CN107096124A - 一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法，涉及超声领域、压电技术领域。本发明实施例通过弹力悬臂梁产生作用于螺栓上的预压力；利用基体结构，通过两组压电陶瓷片振动产生的运动合成，使弹力悬臂梁的末端产生了逆时针椭圆轨迹运动；弹力悬臂梁末端与螺栓表面接触，通过摩擦力实现了螺栓的直线运动并输出推力，可在胃肠道内对病变组织进行定位；利用薄板贴片换能器机体产生的超声波对药液促渗，从而实现在胃肠道内药液的促渗。本发明实施例能够大幅减小传统治疗方法中多余药物产生的副作用，对病变组织进行快速治愈，达到检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、减小药量以及高治愈率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及超声领域、压电技术领域，尤其涉及一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法
背景技术
当下，人们的生活水平的提高与饮食结构的改变导致胃肠道重大疾病(如恶性肿瘤与消化道出血等)的发病率和死亡率逐年升高，其相关研究已成为国际社会研究和防控的重点。然而，消化道疾病的高发性与难治愈问题仍然是国际性难题，特别是中晚期的消化道肿瘤目前临床上尚缺精准有效的治疗方法，其治疗首选方法仍是手术切除，但是却易诱发许多术后并发症，其中消化道出血是最严重的并发症之一，甚至威胁到患者的生命。
目前的困难是：国内外缺乏可控、高精度的微创手术与给药装置用以降低消化道疾病的术后并发症。胃肠道给药是一种能迅即生效的给药方式，在临床上被广为采用。超声导入给药技术是近十多年来发展起来新兴医疗给药技术，通过低频超声的物理作用，使角质层内细胞壁或生物通道发生扩张，使大分子药物或者药液可以从胃肠道内逐渐输入到病变组织当中去。超声导入给药技术可以使某些原本不能吸收的药物被组织吸收，原先能被吸收的药物就被快速吸收，因此它可以提高生物组织药物渗透率，扩大药物分布的均匀性，从而提高药物的治疗率，并且利用超声电机的结构优势，可在胃肠道内对病变组织进行精确定位与给药。
发明内容
本发明的实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法，能够大幅减小传统治疗方法中多余药物产生的副作用，对病变组织进行快速给药并治愈，能够达到检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、减小药量以及高治愈率的目的。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置，包括：钛合金基体(1)、纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)、弹力悬臂梁(4)、螺栓(5)、夹持杆(6)、薄板贴片换能器基体(7)、外套筒(8)和压电陶瓷(9)；
所述钛合金基体(1)内部有贯穿所述钛合金基体(1)左、右两侧的孔，所述孔的内表面是光滑的；
所述螺栓(5)穿设于所述钛合金基体(1)孔中；
所述纵振压电陶瓷片(2)安装于所述钛合金机体(1)的侧表面；
所述弯振压电陶瓷片(3)安装于所述钛合金基体(1)的上表面；
所述弹力悬臂梁(4)安装在所述钛合金机体右侧末端，与所述螺栓(5)外表面接触，使其圆球型末端压在螺栓(5)表面，形成预压力；
钛合金基体(1)下表面和夹持杆(6)分别固定于外套筒(8)内表面上部分和下部分；
所述薄板贴片换能器基体(7)安装在夹持杆(6)上；
所述螺栓(5)的右末端压于薄板贴片换能器基体(7)侧边上端；
所述压电陶瓷片(9)安装于薄板贴片换能器基体(7)中心薄板上表面。
作为一个优选实施例，螺栓(5)的左末端位于第一钛合金基体(1)中，螺栓(5)的右末端延伸出所述钛合金基体(1)的右侧边至薄板贴片换能器基体(7)侧边上端，所述螺栓(5)的外表面是光滑的，螺栓(5)外表面与所述孔的内表面为间隙配合。
作为一个优选实施例，钛合金基体(1)的结构为L型。
作为一个优选实施例，纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)和压电陶瓷(9)采用的材料为PZT8。
作为一个优选实施例，薄板贴片换能器基体(7)采用铝合金。
第二方面，本发明实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作方法，包括：
步骤1、将基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置进入受检者胃肠道内，沿着胃肠道，运动到病变组织附近；
步骤2、在纵振压电陶瓷片(2)上施加在正弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生平行于外套筒(8)轴线的纵向运动；在弯振压电陶瓷片(3)分别施加正余弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生弯振，两组陶瓷片振动产生的运动合成，使弹力悬臂梁(4)的末端产生逆时针椭圆轨迹运动，螺栓(5)与弹力悬臂梁(4)末端接触存在预压力，弹力悬臂梁(4)末端与螺栓(5)表面接触，通过摩擦力使整个螺栓(5)进行直线运动，推动薄板贴片换能器基体(7)直线运动；
步骤3、当薄板贴片换能器基体(7)运动到患处表面，在压电陶瓷片(9)施加正弦电压，使薄板贴片换能器基体(7)中心薄板产生一阶纵振，振动产生超声波，利用超声波促进药物渗透。
步骤4、当完成对一处病变处的处理后，对于其它病变处，重复所述步骤1至步骤3。
本发明实施例提供的一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法，利用基体结构优势，通过弹力悬臂梁自身的结构优势，产生作用于螺栓上的预压力，并通过两组压电陶瓷片的振动，实现装置的直线运动并输出推力，在胃肠道内对病变组织进行定位。利用薄板贴片换能器产生的超声波促进药液渗透吸收，从而实现在胃肠道内药液的促渗。利用基体产生的输出力作用在药液上，同时，通过薄板贴片换能器产生的超声对病变组织进行实时促渗并加快其吸收速率，提高吸收效率，达到以最小的药物量治愈疾病的目的。此胃肠道药液促渗治疗装置可以大幅减小传统治疗方法中多余药物产生的副作用，对病变组织进行快速治愈，达到检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、减小药量以及高治愈率的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例工作示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明的实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法，能够大幅减小传统治疗方法中多余药物产生的副作用，对病变组织进行快速给药并治愈，能够达到检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、减小药量以及高治愈率的目的。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置，包括：钛合金基体(1)、纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)、弹力悬臂梁(4)、螺栓(5)、夹持杆(6)、薄板贴片换能器基体(7)、外套筒(8)和压电陶瓷(9)；
所述钛合金基体(1)内部有贯穿所述钛合金基体(1)左、右两侧的孔，所述孔的内表面是光滑的；
所述螺栓(5)穿设于所述钛合金基体(1)孔中；
所述纵振压电陶瓷片(2)安装于所述钛合金机体(1)的侧表面；
所述弯振压电陶瓷片(3)安装于所述钛合金基体(1)的上表面；
所述弹力悬臂梁(4)安装在所述钛合金机体右侧末端，与所述螺栓(5)外表面接触，使其圆球型末端压在螺栓(5)表面，形成预压力；
钛合金基体(1)下表面和夹持杆(6)分别固定于外套筒(8)内表面上部分和下部分；
所述薄板贴片换能器基体(7)安装在夹持杆(6)上；
所述螺栓(5)的右末端压于薄板贴片换能器基体(7)侧边上端；
所述压电陶瓷片(9)安装于薄板贴片换能器基体(7)中心薄板上表面。
作为一个优选实施例，螺栓(5)的左末端位于第一钛合金基体(1)中，螺栓(5)的右末端延伸出所述钛合金基体(1)的右侧边至薄板贴片换能器基体(7)侧边上端，所述螺栓(5)的外表面是光滑的，螺栓(5)外表面与所述孔的内表面为间隙配合。
作为一个优选实施例，钛合金基体(1)的结构为L型。
作为一个优选实施例，纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)和压电陶瓷(9)采用的材料为PZT8。
作为一个优选实施例，薄板贴片换能器基体(7)采用铝合金。
本发明实施例基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作原理如图2所示，具体地：如图2状态一，纵振压电陶瓷片(2)在正弦电压的作用下，使钛合金基体(1)上半部分产生平行于外套筒(8)轴线的纵向运动，弯振压电陶瓷片(3)分别在正余弦电压的作用下，使钛合金基体(1)上半部分产生弯振，两个陶瓷片振动产生的运动合成使弹力悬臂梁(4)末端产生了逆时针椭圆轨迹运动，螺栓(5)与弹力悬臂梁(4)末端接触存在预压力，弹力悬臂梁(4)末端与螺栓(5)表面接触，通过摩擦力使得整个螺栓(5)进行直线运动，从而推动薄板贴片换能器基体(7)进行直线运动，产生位移后如图2状态2所示；当薄板贴片换能器基体(7)运动到患处表面，压电陶瓷片(9)在正弦电压的作用下，使薄板贴片换能器基体(7)中心薄板产生一阶纵振，振动产生超声波，对病变组织进行实时的深入治疗，加快病变区域的药物吸收，达到快速治愈目的。
第二方面，本发明实施例提供一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作方法，包括：
步骤1、将基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置进入受检者胃肠道内，沿着胃肠道，运动到病变组织附近；
步骤2、在纵振压电陶瓷片(2)上施加在正弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生平行于外套筒(8)轴线的纵向运动；在弯振压电陶瓷片(3)分别施加正余弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生弯振，两组陶瓷片振动产生的运动合成，使弹力悬臂梁(4)的末端产生逆时针椭圆轨迹运动，螺栓(5)与弹力悬臂梁(4)末端接触存在预压力，弹力悬臂梁(4)末端与螺栓(5)表面接触，通过摩擦力使整个螺栓(5)进行直线运动，推动薄板贴片换能器基体(7)直线运动；
步骤3、当薄板贴片换能器基体(7)运动到患处表面，在压电陶瓷片(9)施加正弦电压，使薄板贴片换能器基体(7)中心薄板产生一阶纵振，振动产生超声波，利用超声波促进药物渗透。
步骤4、当完成对一处病变处的处理后，对于其它病变处，重复所述步骤1至步骤3。
本发明实施例提供的一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置及其工作方法，利用基体结构优势，通过弹力悬臂梁自身的结构优势，产生作用于螺栓上的预压力，并通过两组压电陶瓷片的振动，实现装置的直线运动并输出推力，在胃肠道内对病变组织进行定位。利用薄板贴片换能器产生的超声波促进药液渗透吸收，从而实现在胃肠道内药液的促渗。利用基体产生的输出力作用在药液上，同时，通过薄板贴片换能器产生的超声对病变组织进行实时促渗并加快其吸收速率，提高吸收效率，达到以最小的药物量治愈疾病的目的。此胃肠道药液促渗治疗装置可以大幅减小传统治疗方法中多余药物产生的副作用，对病变组织进行快速治愈，达到检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、减小药量以及高治愈率的目的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置，其特征在于，包括：钛合金基体(1)、纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)、弹力悬臂梁(4)、螺栓(5)、夹持杆(6)、薄板贴片换能器基体(7)、外套筒(8)和压电陶瓷(9)；
所述钛合金基体(1)内部有贯穿所述钛合金基体(1)左、右两侧的孔，所述孔的内表面是光滑的；
所述螺栓(5)穿设于所述钛合金基体(1)孔中；
所述纵振压电陶瓷片(2)安装于所述钛合金机体(1)的侧表面；
所述弯振压电陶瓷片(3)安装于所述钛合金基体(1)的上表面；
所述弹力悬臂梁(4)安装在所述钛合金机体右侧末端，与所述螺栓(5)外表面接触，使其圆球型末端压在螺栓(5)表面，形成预压力；
钛合金基体(1)下表面和夹持杆(6)分别固定于外套筒(8)内表面上部分和下部分；
所述薄板贴片换能器基体(7)安装在夹持杆(6)上；
所述螺栓(5)的右末端压于薄板贴片换能器基体(7)侧边上端；
所述压电陶瓷片(9)安装于薄板贴片换能器基体(7)中心薄板上表面。
2.根据权利要求1所述的基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作装置，其特征在于，螺栓(5)的左末端位于第一钛合金基体(1)中，螺栓(5)的右末端延伸出所述钛合金基体(1)的右侧边至薄板贴片换能器基体(7)侧边上端，所述螺栓(5)的外表面是光滑的，螺栓(5)外表面与所述孔的内表面为间隙配合。
3.根据权利要求1或2所述的基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作装置，其特征在于，钛合金基体(1)的结构为L型。
4.根据权利要求1或2所述的基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作装置，其特征在于，纵振压电陶瓷片(2)、弯振压电陶瓷片(3)和压电陶瓷(9)采用的材料为PZT8。
5.根据权利要求1或2所述的基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作装置，其特征在于，薄板贴片换能器基体(7)采用铝合金。
6.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置的工作方法，其特征在于，
步骤1、将基于压电驱动的胃肠道超声药液促渗装置进入受检者胃肠道内，沿着胃肠道，运动到病变组织附近；
步骤2、在纵振压电陶瓷片(2)上施加在正弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生平行于外套筒(8)轴线的纵向运动；在弯振压电陶瓷片(3)分别施加正余弦电压，使钛合金基体(1)上半部分产生弯振，两组陶瓷片振动产生的运动合成，使弹力悬臂梁(4)的末端产生逆时针椭圆轨迹运动，螺栓(5)与弹力悬臂梁(4)末端接触存在预压力，弹力悬臂梁(4)末端与螺栓(5)表面接触，通过摩擦力使整个螺栓(5)进行直线运动，推动薄板贴片换能器基体(7)直线运动；
步骤3、当薄板贴片换能器基体(7)运动到患处表面，在压电陶瓷片(9)施加正弦电压，使薄板贴片换能器基体(7)中心薄板产生一阶纵振，振动产生超声波，利用超声波促进药物渗透。
步骤4、当完成对一处病变处的处理后，对于其它病变处，重复所述步骤1至步骤3。
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