摘 要
超声促渗是指运用超声波对人体皮肤产生的空化作用、热效应等，促进药物透过皮肤进入软组织的过程。本电路设计具有频率、功率可调，过压和过流保护，克服目前超声透皮仪智能化低、安全性差等缺陷。相关实验取得了良好的效果，具有一定实用价值。
【关键词】超声促渗 前置放大器 msp430f149
1 引言
经皮给药是指给定的药物通过皮肤经过毛细血管吸收进入体循环产生药效的一种给药方式，它能提供十倍于常规给药方法的持续稳定的渗透率。其次，温度对于经皮给药也有一定的影响，但超声具有热效应，因此既要保证安全的条件下，尽量提高渗透率；本文采用TI单片机msp430f149作为控制芯片，具有可调频率、功率以及可控恒温的特点。
2 硬件设计
本系统核心为mspf430f149，核心电路包括：温度检测控制电路、超声功放电路、过流保护电路、显示模块；总体框图如图1。
2.1 温度检测控制电路
温度的检测采用铂电阻Pt100，接线方式采用三线制，采样电路为桥式测量电路，经采样后输出正电压，A/D转换后变为数字量，然后送入单片机进行分析、处理，经过数字滤波后，在读入DS18B20测定的数值，二者先做一个比较，取较小值，将其温度与设定温度值相比较，然后在单片机进行模糊PID运算，输出通断控制脉冲信号，通过过零触发驱动双向晶闸管（MOC3601），控制其导通时间，控制电阻丝的电源电压，改变加热功率，从而控制温度。
在电路系统中，对生理信号的放大，前置放大器选用仪表放大器INA326，它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低漂移、低噪声等特点；它和Pt100构成的温度检测和前置放大如图2。
上式表明：该电路可以通过调节RG进行增益的控制。
在温度检测控制电路中，设计模糊PID控制器，如图3所示，它由两部分构成，直接控制器和间接控制器，直接控制器采用PID控制器，间接控制器为模糊推理；通过对测定温度值与用户设定温度值的偏差|e|和偏差变化率|e"|的分析判断，而且根据实际控制结果，修正参数KP，KD，KI，使控制效果达到最佳。
2.2 超声功放电路
超声波功放电路主要是由msp430f149产生脉冲，驱动电路（IR2110）、变压器耦合电路和阻抗匹配电路四部分组成。
如图4所示：用单片机msp430f149作为信号源，产生f=20kHz功率为 的方波；送入IR2110驱动电路，放大后驱动功率管交替导通，产生相应的激励信号加载到变压器的副边；经过变压器的耦合，送入阻抗匹配电路从而驱动超声换能器；阻抗匹配使超声换能器负载实现最大功率传输。而由D1、R3、C4构成的回路能吸收功率管开、断产生的尖峰脉冲，从而有效保护功率开关管。为了防止电路系统的不稳定而产生大电流，因此加入了过流保护电路。
3 软件设计
整体程序包括主程序、温度控制程序、超声发生程序、温度采集与显示、人机交互程序等。整体程序如图5。
4 小结
本文通过控制温度、频率和功率等多种因素来促进超声波经皮的渗透性。整个电路目前在实验室标测中均表现出显著的效果和良好的实测值，但在临床上的应用，还将继续实验。
参考文献
[1] 张国良，史宗道. 低频超声透皮给药的研究进展[J]. 华西药学杂志，2001 16（5）：367-368.
[2]楚斌. IR2110功率驱动集成芯片应用[J]. 电子工程师，2004，（10）.
[3]杨哲，靳晓东.压电换能器阻抗匹配研究[J]. 高压电技术，2007，33（1）：77-80.
[4]袁燕玲，周红.单片机控制的脉宽调制功率放大器设计与研究[J]. 电子元器件应用，2008， 10（4）：36-39.
作者单位
四川大学电气信息学院 四川省成都市 610065