CN115624690A - 一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用，安装在透皮给药仪上，包括陶瓷环和陶瓷碗底，陶瓷碗底与陶瓷环通过环氧树脂胶接，陶瓷碗底的上端面直径等于陶瓷环的下端面直径，陶瓷环的曲率半径大于陶瓷碗底的曲率半径，陶瓷环和陶瓷碗底的内侧设置有接地金属片，接地金属片的内侧涂覆绝缘层，接地金属片与陶瓷环和陶瓷碗底的内壁相贴合，陶瓷环和陶瓷碗底的外侧分别设置有电源导线，接地金属片和电源导线均与透皮给药仪电连接。本发明采用上述结构的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用，让高频和低频的强度聚焦到相同的位置加强空化效应，同时两种频率彼此分开作用，增强对皮肤的透药效果。
Description
技术领域
本发明涉及透皮给药仪配件技术领域，尤其是涉及一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用。
背景技术
透皮给药系统或经皮吸收制剂，是指在皮肤表面给药，使药物以一定的速率(接近恒定速率)通过皮肤，进入体循环产生全身或局部治疗作用的新剂型。其优点体现在：药物吸收不受消化道内ph、食物、转运时间等因素的影响；避免肝脏首过效应；克服因吸收过快产生血药浓度过高而引起的不良反应；可持续控制给药速度，灵活给药等。透皮给药是发展起来的给药治疗系统。
在皮肤给药系统中，皮肤是药物进入体内的主要屏障，研究发现只有极少数药物具有优良的皮肤透过性，多数药物不易穿过人体皮肤这一有效的，选择性的屏障。皮肤的表皮特别是角质层是主要的屏障层，一旦它的保护功能丧失，大量的水溶性，非电解质分子会以上千倍的速度扩散入体循环，所以促进药物的透皮吸收主要是减少这一屏障层的阻碍作用。如果通过毛孔、毛囊、皮脂腺、汗管等皮肤附属器进入体内，只占总量的0.1％，这种途径更适用于一些离子和大的极性分子。皮肤附属器等于提供了一个药物透过时的分流支路，在药物达到稳态流量之前的短时间内这条途径很重要，另外，有研究发现聚合物和胶体粒子对皮肤毛囊，汗管等具有特殊的靶向性。
最早的透皮吸收制剂是1981年在美国上市的用于治疗运动病的TTS-东莨菪碱贴剂；除此之外，中国医药学家也对经皮给药早有认识，在中国的医学典籍中收集了大量的用于局部和治疗内科疾病的膏药处方。近几年来各种形式的中药外用治疗呼吸系统、心血管系统、胃肠道等内科疾病取得了一定成绩。除了使用各种化学制剂来达到透皮给药效果之外，目前常见的透皮给药方式还有通过刺入皮肤表面的微针结构、纳米技术以及超声透入等。
角质层是一种紧密的结构，类似于砖与水泥混合镶嵌的构造，形成了严密的防护。要打开皮肤表面的角质层，增大皮肤的渗透性，选用超声是一种很好的选择，超声的采用可以避免一些化学药剂对于皮肤的伤害，并且应用简单，可以实现一定程度的小型化。超声完成透皮给药主要是通过空化作用来破坏皮肤表面角质层，来增大皮肤的渗透性，在超声的作用下形成的空化气泡在声流、皮叶克尼斯力等的作用下在皮肤表面发生瞬态空化，气泡破裂后产生的冲击波和微射流打开了角质层增加了亲水分子的皮肤渗透性，大大加快了透皮给药的速度。在超声透皮给药中，高低双频的使用是很有代表性的一种应用，在双频作用下空化作用被大大加强，并且更加容易发生瞬态空化，使空化泡破裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用，让高频和低频的强度聚焦到相同的位置加强空化效应，同时两种频率彼此分开作用，增强对皮肤的透药效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，安装在透皮给药仪上，包括陶瓷环和陶瓷碗底，所述陶瓷碗底与所述陶瓷环通过环氧树脂胶接，所述陶瓷碗底的上端面直径等于所述陶瓷环的下端面直径，所述陶瓷环的曲率半径大于所述陶瓷碗底的曲率半径，所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的内侧设置有接地金属片，所述接地金属片的内侧涂覆绝缘层，所述接地金属片与所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的内壁相贴合，所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的外侧分别设置有电源导线，所述接地金属片和所述电源导线均与所述透皮给药仪电连接。
优选的，所述陶瓷环的曲率半径为6mm，所述陶瓷碗底的曲率半径为4mm。
优选的，所述陶瓷环和所述陶瓷碗底均采用PZT-5H型压电陶瓷材料
优选的，所述陶瓷碗底与所述透皮给药仪的外壳相连接，所述陶瓷碗底与所述外壳之间设置有背衬，所述背衬采用吸声材料，所述外壳与所述背衬之间、所述背衬与所述陶瓷之间采用环氧树脂粘接。
优选的，所述接地金属片的一端沿所述陶瓷环的上端面伸出，所述接地金属片通过连接导线与所述透皮给药仪电连接。
优选的，所述陶瓷环与所述陶瓷碗底的连接缝隙出设置有外连接线，所述外连接线分别与所述接地金属片、所述透皮给药仪电连接。
一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构的应用，若干个所述陶瓷环的上端面与皮肤组织体相接触，所述陶瓷环与皮肤组织体之间涂抹水溶性的耦合剂，所述陶瓷碗底内充满所述耦合剂，若干个所述陶瓷环成阵列分布。
因此，本发明采用上述结构的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用，通过高低双频的作用方式，以及碗型的结构设计实现了在声聚焦之下的双频作用，在低驱动电压之下就已经达到了所需的功率强度，这对于透皮给药仪器的小型化有着很大的帮助。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例的碗型压电陶瓷结构在皮肤组织体上的应用示意图。
附图标记
1、外壳；2、背衬；3、电源导线；4、接地金属片；5、陶瓷碗底；6、陶瓷环；7、耦合剂；8、皮肤组织体；9、外连接线；10、绝缘层；11、连接导线。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图所示，一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，包括陶瓷环6和陶瓷碗底5，陶瓷环6和陶瓷碗底5均采用PZT-5H型压电陶瓷材料。碗型压电陶瓷结构安装在透皮给药仪上，陶瓷碗底5与透皮给药仪的外壳1相连接，陶瓷碗底5与外壳1之间设置有背衬2，背衬2采用吸声材料，可减少陶瓷碗底5与外壳1之间的声传导，降低碗型压电陶瓷结构工作时产生的振动对外壳1的影响。外壳1与背衬2之间、背衬2与陶瓷碗底5之间采用环氧树脂粘接。
陶瓷环6为直径逐渐缩小的弧形环状结构，陶瓷环6的底端侧壁逐渐变薄。陶瓷碗底5的上端面直径等于陶瓷环6的下端面直径，陶瓷碗底5与陶瓷环6通过绝缘的环氧树脂胶接，陶瓷碗底5的顶端侧壁逐渐变厚。陶瓷环6的曲率半径为6mm，陶瓷碗底5的曲率半径为4mm，两部分的曲率半径并不相同，目的是使陶瓷环6和陶瓷碗底5在高低双频的作用下可以实现相同位置的聚焦。
陶瓷环6和陶瓷碗底5的内侧设置有接地金属片4，接地金属片4与陶瓷环6和陶瓷碗底5的内壁贴合，接地金属片4的内侧设置有绝缘层10，防止接地金属片4漏电。陶瓷环6和陶瓷碗底5的连接缝隙处设置有外连接线9，外连接线9的一端与接地金属片4电连接，外连接线9的另一端与透皮给药仪电连接，实现接地功能。陶瓷环6和陶瓷碗底5的外侧还分别设置有电源导线3，电源导线3与透皮给药仪电连接。
陶瓷环6的上端面与皮肤组织体8相接触，陶瓷环6与皮肤组织体8之间以及陶瓷碗底5内充满水溶性的耦合剂7，涂抹耦合剂7的部分是超声空化气泡的主要产生区域，声聚焦发生在这个部位。采用水溶性的耦合剂7可以提高皮肤组织体8的渗透能力，并且可以让皮肤组织体8免于因为超声的热效应可能带来的损伤。
压电陶瓷材料具有压电效应，若在压电陶瓷片上施以音频电压，就能产生机械振动，发出超声波，超声波对耦合剂7作用产生超声空化气泡。超声空化气泡的不断产生和崩溃帮助突破皮肤屏障。控制陶瓷环6工作在音频320kHz、100V的驱动电压下，耦合剂7溶液内部的声聚焦强度达到了0.5W/cm2以上，可以确保达到透皮给药的所需强度；陶瓷碗底5工作在音频3.82MHz、1.5V驱动电压下，耦合剂7溶液内部的声聚焦强度为0.70.5W/cm2左右。陶瓷环6和陶瓷碗底5的声聚焦强度都没有超过1W/cm2，处于对人体危害的强度阈值下。碗型压电陶瓷结构的实际使用中，高频和低频并不是同时作用，因为两者同时作用时会存在一部分相互抵消的情况，这会对声聚焦的强度造成削弱，所以在使用的时候高频和低频要根据彼此的占空比来交错使用，以此达到最佳的超声作用效果。
由于碗型压电陶瓷结构的尺寸较小，导致使用单一结构时作用面积有限，因此采用若干个碗型压电陶瓷结构成阵列分布的结构，可以有更大的作用面积，加快透皮给药的速度。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于接地金属片4的结构，如图2所示，接地金属片4的一端沿着陶瓷环6的内壁延伸至陶瓷环6外。接地金属片4通过连接导线11与透皮给药仪电连接，实现接地功能。
因此，本发明采用上述结构的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构及其应用，采用高低双频的作用方式，以及碗型的结构设计实现了在声聚焦之下的双频作用，在低驱动电压之下就已经达到了所需的功率强度，这对于透皮给药仪器的小型化有着很大的帮助。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，安装在透皮给药仪上，其特征在于：包括陶瓷环和陶瓷碗底，所述陶瓷碗底与所述陶瓷环通过环氧树脂胶接，所述陶瓷碗底的上端面直径等于所述陶瓷环的下端面直径，所述陶瓷环的曲率半径大于所述陶瓷碗底的曲率半径，所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的内侧设置有接地金属片，所述接地金属片的内侧涂覆绝缘层，所述接地金属片与所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的内壁相贴合，所述陶瓷环和所述陶瓷碗底的外侧分别设置有电源导线，所述接地金属片和所述电源导线均与所述透皮给药仪电连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，其特征在于：所述陶瓷环的曲率半径为6mm，所述陶瓷碗底的曲率半径为4mm。
3.根据权利要求2所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，其特征在于：所述陶瓷环和所述陶瓷碗底均采用PZT-5H型压电陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，其特征在于：所述陶瓷碗底与所述透皮给药仪的外壳相连接，所述陶瓷碗底与所述外壳之间设置有背衬，所述背衬采用吸声材料，所述外壳与所述背衬之间、所述背衬与所述陶瓷之间采用环氧树脂粘接。
5.根据权利要求4所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，其特征在于：所述接地金属片的一端沿所述陶瓷环的上端面伸出，所述接地金属片通过连接导线与所述透皮给药仪电连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构，其特征在于：所述陶瓷环与所述陶瓷碗底的连接缝隙出设置有外连接线，所述外连接线分别与所述接地金属片、所述透皮给药仪电连接。
7.如权利要求1-6所述的一种用于透皮给药仪的碗型压电陶瓷结构的应用，其特征在于：若干个所述陶瓷环的上端面与皮肤组织体相接触，所述陶瓷环与皮肤组织体之间涂抹水溶性的耦合剂，所述陶瓷碗底内充满所述耦合剂，若干个所述陶瓷环成阵列分布。
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