DIAGNOSTICO DE LA DIABETES MELLITUS

DISPOSITIVO PUEDE INYECTAR UNA VARIEDAD DE FÁRMACOS Y SIN EL USO DE AGUJAS

Jet drogas inyectadas podrían mejorar el cumplimiento del paciente, reducir los pinchazos accidentales.

Andrew Taberner a, , , N. Catherine Hogan b, 1, Ian W. Hunter c,

revista: Medical Engineering & Physics

Volume 34, 9 November 2012, Pages 1228–1235

Abstract

Needle-free drug delivery by jet injection is achieved by ejecting a liquid drug through a narrow orifice at high pressure, thereby creating a fine high-speed fluid jet that can readily penetrate skin and tissue. Until very recently, all jet injectors utilized force- and pressure-generating principles that progress injection in an uncontrolled manner with limited ability to regulate delivery volume and injection depth. In order to address these shortcomings, we have developed a controllable jet injection device, based on a custom high-stroke linear Lorentz-force motor that is feed-back controlled during the time-course of an injection.

Using this device, we are able to monitor and modulate continuously the speed of the drug jet, and regulate precisely the volume of drug delivered during the injection process. We demonstrate our ability to control injection depth (up to 16 mm) and repeatably and precisely inject volumes of up to 250 μL into transparent gels and post-mortem animal tissue.

Introducción

Administración de fármacos sin aguja se puede realizar utilizando el principio de inyección de chorro , con lo que se presuriza un medicamento líquido y acelera a través de un pequeño orificio , la creación de un chorro de fluido estrecho , de alta velocidad de la velocidad suficiente para penetrar la piel y el tejido . Se requieren presiones de ~ 20 MPa , y las fuerzas de ~ 200 N para acelerar el fármaco a la velocidad requerida de 100-200 m / s ; la energía requerida por la inyección es de ~ 10 J. El principio de inyección a chorro fue descubierto por primera vez en el siglo XIX, y se ha utilizado para la entrega de drogas desde mediados del siglo XX [ 1 ] .

Actualmente los dispositivos comerciales disponibles emplean una variedad de formas de energía almacenada , incluyendo muelles comprimidos [ 2 ] , [ 3 ] , [ 4 ] , [ 5 ] y [ 6 ] , gases comprimidos [ 5 ] , [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ], [ 10 ] y [ 11 ] , o sustancias químicas explosivas [ 12 ], [ 13 ] y [ 14 ] . Debido a que no es posible controlar el actuador durante el parto , estas técnicas proporcionan control de la presión limitada en el mejor , y una mala regulación de la profundidad de inyección y el volumen . Actuadores piezoeléctricos ofrecen mayores oportunidades para el control activo. Microchorro actuadores piezoeléctricos eléctricamente pulsantes se han utilizado para entregar inyecciones , aunque en profundidades tisulares restringidas ( ~ 200 m) y a tasas lentas ( 100 Nl / s) [ 15 ] . Otros [ 16 ] y [ 17 ] han utilizado actuadores pila piezoeléctricos [ 18 ] para efectuar la inyección a chorro a través de un pistón , pero los volúmenes de fluido entregables eran < 10 l , y la ampliación de esta tecnología es un reto.

Hay una necesidad evidente de un sistema de inyección de chorro que permite el control activo de velocidad del chorro o la presión de drogas , al tiempo que permite la inyección de volúmenes de medidas con precisión del orden de 1 ml . Hemos utilizado anteriormente actuadores Lorentz de fuerza impulsadas por las formas de onda de voltaje en un sistema de inyección de chorro de bucle abierto para entregar volúmenes de esta magnitud [ 19 ], [ 20 ] y [ 21 ] . En este trabajo, nos informe sobre la aplicación de un control en tiempo real de un inyector de chorro prototipo que utiliza un motor de Lorentz- fuerza lineal [ 21 ], [ 22 ] y [ 23 ] . El uso de este dispositivo , es posible de forma reproducible para crear las altas presiones y velocidades de chorro necesarias para penetrar esta piel y luego una transición suave a una velocidad de reacción más baja para la entrega del resto de la dosis deseada [ 20 ] , [ 23 ] y [ 24 ] . Aquí, se cuantifica el rendimiento de nuestro dispositivo en términos de su monotonía , producción de sonido , repetibilidad y precisión , y demostrar su eficacia en la entrega de producto a inyectar en un análogo de los tejidos, y tejidos de animales post- mortem .

2. Materiales y métodos

El sistema de inyección de chorro de servo-controlado (Fig. 1) se describe en este documento comprende un inyector de mano, controlador en tiempo real, y un amplificador de potencia lineal. Este prototipo de sistema ha sido diseñado para su uso inicial en nuestro laboratorio, con el fin de desarrollar portátil, con control electrónico, de gran volumen y / o dispositivos de inyección a chorro continuo rendimiento adecuado para aplicaciones de administración de fármacos en animales y humanos. El inyector de chorro de mano está diseñado para ser ligero, pero suficientemente robusto para cargas de trabajo moderadas. El controlador en tiempo real está conectado a un ordenador (a través de Ethernet) cuando se requiere un control interactivo, pero fácilmente se puede operar en modo autónomo.

2.1 . Jet inyector de la pieza de mano

La pieza de mano inyector a presión (Fig. 1 ( a) ) incorpora un motor de Lorentz- fuerza lineal (Fig. 1 ( b)), diseñado y construido en el Laboratorio bioinstrumentación MIT , que impulsa el pistón de una ampolla de medicamento disponible comercialmente disponible ( Injex Ampolla , parte # 100100 ) . Estas ampollas están diseñados para su uso en un sistema inyector de chorro a base de resorte ( Injex 30 ) y se seleccionaron para nuestro dispositivo debido a su disponibilidad , coste relativamente bajo y el rendimiento demostrado . El diámetro interno de la ampolla se estrecha hasta la punta para formar un orificio con un diámetro de 220 ± 5 micras; un volumen máximo de 300 l se puede expulsar con 30 mm de carrera del pistón . Aunque esta ampolla es desechable y diseñado para un solo uso , logramos rutinariamente 50-100 ciclos de inyección antes de la ampolla o del pistón exhibe un desgaste notorio y es necesario sustituirlo .

La fuerza de Lorentz - motor lineal a medida [ 22 ] consta de una bobina de cobre ( 582 vueltas , 6 capas bien enrollado en un plástico de alta temperatura ex ) y el circuito magnético. Una porción de la bobina ( aproximadamente 8 mm de longitud ) experimenta un campo magnético radial ( 0.6 T densidad de flujo ) . Corriente en la bobina crea una fuerza de Lorentz axial de hasta ± 200 N, con una fuerza constante de 10.8 ± 0.5 N / A. La masa total móvil del motor es de aproximadamente 50 g . Un potenciómetro deslizante lineal proporciona una medida de la posición de la bobina ( 0,75 V / mm ) .

2.2 . Arquitectura del sistema

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