藥物輸送是制藥行業增長最快的領域之一，領先的公司積極開發注射劑的替代品。口服、局部、肺部（吸入器型）、納米技術和透皮給藥系統等選擇都是當前的研究領域。透皮方法的特點是通過患者皮膚無創輸送藥物，以兩種方式之一克服皮膚的保護屏障：被動吸收和主動滲透。

透皮貼劑是最常見的被動給藥方法之一。應用于患者的皮膚，在受控的時間內安全舒適地提供指定劑量的藥物。藥物通過皮膚吸收到血液中。尼古丁貼片就是一個很好的例子，但其他常見用途包括暈車、激素替代療法和節育。被動遞送有兩個主要缺點：藥物吸收的速度取決于皮膚阻抗，并且只有有限數量的藥物能夠以可接受的速率擴散通過皮膚的保護屏障。因此，對積極的透皮給藥方法進行了大量投資。透皮給藥的活躍方法包括：使用超聲波能量加速藥物擴散，使用射頻能量通過角質層（表皮外層）創建微通道和離子電滲療法。

圖1.離子 導入。

離子電滲療法使用電荷主動將藥物通過皮膚輸送到血液中。該裝置由兩個包含帶電藥物分子的腔室組成。帶正電荷的陽極將排斥帶正電荷的化學物質，而帶負電荷的陰極將排斥帶負電荷的化學物質。兩個腔室之間產生的電磁場以受控方式主動將藥物傳播到皮膚中。

皮膚阻抗是透皮給藥的關鍵變量。復阻抗取決于年齡、種族、體重、活動水平和其他因素，與頻率相關且難以建模。皮膚阻抗的動態測量為最佳藥物輸送提供了準確實用的解決方案。

阻抗譜有助于準確分析復雜的阻抗，例如人體皮膚，利用電阻、電容器和電感阻抗隨頻率變化不同的事實。隨著頻率的增加，電阻的阻抗保持不變;電容器的阻抗降低;電感的阻抗增加。用已知交流波形激勵測試阻抗可以確定未知阻抗的電阻、電感和電容成分。直接數字頻率合成器 （DDS） 具有靈活的相位頻率、幅度、掃描能力和可編程性，使其成為激勵未知阻抗的理想選擇。嵌入式數字處理和增強的頻率控制使器件能夠生成合成的模擬或數字步進波形。圖2顯示了一個簡單的阻抗分析儀的框圖。完整的低功耗75 MHz DDS產生的交流波形由高速軌到軌運算放大器AD8091進行濾波、緩沖和調節。另一個AD8091緩沖響應信號并對其進行縮放，以匹配AD7476A 12位、1 Msps、逐次逼近型ADC的輸入范圍。

圖2.簡單的阻抗分析儀。

然而，這種簡單的信號鏈掩蓋了一些潛在的挑戰。首先，ADC必須在整個頻率范圍內同步采樣激勵和響應波形，以便保持相位信息。優化此過程是整體性能的關鍵。此外，還涉及許多分立元件，因此不同的容差、溫度漂移和噪聲會降低測量精度，尤其是在處理小信號時。

AD5933是一款12位、1 Msps集成阻抗轉換器網絡分析儀，通過將DDS波形發生器和SAR ADC集成到單芯片中，克服了這些限制，如圖3所示。

圖3.AD5933功能框圖

AD5933的輸出阻抗為幾百歐姆，具體取決于量程。該阻抗可能會淹沒未確定的阻抗，因此運算放大器AD8531緩沖信號，如圖4所示。請注意，AD5933的接收端內部偏置至VDD/2，因此必須將相同的電壓施加到外部放大器的同相端子上，以防止飽和。出于安全原因，所有激勵電壓和電流在應用于人體組織之前都需要進行信號調理、衰減和濾波。

圖4.低阻抗測量配置。

審核編輯：郭婷