低频超声经皮给药仪的研制

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1、技术论坛低频超声经皮给药仪的研制TheDesignofTransDermalLowFrequencyUltrasonophoresisInstrument武汉大学物理科学与技术学院（武汉430072）李凯扬王钊摘要：本文阐述了低频超声经皮给药仪的设计，介绍了该给药系统作用的原理以及系统的结构，提出了具体的设计参数及相应的电路。Abstract:Inthepaper,thehardwaredesignforatypeoflow-frequencyultrasonophoresisinstrumentisdescribed,thetheoryandstructureofthesyste

2、misexplained,furthermore,theidiographicdesignparametersandtheelectrocir-cuitofthedeviceisexpatiated.关键词：经皮给药超声波发生器超声促渗低频Keywords:UltrasonicatorTransdermalUltrasonophoresisLow-frequence221引言度为<2.5W/cm（0.55W/cm）。采用单片机对整个系统实施全自动控制，整个治超声促渗是指运用超声波促进药物透过皮肤而进疗过程由软件分时序完成。其过程如下：入软组织的过程。利用低频超声介导透皮给药的研微机

3、控制包括温度传感器组成的测温电路在内的究已成为热点,基础研究已证实了这种方法在给药测控系统，以使池内药液温度恒定在指定值，利用调途径上的优点，但应用的仪器还不是很多。功方式加热药液。循环液注入采用恒流泵，由单片机超声波能够对人体皮肤产生空化作用、热效应、控制恒流泵开闭，使池内温度保持一致。自动报警和声微流作用、辐射压作用；使体内外物质通过皮肤进实时温度显示，对池内治疗液温度实施实时监控和过行渗透交换的效率得到大大提高。温报警。微机控制超声波功率发生器发出20kHz的低2设计原理频超声，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

4、仪器设计温度保持在40~50℃之间，人体温度超关闭。过41℃身体出现充血反应，43℃时充血强度为5%，3系统的组成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。系统包括:测控模块、功率超声发生器、传感器从加热时间与充血反应关系上看，加热3min身体及功率模块。有反应，理想反应出现在40min左右。因此，从增强3.1测控模块血液循环方面考虑，治疗的时间宜在40~55min之间。系统硬件框图如图1所示，本模块是整个系统的超声波发射头发出超声波频率为0~20kHz，超声波强核心，控制其它模块的运作。核心部件为带ROM和RAM中国仪器仪表2006年第9期

5、35技术论坛扩展的SM8952A单片机，系统各部分的工作是由它来作。进行协调运行的。单片机利用键盘输入电路获得医务直接采用开关电源供给直流电。用功率MOSFET构人员对各部分工作条件的要求，根据这些要求对加热成双端推挽式半桥逆变功率放大器，以满足功率要求。和微型泵以及超声发射进行设置，同时在每次测控过用半桥逆变式开关电路作为超声波发生器的功放程中将各部分的温度值送数码管进行显示，并进行越电路，如图3所示，MOS1、MOS2轮流导通，在变压器限判断，在温度越限时启动报警电路发出报警。的副边可以得到一个交变的激励信号，从而实现逆变键盘输入数码管的功能。斩波平滑功放电路作为超声波发生器的

6、功放电路的一个支路。超声发生器加热装置SM8952D1微型泵输入执行电路C1R1报警电路温度测量MOS1T1R0图1系统的硬件框图P1+12V对温度的控制采用调功方式控制电炉丝加热，并P2Y1使用恒流泵使水温保持一致，包括温度的读取、温度C2R2MOS2值的处理及输出信号驱动负载。3.2功率超声发生器D2功率超声处理系统包括大功率超声电源和功率超图3半桥逆变电路声振动系统两部分。功率超声发生器的作用是将工频工作原理如下，展波平滑功率极由变压器绕组L、电流变成超声频振荡电流，并通过阻抗匹配网络激励变压器绕组电阻RL、功放管T、泄放回路电阻Rd和二换能器产生相同频率的弹性振动。极管D组

7、成。工作的时候在一端输入方波序列，此序用功率MOSFET构成PWM逆变器，用单片机作为信列驱动功放管使其处在高频开关斩波状态。在斩波平号源，系统框图如图2所示，产生频率为20~38kHz滑功放电路中，变压器绕组电流比低压的单电压功放的方波;功率放大器转换约300W的功率;阻抗匹配电路产生的绕组电流上升快，其高频性能较好。采用使超声电源向换能器负载实现最大功率传输。斩波平滑功放电路，比采用普通单电压功放电路的工波形驱动功率匹配作频率提高10%左右，效率提高尤为显著。换能