一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片及其闭环控制方法与流程

本技术涉及透皮给药，尤其涉及一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片及其闭环控制方法。

背景技术：

1、现有透皮给药产品主要包括普通药物贴剂、化学促渗贴剂、微针贴片、离子导入装置、压电超声促渗装置以及光声透皮给药装置等。

2、普通药物贴剂和化学促渗贴剂通常依赖药物浓度梯度或化学促渗剂实现药物扩散，虽然结构简单、生产成本较低，但其给药速率慢、个体差异大，且无法实时判断药物是否已经达到有效作用浓度；

3、微针贴片能够提高药物进入皮肤的效率，但其通过微针刺入皮肤形成微孔，可能带来疼痛、皮肤屏障破坏、感染风险和锐器废弃物处理问题；

4、传统压电超声促渗装置虽然能够利用超声空化增强药物渗透，但通常需要压电陶瓷、导线、电池或外接驱动电路，产品端结构复杂，刚性部件多，贴合曲面皮肤能力差，长期使用时还可能存在局部发热和佩戴不便的问题；

5、传统声促渗硬件常受有线电源、刚性陶瓷片和焦耳热限制，存在实时监测缺失、给药反馈不足、安全控制不完善和模块化结构不清晰等缺陷，难以转化为适合日常预防或长期皮肤护理的可穿戴产品。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片及其闭环控制方法，将光声促渗区域、药物储存区域和传感检测区域进行空间耦合设计，使传感器尽量接近真实给药区域，而不是设置在远离药物腔的位置，由控制模块根据传感数据调节光源输出，使光声促渗强度随皮肤反应和药物释放状态变化，从而提高给药安全性、剂量可控性和个性化治疗能力。

2、为实现上述目的，本技术提出一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片，包括：

3、可重复使用的控制模块和可拆卸连接于所述控制模块的一次性贴片模块；

4、所述一次性贴片模块用于贴附于目标皮肤区域，由皮肤接触侧至外侧依次包括柔性贴附层、药物储存单元、光声转换单元和光耦合单元，围绕所述药物储存单元还设有传感检测单元，其中，所述光声转换单元包括透光基底和设置于所述透光基底上的光吸收膜层，所述光吸收膜层朝向所述药物储存单元设置；

5、所述控制模块包括电连接的控制单元、光源驱动单元、电源管理单元、信号采集电路和无线通信模块，其中，所述一次性贴片模块与所述控制模块通过电连接触点或通信接口实现可拆卸的电性连接；

6、所述传感检测单元用于获取目标监测数据，并通过所述信号采集电路发送至所述控制单元；

7、所述控制单元被配置为采用闭环控制方法，根据所述目标监测数据动态调节所述光源驱动单元输出的脉冲光参数，所述脉冲光参数包括脉冲光功率、脉冲频率、照射时间、照射间隔和工作占空比中的至少一种，调节后的脉冲光经所述光耦合单元入射至所述光声转换单元，以激发所述光吸收膜层产生超声空化效应，调控所述药物储存单元中药物透皮给药的全过程。

8、进一步地，所述传感检测单元包括温度传感器、ph传感器、电导率传感器、皮肤阻抗传感器和药物浓度传感器中的至少一种；

9、所述传感检测单元围绕所述药物储存单元呈环形、对称式或多点阵列式布局，且所述传感检测单元的检测端与所述药物储存单元中心的径向距离为2mm至5mm。

10、进一步地，所述透光基底为石英玻璃片，所述光吸收膜层为金膜；

11、所述光耦合单元包括设置于所述透光基底远离所述光吸收膜层一侧的光源耦合区域，用于将所述光源驱动单元输出的脉冲光导入所述透光基底，其中，所述脉冲光的波长为532nm。

12、进一步地，所述药物储存单元为空化腔、储药槽或微流道腔体；

13、所述药物储存单元的中央空化腔直径为5mm至15mm，深度为0.5mm至2.0mm；

14、所述药物储存单元用于容纳药物溶液、药物凝胶、药物微囊或药物纳米颗粒分散液。

15、进一步地，所述柔性贴附层采用聚二甲基硅氧烷（pdms）材料，厚度为0.3mm至0.8mm；

16、所述柔性贴附层的周缘设有密封结构，所述密封结构用于在所述一次性贴片模块贴附于目标皮肤区域时减少药物液体外漏。

17、进一步地，所述控制模块还包括外壳，所述控制单元、光源驱动单元、电源管理单元、信号采集电路和无线通信模块集成于所述外壳内；

18、所述无线通信模块被配置为通过低功耗蓝牙、wi-fi或nfc与移动终端通信连接，以将所述目标监测数据和所述脉冲光参数发送至所述移动终端，并接收所述移动终端下发的控制指令。

19、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片的控制方法，应用于如上述任一所述的诊疗一体化光声透皮给药智能贴片，包括以下步骤：

20、步骤s1、响应于检测到所述一次性贴片模块贴附于目标皮肤区域的触发信号，控制所述传感检测单元获取初始的所述目标监测数据；

21、步骤s2、控制所述光源驱动单元输出脉冲光，以使所述脉冲光经所述光耦合单元入射至所述光声转换单元，激发所述光吸收膜层产生超声空化效应，以促进所述药物储存单元中的药物透皮输送；

22、步骤s3、在给药过程中，控制所述传感检测单元实时获取所述目标监测数据；

23、步骤s4、根据所述目标监测数据，采用闭环控制方法动态调节所述光源驱动单元输出的所述脉冲光参数，以调控药物透皮给药的全过程。

24、进一步地，所述步骤s4中，动态调节所述光源驱动单元输出的所述脉冲光参数的方法，包括：

25、若所述目标监测数据中的局部温度参数超过预设温度阈值，降低所述脉冲光功率、降低所述工作占空比、延长所述照射间隔或停止所述光源驱动单元输出；

26、若所述目标监测数据中的ph值参数、药物浓度参数或皮肤阻抗参数未达到预设治疗目标，维持或增强所述脉冲光功率和所述工作占空比。

27、进一步地，所述步骤s4还包括：

28、当所述目标监测数据达到预设治疗目标时，控制所述光源驱动单元进入维持模式或停止给药；

29、当根据所述目标监测数据中的皮肤阻抗参数或电导率参数判断所述一次性贴片模块脱落或药液不足时，向所述移动终端发送报警信息，并自动执行降功率或停止给药操作。

30、进一步地，还包括：

31、接收移动终端下发的治疗模式选择指令，所述治疗模式包括快速导入模式、温和导入模式、维持给药模式或停止模式；

32、根据所选的治疗模式，设定对应的初始脉冲光功率、脉冲频率和单次作用时间，其中，所述脉冲光的脉冲宽度为1ns至1μs，单次作用时间为3min至5min。

33、本技术提供的一种诊疗一体化光声透皮给药智能贴片及其闭环控制方法，利用光声效应促进药物穿过皮肤屏障，提高局部药物浓度和给药效率，实现了无创高效透皮给药；

34、通过集成传感器检测皮肤温度、ph、电导率、药物浓度等参数，实现动态调节光声输出，保证安全和个性化给药，实现了实时监测与闭环控制；

35、一次性贴片模块与可重复使用控制模块分离，降低成本、便于灭菌、便于替换药物和工业化生产，实现了模块化产品化；

36、通过无线通信与移动终端连接，实现数据记录、疗程追踪和远程控制，实现了移动终端交互。