一种用于透皮给药的激光超声装置及制作方法与流程

本发明涉及一种激光超声设备，具体涉及一种用于透皮给药的激光超声装置及制作方法。

背景技术：

皮肤是有效治疗一些疾病特别是皮肤类疾病给药的主要途径，透皮给药的方式有很多优点：①药物直接作用病变组织。②减少肝脏的降解。③血浆浓度稳定。④不会被消化道降解(如多肽类药物中的胰岛素)。但是皮肤具有特殊的屏障功能，能够有效的限制与外界环境的交换以及外源复合物的渗透。传统的方法有皮下注射、微针透皮给药等，这些侵入式方法缺点明显：易感染、给药不均匀、疼痛感强等。也有高频超声透皮给药技术用于治疗中，然而这种电声转换的高频超声(频率为1～3mhz、功率为1～2w/cm2，采用持续或脉冲模式)促渗技术，临床表明，对促进药物经皮吸收效果轻微。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于透皮给药的激光超声装置及制作方法，通过激光超声技术产生频率为100mhz，功率超过100kw的超声波脉冲，能够突破皮肤具有的特殊屏障，促进药物透过角质层和表皮进入真皮，扩散到毛细血管，转移到体循环，实现高效、无创、均匀透皮给药的效果；解决已有的透皮给药方式中所存在的易感染、给药不均匀、疼痛感强、经皮吸收效率不高的问题。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种用于透皮给药的激光超声装置，包括调q倍频激光发生器、激光超声换能器，其中，所述调q倍频激光发生器，是用于产生波长为532nm、脉宽为10ns、瞬时功率2mw～50mw能调节的激光调q脉冲；所述激光超声换能器，在脉冲激光激发下产生超声波脉冲，超声波频率达到100mhz，超声波脉冲的瞬时功率为20kw～500kw。

其中，所述调q倍频激光发生器，是采用nd:yag固体激光器，工作波长为1064nm的激光经调q、倍频输出的激光波长为532nm，激光脉冲宽度为10ns，激光脉冲的功率为2mw～50mw可调。

其中，所述激光超声换能器，包括激光超声换能片，由石墨粉与环氧树脂混合制成的圆形薄片，一面作为激光接收面，另一面表面镀铬作为超声输出面。

本发明的一种用于透皮给药的激光超声装置的制作方法，所述激光超声换能片，按重量分，石墨粉4份，环氧树脂6份，混合并搅拌均匀后倒入模具中，在20℃-30℃条件下24小时自然固化成半成品，再在其中一面的表面镀铬作为超声输出面，形成成品。

本发明使用时，用于透皮给药的激光超声装置的透皮给药方法，有以下步骤：

1)设置激光调q脉冲的输出频率、单脉冲能量，并根据设置的工作参数使固体激光器中的泵浦源灯在泵浦电源的作用下，产生激发nd:yag(掺钕钇铝石榴石)固体激光物质所需的光能，固体激光器产生1064nm的激光，经调q倍频后激光发生器产生并输出532nm的激光调q脉冲；

2)使激光发生器输出的激光调q脉冲直接垂直入射到激光超声换能片的激光接收面，使其表面的瞬态温度迅速超过材料的熔点，导致被照换能器表面产生等离子体，这时在其表面有小部分物质会以很高的速度喷射出来，并在换能器这个表面的生一个垂直的反作用力，同时在激光照射的表面产生一个压缩脉冲，对换能器产生一法向冲力，从而激发出超声波频率为100mhz、瞬时功率20kw～500kw的高强度超声脉冲，从超声输出面输出；

3)将激光超声换能器的输出端面置于已涂敷药物的皮肤上，使激光超声换能器产生的脉冲超声波垂直作用皮肤表面的药物，促使药物有效的突破皮肤特殊的屏障功能，高效促进药物透过角质层和表皮进入真皮，扩散到毛细血管，转移到体循环，实现透皮给药。

本发明的优点在于：

通过激光超声技术产生的脉冲超声波，突破皮肤具有的特殊屏障的能力，克服了传统的皮下注射和微针透皮给药的方式所具有的侵入式创伤疼痛、感染风险高和给药不均匀的缺点；比传统的电声转换超声透皮给药的超声波在频率和功率两个方面都在千倍以上，超过透皮给药所需的阈值，根本上克服了电声转换超声透皮给药渗透效率低的缺点。激光超声的透皮给药方法安全、无痛，高效促进药物透过角质层和表皮进入真皮，扩散到毛细血管，转移到体循环。激光超声透皮给药方法的综合性能优于其他透皮给药方法。

附图说明

图1是本发明装置方框示意图；

图2为激光超声换能片示意图；

图3为激光超声激发机理示意图；

其中：1为激光接收面，2为超声输出面，3为激光脉冲，4为垂直的反作用力，5为超声波。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-3所示，

本发明的一种用于透皮给药的激光超声装置，包括调q倍频激光发生器、激光超声换能器。其中，所述调q倍频激光发生器，是采用nd:yag(掺钕钇铝石榴石)固体激光器经泵浦后产生1064nm激光，并经过q开关，使激光器瞬间处于高q值状态，产生雪崩式的激光振荡，并经ktp非线性晶体倍频后，激光波长由1064nm转换为532nm，输出脉宽为10ns、瞬时功率可达50mw的激光脉冲；所述激光超声换能器，当其激光接收面受到激光调q脉冲照射时，表面的瞬态温度迅速超过材料的熔点，导致被照表面产生等离子体，这时有物质会喷射出来，并在照射面表面产生一个垂直的反作用力，同时产生一个压缩脉冲，对激光超声换能器产生一法向冲力，从而激发超声波，超声波脉宽和激光束的脉宽是在同一个数量级上，这样激光激发的超声波频率可达100mhz；由于光声转换效率为1％，因此超声波脉冲的瞬时功率可达500kw。

所述数量级是指数量的尺度或大小的级别，每个级别之间保持固定的比例。通常采用的比例有10，2，1000，1024，e(欧拉数，大约等于2.71828182846的超越数，即自然对数的底)。在现实生活中，如果没有特别标注一般说的数量级都是以10为底数(10的多少次幂)。

其中，所述调q倍频激光发生器由nd:yag(掺钕钇铝石榴石)固体激光器，q开关、ktp非线性晶体、控制电路、泵浦电源、冷却水路组成。所述调q倍频激光发生器采用武汉奇致激光技术有限公司生产的ml-3080q型q开关nd:yag激光治疗机。

其中，所述激光超声换能器，包括激光超声换能片，由石墨粉与环氧树脂混合制成的圆形薄片，一面作为激光接收面，另一面表面镀铬作为超声输出面。

本发明的一种用于透皮给药的激光超声装置的制作方法，所述激光超声换能片，按重量分，石墨粉4份，环氧树脂6份，混合并搅拌均匀后倒入模具中，在20℃-30℃条件下24小时自然固化成半成品，再在其中一面的表面镀铬作为超声输出面，形成成品。

调q倍频激光发生器可根据实际需要，设置532nm激光脉冲的输出频率范围为1～10hz，输出单脉冲能量范围为20mj～500mj。(对应的瞬时激光功率范围为2mw～50mw)；控制电路按照设置的参数自动调整内部工作电压、电流以及泵浦电源充放电电路的控制；致使nd:yag激光器在泵浦源的激励下工作，产生1064nm的长脉冲激光，并在q开关和ktp非线性晶体作用下，转换为532nm的激光调q脉冲输出；单脉冲宽度为10ns。

预先将激光超声换能器装配在激光输出接口，使调q倍频激光发生器输出的532nm激光调q脉冲直接垂直入射到激光超声换能片的激光接收面，每一个激光脉冲在激光超声换能片的接收面激发一个法向力源，从而在输出面产生出一个频率为100mhz、功率为20kw～500kw的超声波脉冲。

将激光超声换能器的输出端面置于已涂敷药物的皮肤上，使激光超声换能器产生的超声波脉冲作用于皮肤表面的药物，促使药物有效的突破皮肤特殊的屏障功能，高效促进药物透过角质层和表皮进入真皮，扩散到毛细血管，转移到体循环，实现透皮给药。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。