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Prototype d’une micropompe dédiée à l’injection des médicaments anti-épileptiques

Ali Hamie

Mémoire de maîtrise (2013)

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Citer ce document: Hamie, A. (2013). Prototype d’une micropompe dédiée à l’injection des médicaments anti-épileptiques (Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal). Tiré de https://publications.polymtl.ca/1114/
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Résumé

RÉSUMÉ L’épilepsie est une des maladies du système nerveux central qui demeure sans solution efficace malgré les progrès technologiques impressionnants dans le domaine biomédical. En effet, environ 15% des patients souffrants de cette maladie sont réfractaires à tout médicament ou autre solution médicale. De nos jours, le traitement d’épilepsie, chez les patients réfractaires, consiste à stimuler électriquement la région du cerveau provoquant les foyers épileptiques. De plus, des travaux de recherche sont en cours pour examiner les résultats d’injection des médicaments ou de refroidissement de régions épileptiques. Nous proposons dans ce mémoire une solution basée sur une micropompe automatisée et miniaturisée permettant d’empêcher le foyer épileptique de se déclarer et se propager en injectant des débits précis des médicaments à l’endroit de détection du foyer juste au moment de sa naissance. La micropompe choisie est basée sur un mécanisme qui génère un champ magnétique à l’aide d’une microbobine intégrée. Cette micropompe sert à manipuler un diaphragme intégré pour déplacer les médicaments à injecter. La membrane de la micropompe en question est fabriquée par polydiméthylsiloxane (PDMS) qui vibre à une fréquence variant entre 85 et 175 Hz. La micropompe permet de livrer un débit de 2.9 ml/min et est activée par un circuit de détection de crises épileptiques. Quant à l’interface électronique, elle regroupe un microcontrôleur, quelques circuits logiques simples et un convertisseur numérique – analogique (CNA) qui servent à contrôler et commander le courant alimentant la microbobine faisant partie de la micropompe. Le déclenchement de la micropompe proposée a été validé, en partie, à l'aide d'enregistrements d’électroencéphalogrammes intracorticaux (icEEG) des patients atteints d'épilepsies. Les résultats obtenus ont confirmé l’opération de l’injection précise des médicaments. Notre système, destiné à être implantable, se caractérise également par la réduction de la consommation d’énergie dans sa mise en oeuvre. Nous avons réalisé à ce sujet des circuits donnant lieu à des bonnes performances en terme d’économie d’énergie, comparé à un autre type de micropompes piézoélectriques du commerce que nous avons examiné dans ce projet dont la consommation est de l’ordre de 70 mA au lieu de 40 mA obtenue dans la micropompe proposée.----------ABSTRACT Approximately 15% of patients with partial epilepsy are neither drug responsive nor good candidate for surgery. There has been growing interest in neuro-responsive intracerebral local treatment of seizures such as focal drug delivery, focal cooling, or electrical stimulation. The latter requires an effective seizure-detection system and an intracortical stimulator. In this project, we present an automated miniaturized micropump that provides precise drug flow rate in order to control epileptic seizure. The implantable responsive drug delivery system proposed by Polystim team was validated using intracortical Electroencephalogram (icEEG) recordings from patients with refractory epilepsy. In this project, the proposed micropump is based on electromagnetic mechanism that is generated through microcoil and deflects a diaphragm fabricated using a polydimethysiloxane (PDMS), by supplying precise amount of current using a digital-to-analog convertor (DAC). The device delivers simultaneous focal drug to suppress the seizure following its onset detection by a dedicated microelectronic interface. The PDMS based membrane is driven under a range of an actuating frequency between 85 and 175 Hz. It provides a flow rate of 2.9 ml/min when all the inputs of the DAC are high and the operation frequency is 143 Hz. The feedback controller and the micropump are activated for a given duration (2, 4, 8, 16 seconds) on response to seizure detections, but they remain in sleep mode for the rest of time. The experimental results demonstrated the detection accuracy of proposed implantable responsive drug delivery systems. The implemented control circuit provides a good performance in term of power consumption, comparing with another piezoelectric micropump we previously used in our experiments. The later requires about 70 mA instead of 40 mA for the proposed micropump.

Document en libre accès dans PolyPublie
Département: Institut de génie biomédical
Directeur de mémoire/thèse: Mohamad Sawan
Date du dépôt: 16 juil. 2013 15:41
Dernière modification: 24 oct. 2018 16:11
Adresse URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/1114/

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