉冲信号生成电路、电脉冲信号幅度控制电路、控制面板微控制器和两个超声激励信号生成电路连接；超声激励信号生成电路用于经治疗头输出插座连接至其对应的治疗头；电脉冲信号生成电路用于经第一个治疗头输出插座连接至其对应的治疗头；电脉冲信号幅度控制电路用于经第二个治疗头输出插座连接至其对应的治疗头。

所述超声激励信号生成电路包括三极管和超声换能器；三极管Q2的基极与主控板微控制器的一个输出端连接，发射极通过电阻R58与电源连接，三极管Q2的集电极顺序串联电阻R59、电感L3和三极管BG1的基极；三极管BG1的发射极顺序串联电感L1、L2和地线，电感L1和L2间的连接点通过电容C21与电源连接，该连接点通过电容C22与超声换能器的一极连接，电源通过电容C24与该超声换能器的另一极连接。

所述超声换能器置于治疗头内。

所述电脉冲信号生成电路包括运算放大器、三极管和用于将数字信号转换为模拟信号的分压电路；所述分压电路的输入端连接主控板微控制器的输出端；分压电路输出端与运算放大器U1A的同相输入端连接，运算放大器U1A的反相输入端和输出端均与运算放大器U2B的同相输入端连接；运算放大器U2B的输出端通过电阻R61与三极管T15的基极连接；三极管T15的发射极与运算放大器U2B的反相输入端连接，还通过电阻R66接地，三极管T15的集电极与第一个治疗头表面电极连接。

所述电脉冲信号幅度控制电路包括运算放大器、场效应晶体管、三极管和用于将数字信号转换为模拟信号的分压电路；三极管T10的基极与主控板微控制器的一个输出端连接，其集电极通过电阻R56与场效应晶体管T6的源极连接，集电极还与三极管T11的基极和T12的基极连接，三极管T11、T12的发射极与第二个治疗头表面电极连接，三极管T10的发射极和三极管T11的集电极接地；场效应晶体管T5的源极和三极管T12的集电极连接，场效应晶体管T5的漏极与电源连接，还通过电阻R37与三极管T4的集电极连接；场效应晶体管T6的源极通过电容C28接地，其漏极接地，栅极与场效应晶体管T5的栅极连接；三极管T4的集电极与T5的栅极连接，三极管T4的基极通过电阻R36与运算放大器U1B输出端连接，发射极与运算放大器U1B的反相输入端连接后通过电阻R38接地；运算放大器U1B的同相输入端与运算放大器U2A输出端、反相输入端连接，运算放大器U2A的同相输入端与分压电路输出端连接；分压电路输入端与主控板微控制器的输出端连接。

所述治疗头为两个；每个治疗头表面有一个电极，内部有一个超声换能器。

所述控制面板微控制器与数码管显示电路、蜂鸣器电路、按键电路连接。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明设计的超声激励信号电路生成的超声信号经由治疗头接口输出到超声换能器，换能器将电能转化为超声能量，从而促进皮肤对药物的吸收；并且超声激励信号电路中振荡器的调试简单方便。

2.电脉冲信号生成电路中运算放大器实现电压转换，同时减小电脉冲信号可能产生的干扰对微控制器的影响。

3.本发明采用的电阻分压式脉冲生成电路简单实用，且输出稳定。将此电路应用于医疗领域具有更高的安全性。

4.本发明同时使用超声和电流脉冲两种能量辅助药物渗透，使用了稳定的超声激励信号及电刺激信号的生成和放大电路，信号安全可靠。

5.电脉冲信号幅度控制电路与电脉冲信号生成电路的输出点经治疗头电极与人体皮肤串联后形成环路，电脉冲放大电路将流经其输出点的电流放大，在两个治疗头的电极之间就形成了，能够促进药物吸收的电流脉冲刺激信号。

附图说明

图1是经皮药物导入仪器结构示意图；

图2是经皮药物导入仪器电路结构框图；

图3是超声激励信号电路图；

图4是电脉冲信号生成电路图；

图5是电脉冲信号幅度控制电路图；

其中，1、220V电源线；2、键盘接口；3、电源变压器；4、电源插座；5、治疗头接口；6、治疗头；7、控制面板；8、治疗仪机箱；9、主机电路板；10、主机板微处理器芯片；11、治疗头输出插座、12、超声激励信号电路；13、主机板微控制器；14、电脉冲信号生成电路；15、电脉冲信号幅度控制电路；16、数码管显示电路；17、控制面板微控制器；18、蜂鸣器电路；19、按键电路。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明设计了一种经皮药物导入仪器，并设计了一种经皮药物导入仪器的超声激励信号电路、电刺激信号生成和放大电路。

如图1所示，本发明主机电路板根据控制面板传送来的控制信息，生成频率和强度可调的直流电脉冲和超声激励信号。如图2所示，由使用者通过控制面板7上的按键电路19输入控制信息，根据数码管显示电路16显示的信息，选择直流电脉冲信号和超声激励信号波群的出现频率、波群的持续时间、电刺激信号的强度，设置治疗时间等，由控制面板微控制器17产生控制指令，指令经数据线发给主机板微控制器13。其主机电路板9收到控制面板7的指令后，主机板微控制器13发出信号给电脉冲信号生成电路14，生成电脉冲信号。幅度控制电路15由微控制器发出的信号控制电脉冲信号幅度。直流电脉冲信号和超声激励信号通过治疗头输出插座11和治疗头6相连接。

两个治疗头6内分别具有超声换能器，两个治疗头6表面具有导电电极，通过药物与人体皮肤相接触，形成闭合电流环路，超声换能器产生的超声能量和电流能量刺激皮肤，实现促进皮肤对药物的有效吸收的功能。

如图3所示，超声激励信号电路12，生成的超声激励信号由输出点1和输出点2连接至治疗头6的其中一个里面的超声换能器两极，经由治疗头输出插座11输出到超声换能器，换能器将电能转化为超声能量，从而促进皮肤对药物的吸收。仪器具有两组相同结构的超声激励信号电路。

超声激励信号电路12由振荡电路组成，电路中的振荡器是一种由超声换能器（高频压电陶瓷片）组成的振荡器，其振荡频率决定于选定的超声换能器。晶体管BG1（BU406）和电容器C21、C22等构成电容三点式振荡器电路。C21和电感L1等效并联的谐振频率比工作频率低，其作用是决定工作振荡器的振荡幅度；C22和电感L2等效串联的谐振频率比工作频率高，其作用是决定工作振荡器的反馈量，以保证振荡器起振和维持电路的可靠振荡。主控板微控制器13输出端口P4.3（两组超声激励信号电路12都由此输出端口控制）产生逻辑信号控制Q2的通断，从而控制超声激励信号持续时间和波群出现周期。调整电阻R59的阻值，可以直接改变BG1管的偏置电流，所以在本发明设计的电路，振荡器的调试简单和方便。

如图4、图5所示，图5中电脉冲信号幅度控制电路的输出点4与图4中电脉冲信号生成电路的信号输出点3经治疗头电极与人体皮肤串联后形成环路，电脉冲放大电路将流经输出点4的电流放大，在两个治疗头6的电极之间就形成了，能够促进药物吸收的电流脉冲刺激信号。

如图4所示，电脉冲信号生成电路14，主机板微控制器13的输出端口P2.0～P2.7发出数字逻辑信号，此数字信号由电阻R1～R9和R18~R23组成的分压电路转换为模拟电压信号，再经过U1A和U2B两个运算放大器，此电路中运算放大器实现电压转换，同时减小电脉冲信号可能产生的干扰对微控制器的影响。电脉冲信号生成电路14，产生的信号决定了电脉冲的基本波形。

如图5所示的电脉冲信号幅度控制电路15，主机板微控制器13的输出端口P1.0～P1.4发出数字逻辑信号，此数字信号由电阻R11～R16和R24~R28组成的分压电路转换为模拟电压信号，再经过U2A和U1B两个运算放大器，此电路与电脉冲生成电路的原理相同。T4输出的信号用于调节电脉冲信号的放大幅度。

电脉冲信号幅度控制电路15中T5和T6为增强型硅栅功率场效应晶体管，主机板微控制器13输出端口P3.5输出逻辑信号，此逻辑信号控制T10的通断，进而控制T5晶体管FR9220和T6晶体管FR220的通断控制脉冲信号波形的周期和波群的出现频率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现方式并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其他场合的，聚在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：主机板微控制器（13）与电脉冲信号生成电路（14）、电脉冲信号幅度控制电路（15）、控制面板微控制器（17）和两个超声激励信号生成电路（12）连接；超声激励信号生成电路（12）用于经治疗头输出插座（11）连接至其对应的治疗头（6）；电脉冲信号生成电路（14）用于经第一个治疗头输出插座（11）连接至其对应的治疗头（6）；电脉冲信号幅度控制电路（15）用于经第二个治疗头输出插座（11）连接至其对应的治疗头（6）。

2.根据权利要求1所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述超声激励信号生成电路（12）包括三极管和超声换能器；三极管Q2的基极与主控板微控制器（13）的一个输出端连接，发射极通过电阻R58与电源连接，三极管Q2的集电极顺序串联电阻R59、电感L3和三极管BG1的基极；三极管BG1的发射极顺序串联电感L1、L2和地线，电感L1和L2间的连接点通过电容C21与电源连接，该连接点通过电容C22与超声换能器的一极连接，电源通过电容C24与该超声换能器的另一极连接。

3.根据权利要求2所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述超声换能器置于治疗头（6）内。

4.根据权利要求1所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述电脉冲信号生成电路（14）包括运算放大器、三极管和用于将数字信号转换为模拟信号的分压电路；所述分压电路的输入端连接主控板微控制器（13）的输出端；分压电路输出端与运算放大器U1A的同相输入端连接，运算放大器U1A的反相输入端和输出端均与运算放大器U2B的同相输入端连接；运算放大器U2B的输出端通过电阻R61与三极管T15的基极连接；三极管T15的发射极与运算放大器U2B的反相输入端连接，还通过电阻R66接地，三极管T15的集电极与第一个治疗头（6）表面电极连接。

5.根据权利要求1所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述电脉冲信号幅度控制电路（15）包括运算放大器、场效应晶体管、三极管和用于将数字信号转换为模拟信号的分压电路；三极管T10的基极与主控板微控制器（13）的一个输出端连接，其集电极通过电阻R56与场效应晶体管T6的源极连接，集电极还与三极管T11的基极和T12的基极连接，三极管T11、T12的发射极与第二个治疗头（6）表面电极连接，三极管T10的发射极和三极管T11的集电极接地；场效应晶体管T5的源极和三极管T12的集电极连接，场效应晶体管T5的漏极与电源连接，还通过电阻R37与三极管T4的集电极连接；场效应晶体管T6的源极通过电容C28接地，其漏极接地，栅极与场效应晶体管T5的栅极连接；三极管T4的集电极与T5的栅极连接，三极管T4的基极通过电阻R36与运算放大器U1B输出端连接，发射极与运算放大器U1B的反相输入端连接后通过电阻R38接地；运算放大器U1B的同相输入端与运算放大器U2A输出端、反相输入端连接，运算放大器U2A的同相输入端与分压电路输出端连接；分压电路输入端与主控板微控制器（13）的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述治疗头（6）为两个；每个治疗头（6）表面有一个电极，内部有一个超声换能器。

7.根据权利要求1所述的一种经皮药物导入仪器的信号发生电路，其特征在于：所述控制面板微控制器（17）与数码管显示电路（16）、蜂鸣器电路（18）、按键电路（19）连接。

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