专利名称：一种超声波和电场叠加靶位透药的方法和仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波和电场叠加靶位透药的方法和仪器，属于将介质输入人体 内的器械领域。
背景技术：
在诸多给药方法中，口服和注射目前仍是最主要的给药途径。它们的共同特点是 药物通过不同的途径进入人体后，都在血液中形成一定的药物浓度，进而随循环分布到全 身的各个组织，形成一定的组织浓度。分布于病变组织的药物发挥了治疗作用，而分布于正 常组织的药物常造成毒副作用。口服和注射给药时，为了提高药物的疗效和药效维持的时间，通常需要增加投药 量来提高血药浓度，往往带来毒副作用成倍增加的风险。为了保证用药安全，常常限制给药 量，同时也大大限制了药物治疗作用的发挥，甚至许多具有很强治疗作用的药物因无法克 服的毒副作用被淘汰。为了克服上述弊端，定位施药愈加成为人们追求的目标。将药物直 接送达体内的病变部位，在局部发挥药物治疗作用的方法被称为靶位药物治疗。局部定位施药的方法具有用药量少、药效显著、全身毒副作用少等优势和特点，是 临床有效的临床药物治疗手段。传统上采用局部穿刺注射、导管介入、手术野喷洒等方法， 如神经节局部阻滞、关节腔穿刺注射、肿瘤血管内注射等。由于存在疼痛、损伤神经血管和 重要脏器的风险，且操作复杂需有丰富经验的医师进行，有时还需要影像引导使成本很高， 因此这类方法未能在临床得到普遍采用。近年来，作为一类促进药物经皮肤透入体内的手段，强力透皮(active transdermal, AT)方法被广泛关注。它是通过特定的物理学方法和手段，改变了皮肤和组 织对药物的通透性，对药物分子或粒子施加动能，在物理能量的介导下，促使其透过皮肤， 被皮下毛细血管吸收进入血液循环，发挥全身治疗效应，被称为药物的透皮吸收。强力透皮作用具有其它经皮给药方法所不具备的优势如提高了药物透 皮的速率、实现了大分子药物透皮吸收等。近来研究较多的方法有激光微孔技 术(lasermicrodissection LMD)、电至文孑L 技术(electropration EP)、超声透入技术 (phonophoresis)、离子导入技术(iontophoresis)禾口微针技术(microneedle)等。它们通 过改变细胞膜和组织膜的脂质分子排列顺序，或在角质层形成表浅的裂隙从而达到提高皮 肤通透性的目的。有些还可通过提高药物分子的活化能、产生定向驱动能力。强力透皮给药是一类新兴的技术，自20世纪以来已成为国际医药界最热门的学 科分支之一。特别是近年来，各国学者对强力透皮的各种物理技术手段分别进行了深入的 研究，取得了大量的理论成果。通过研究，基本阐明了各种手段透皮促进作用的机制，为进 一步的研究各种物理手段的应用方法和实现这些方法的相关产品的开发奠定了基础。采用 这一类方法开发的部分治疗技术和仪器已开始进入医疗市场被应用于临床治疗。研究和实践表明，以上方法单独应用或简单重叠仅可发挥有限的透皮吸收促进作 用，如单纯的超声药物透入、药物离子导入等。由于药物的透皮速率不够高，大多数药物难以形成有效的血药浓度，更不能在深部组织形成很高的药物浓度。目前只有被用于表皮麻 醉和胰岛素皮肤吸收的产品在美国被开发，由于作用有限，一直未被临床普遍接受。近年来还出现了一类采用高压气流和高压水流为驱动力的无针注射方法和 产品的专利申请，如=01805865. 5具有两级注射速度的无针注射器，克法国鲁斯杰克特 公司；99809804. 3无针注射器，英国韦斯顿医疗有限公司；200710144504. 0电动无针 注射器，冯少为；200610124562. 2无针注射装置，武汉半边天医疗技术发展有限公司； 200810168988. 7无针注射器，美国麻省理工学院等。美国、德国的一些公司已开发出了相关 的商用产品。由于这类方法存在对人体组织的高压冲击作用，可引起组织损伤和疼痛，因此 给药的剂量和部位受到严格的限制，至今未能在临床得到广泛采用。理想的无针药物透射的局部靶位给药方法，应具备能将某种剂型的药物以适合的 速率透过皮肤和皮下组织进入深部病变组织，在一定范围内形成药物的浓集和浸润，并在 一定时间内保持有效的组织浓度，从而发挥较大和较长的疗效，同时避免全身毒副作用。施 加的过程还应无明显疼痛、无组织损伤。要达到上述目标，需要寻找一种能够使组织对药物 的通透性大大提高，在体表和靶组织之间建立起一定范围、一定深度的“人工生物通道”，而 后使药物粒子获得定向运动的动能，沿着已形成的“通道”定向运动、到达病变部位的无创、 无痛的方法和实施这一方法的器具。
发明内容
本发明的目的是建立一种促使药物透过皮肤进入人体的特定部位，发挥局部治疗 作用的，无痛、无创的靶位给药方法。该方法的技术特征是将促使药物透入机体的物理能量 超声波和一定形式的电场(包括电致孔和离子导入)程序化的叠加输出，有机的联合施加 于人体和一定剂型的药物，使得超声波、电致孔和离子导入以各自的特点共同促进药物透 入体内。该方法的作用机制是首先通过超声波的“空化作用”和电致孔脉冲电流的“致孔 作用”，使形成人体结构的组织膜和细胞膜的脂质颗粒重新排列，产生一定孔径的间隙，密 集的间隙形成了药物进入的通透区。然后通过超声波的辐射压和对流转运作用，以及离子 导入的电趋向的共同作用施加于药物粒子，使之产生定向运动，沿着已形成的通透区进入 人体，并在局部组织形成一定的药物浓度，达到靶位透药局部治疗的目的(图1)。以上方法是通过一种能够产生超声波和电场的仪器来实施的。该仪器的组成包括 主机和应用部分。主机由电源部分、信号发生和处理部分、调节和控制显示部分等构成。所 述应用部分由连接插头、输出电缆和治疗头构成。所述电源部分主要由网电源连接线、熔断 器、变压和整流装置等构成；所述信号发生和处理部分由信号发生电路、信号放大电路和信 号调制电路构成；所述控制显示部分主要由参数设置电路、参数显示电路和装置构成；所 述治疗头由外壳、传输电极和超声换能器等构成。本发明可以通过以下技术方案实现采用频率小于1MHz，输出声强小于3W/cm2，连 续输出或间断输出的超声波；峰值电压为50V至150V的脉动电流(电致孔)和电压小于 50V的直流或脉动电流(离子导入)构成电场；超声波和电场作用施加的形式是(1)超声 波和电致孔及离子导入按一定程式续贯输出；(2)超声波和按一定程式续贯输出的电致孔 及离子导入叠加输出；(3)超声波和电致孔或离子导入叠加输出。通过电源部分将网电源
4的电流经变压整流输入信号发生和处理部分；由信号发生和处理部分产生、放大、调制出驱 动超声换能器和透药电场的电信号；由控制和显示部分实现对输出信号参数的设定、调整 和显示；由应用部分将电信号传输至治疗头产生超声波，使超声波和一定形式的电信号叠 加输出产生透药促进作用。该发明的特点是能使多种透药促进作用相互补充协同、叠加倍增，大大提高了药 物透入机体的效果，作用过程无痛、无创，满足靶位透药局部治疗的要求。
图1中以原理方框图的形式对本发明的一种优选参数方案和结构过程进行说明。图2、图3是采用本发明进行的动物实验，试验兔体内药物浓度测定结果。
具体实施例方式以下以实施例和附图对本发明做进一步的说明实施例1 参数方案超声波频率20KHz，超声波功率200mW/cm2，超声输出形式脉动式，周期20ms，占空比1 1，电致孔方波，占空比1 1，周期30ms，致孔电压100V离子导入波形2000Hz方波，占空比1 1，调制波形100Hz正弦半波，峰值电压30V输出时间30min输出程式10s的电致孔先导脉冲和随后的超声电导叠加输出每IOmin重复。仪器的结构过程是网电源输入电缆线连接固定在仪器外壳后面板上的电源插座，熔断器连接在电源 插座和固定在外壳底板上的变压器初级输入线之间，主线路板的桥式整流电路连接在变压 器次级输出线和主线路板脉冲发生电路之间，主线路板脉冲调制和放大电路与脉冲发生电 路和显示板的显示控制电路连接，治疗头通过输出电缆和固定在后面板的输出插座与控制 电路连接。控制线路中的单片机驱动各个硬件部分，执行参数发生、设定、调控程序软件的 指令。实施例2 在体试验，用实施例1获得的仪器，进行家兔体内超声电导药物透入和 组织内药物浓度测定。取健康家兔，体重2. 0士0. 5kg，固定后臀部去毛皮肤贴上中空贴片，中空区加入 5%酮洛芬凝胶剂，将治疗头浸入凝胶中，施加100V的致孔脉冲5个，20KHz的超声波和30V 的电导脉冲lOmin，完毕后迅速处死兔，取给药部位组织研磨提取含酮洛芬的组织液，经成 分回收，高效液相检测。对照组的兔口服同剂量的酮洛芬，10分钟后处死。其他与实验组相同。
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液相条件流动相=KH2PO4 (0. 07M, ρΗ4· 5)乙腈=80 20 (均经过过滤，除气)流速lml/min波长2IOnm温度37度仪器LC2010在体实验结果为实验组的组织内药物浓度和药物含量明显高于对照组(见表1 和图2、图3)。表1酮洛芬给药后组织浓度测定
权利要求
一种超声波和电场叠加靶位透药的方法，其特征在于采用的物理能量形式为超声波和电场。
2.根据权利要求1中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的方法，其特征在于所 指的超声波是输出频率小于1MHz，输出声强小于3W/cm2，连续输出或间断输出的超声波。
3.根据权利要求1中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的方法，其特征在于所 指的电场是峰值电压为50V至150V的脉动电流(电致孔)和电压小于50V的直流或脉动 电流(离子导入)构成的电场。
4.根据权利要求1中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的方法，其特征在于超 声波和电场作用施加的形式是(1)超声波和电致孔及离子导入按一定程式续贯输出；(2) 超声波和按一定程式续贯输出的电致孔及离子导入叠加输出；(3)超声波和电致孔或离子 导入叠加输出。
5.一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于仪器由主机和应用部分构成。
6.根据权利要求5中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于主 机由电源部分、信号发生和处理部分、调节和控制显示部分等构成。
7.根据权利要求5中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于所 述应用部分由连接插头、输出电缆和治疗头构成。
8.根据权利要求6中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于所 述电源部分主要由网电源连接线、熔断器、变压和整流装置等构成。
9.根据权利要求6中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于所 述信号发生和处理部分由信号发生电路、信号放大电路和信号调制电路构成。
10.根据权利要求6中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于所 述控制显示部分主要由参数设置电路、参数显示电路和装置构成。
11.根据权利要求7中所述的一种超声波和电场叠加靶位透药的仪器，其特征在于所 述治疗头由外壳、传输电极和超声换能器等构成。
全文摘要
本发明提供一种超声波和电场叠加靶位透药的方法和仪器，属于将介质输入人体内的器械领域。该方法是将促使药物经皮肤透入机体的物理能量超声波和一定形式的电场(包括电致孔和离子导入)程序化的叠加输出，有机的联合施加于一定剂型的药物，使得超声波、电致孔和离子导入以各自的特点共同促进药物透入体内，在局部组织形成一定的药物浓度，达到靶位透药局部治疗的目的。该方法的特点是通过多种透药促进作用相互补充协同、叠加倍增，可显著提高药物透入机体的效果。该仪器包括主机和应用部分。主机由电源部分、信号发生和处理部分、调节控制和显示部分等构成。所述应用部分由连接插头、输出电缆和治疗头构成。所述电源部分主要由网电源连接线、熔断器、变压和整流装置等构成，所述信号发生和处理部分由信号发生电路、信号放大电路和信号调制电路构成，所述控制显示部分主要由参数设置电路、参数显示电路和装置构成，所述治疗头由外壳、传输电极和超声换能器等构成。通过电源部分将网电源的电流经变压整流输入信号发生和处理部分，由信号发生和处理部分产生、放大、调制出驱动超声换能器和透药电场的电信号，由控制和显示部分实现对输出信号参数的设定、调整和显示，由应用部分将电信号传输至治疗头产生超声波，使超声波和一定形式的电信号叠加输出产生透药促进作用。
文档编号A61M37/00GK101920064SQ20091030322
公开日2010年12月22日 申请日期2009年6月13日 优先权日2009年6月13日
发明者翁春晓 申请人:翁春晓