药物定位释放系统的超声触发控制技术及装置研究

论文摘要

在人们生活节奏加快的今天,胃肠道疾病日趋成为常见病和多发病,严重影响着人们的健康和日常生活。目前胃肠道类慢性疾病大多需要靠服用药物来进行长期治疗,但由于药物在体内停留时间过短,或者在胃内由于胃酸等的影响造成降解,结果可能只有少部分药物到达病变部位甚至药物未能到达病变部位,从而降低或消除了药物的预期疗效;另一方面,据统计大约40%的候选新药遭遇“错误”的淘汰出局的原因不是因为其对人体的疗效不佳,而是因为在新药早期动物实验中实验方法欠妥,候选药物在胃肠道不同区域的吸收特性得不到准确的反映。因此,如何增加特定部位对药物的吸收、提高局部治疗作用成了问题研究的关键。近年来,胃肠道药物定位释放技术（Gastrointestinal Drug Site-specific Release Technology,GDSRT）在生物及医学领域快速发展,为上述问题提供了一个有效的解决途径,目前在国际上已经有了一定的发展规模。GDSRT的设备一般包括两大部分:第一,胃肠道药物定位释放胶囊（Gastrointestinal Drug Site-specific Release Capsule,GDSRC）,其可在人体消化道内运行、带有定位装置、释放药物的触发控制装置和驱动装置及承载治疗药物;第二,体外辅助设备,其为GDSRC在人体胃肠道内的定位、触发药物的释放提供了准确、可靠的技术。GDSRT主要包括三技术:GDSRC在人体胃肠道内的定位技术、释放药物的触发控制技术及释放药物的驱动技术。本文在广东省科技攻关项目“化学反应气压式肠胃道微胶囊药物释放系统的研究和开发”（项目号:2006B12901001）的资助下,完成了以下相关工作:本文在总结了国内外研究现状的基础上,首先,对项目前期研究的“基于超声触发控制化学反应气压式胃肠道药物定位释放胶囊”（以下简称胶囊）的内部结构进行优化设计。其中包括对化学反应仓内的两种药品进行定量计算及配比优化,从而优化胶囊的药物反应仓结构;对胶囊的药物存储仓进行优化,使其携药量增大;改用过盈配合以增强胶囊的密封性等等。其次,研究了一种便携式超声波发生器,它是专用于本项目发明的胶囊的一种实验装置。通过对超声波原理、超声波换能器和高频振荡电路的研究,对超声波发射电路进行设计、计算、仿真、制作、实验、改进、再制作、再实验等步骤,设计出一套可以调节超声波频率及功率的超声波发生电路;设计超声波发生电路和超声波换能器的外壳,使超声波发生器方便携带。最后,用便携式超声波发生器和优化后的胶囊进行动物实验,进一步验证了胶囊原理的可行性和便携式超声波发生器的可靠性和实用性。本文的创新点在于采用过盈配合使胶囊密封性增强,并优化了胶囊的零部件,方便胶囊制作;改进了胶囊的药物反应仓和药物存储仓,使胶囊的携药量增大、释药时间减少;研究了一种便携式超声波发生器,其专用于本项目发明的胶囊,便于胶囊推广;进行了动物实验,进一步验证了本项目发明的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 本课题的研究意义
• 1.3 国内外胃肠道药物定位释放技术研究现状
• 1.3.1 释放药物触发控制技术及驱动技术的研究现状
• 1.3.2 定位技术研究现状
• 1.4 国内外超声波发生器的研究现状
• 1.5 课题组以往的研究成果及存在的问题
• 1.5.1 课题组以往的研究成果
• 1.5.2 课题组需要解决的问题
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 胶囊的结构优化设计
• 2.1 引言
• 2.2 化学反应仓结构优化设计
• 2.2.1 化学反应仓的药品定量计算
• 2.2.2 化学反应仓结构优化设计
• 2.3 药物存储仓的结构优化设计
• 2.3.1 尺寸优化
• 2.3.2 携药量优化
• 2.4 其它部分结构优化设计
• 2.5 改用时间定位的胶囊结构优化
• 2.6 本章小结
• 第三章 超声波技术和超声波换能器
• 3.1 引言
• 3.2 相关超声波技术
• 3.2.1 超声波的特点和主要参数
• 3.2.2 超声触发控制的基本原理
• 3.3 超声波换能器
• 3.3.1 换能器简介
• 3.3.2 超声换能器的评价指标
• 3.4 本课题研究的超声波换能器
• 3.5 超声波换能器的仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 便携式超声波发生器的设计
• 4.1 引言
• 4.2 正弦波振荡电路
• 4.2.1 正弦波振荡电路的组成及分类
• 4.2.2 RC 正弦波振荡电路
• 4.2.3 LC 正弦波振荡电路
• 4.2.4 石英晶体正弦波振荡电路
• 4.2.5 正弦波振荡电路设计
• 4.3 功率放大电路的设计及仿真
• 4.3.1 单电源的甲乙类互补对称功率放大电路
• 4.3.2 利用自举电路来提高输出电压的幅度
• 4.4 电源设计及仿真
• 4.4.1 整流电路
• 4.4.2 电容滤波电路
• 4.4.3 稳压电路
• 4.4.4 直流电源的设计及仿真
• 4.5 超声波换能器匹配电路设计
• 4.6 超声波电路原理及设计
• 4.6.1 基于RC 正弦波振荡电路的设计
• 4.6.2 利用超声波换能器起振的电路设计
• 4.7 电路板的制作及调试
• 4.7.1 自制电路并调试
• 4.7.2 印刷电路板测试
• 4.8 本章小结
• 第五章 超声波发生器外壳设计和动物实验
• 5.1 引言
• 5.2 超声波发生器外壳的设计
• 5.3 实验
• 5.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢