• attuazione piezoelettrica
• caratterizzazione fluidica
• micropompa
• rilascio di farmaci

In questo lavoro di tesi è stata effettuata la caratterizzazione fluidica di una micropompa commerciale, da utilizzare per applicazioni biomedicali.
Nell’ottica di una crescente miniaturizzazione di dispositivi per la cura del paziente, infatti, sta assumendo un’importanza fondamentale lo studio di micropompe, ovvero microdispositivi in grado sia di controllare il rilascio e prelievo di fluidi, sia di pilotare altri dispositivi, quali, ad esempio, i microaghi. Questi ultimi sono dispositivi in grado di rilasciare o prelevare fluidi direttamente nel o dall’epidermide, superando la barriera dello strato corneo e riducendo il dolore causato al paziente: in particolare per il rilascio di farmaci, i micro-aghi permettono idealmente la somministrazione controllata di piccole quantità di farmaco nel sito prestabilito. Si pensi, ad esempio, all’utilità dei microaghi nel caso del diabete: questi potrebbero essere utilizzati per il prelievo indolore di una piccola quantità di fluido biologico e, a seguito dell’analisi del contenuto di glucosio, per la conseguente somministrazione della quantità di insulina necessaria per portare la glicemia a valori normali.
In una prospettiva di realizzazione di micro-sistemi in grado di prelevare ed iniettare piccole quantità di medicinali in maniera controllata, la possibilità di integrare una micropompa biomedicale con una matrice di microaghi è molto interessante. Infatti, la micropompa, opportunamente pilotata, potrebbe essere utilizzata per il controllo della somministrazione delle necessarie quantità di farmaco attraverso una matrice di microaghi.
Nell’ambito di questo lavoro di tesi è stato inizialmente effettuato uno studio delle diverse micropompe ad attuazione meccanica e non presenti in letteratura, con particolare attenzione ai principali parametri che ne caratterizzano l'utilizzo, quali flusso generato e consumo di potenza. Queste due grandezze sono, infatti, quelle che più influenzano la possibilità di integrare una micropompa in un dispositivo portatile per rilascio di farmaci.
In una fase successiva è stata effettuata un’analisi delle micropompe per applicazioni biomediche e non presenti in commercio, con particolare attenzione riguardo le dimensioni, i flussi prodotti ed i consumi di potenza. Da tale ricerca è emerso come le micropompe con attuazione piezoelettrica risultino essere quelle più diffuse.
E' stata, quindi, acquistata, sulla base dell'analisi effettuata, la micropompa MP6, prodotta dalla ditta Bartels Mikrotechnik, che sfrutta due attuatori piezoelettrici, pilotati in controfase da un segnale periodico (onda quadra o sinusoidale). Variando i parametri caratteristici dell’onda (forma, ampiezza e frequenza) è possibile ottenere flussi che vanno da zero fino a qualche millilitro per minuto. Tale micropompa è stata quindi caratterizzata dal punto di vista fluidico al fine di misurarne il flusso in funzione del valore di tensione e frequenza applicati, in un range di tensioni che va da un minimo di 0V ad un massimo di 200V, e di frequenze da un minimo di 22,5Hz ad un massimo di 300Hz. Gli esperimenti sono stati eseguiti utilizzando acqua deionizzata e soluzione fisiologica.
I risultati sperimentali mettono in evidenza come il flusso aumenta in maniera monotona con l’ampiezza del segnale di pilotaggio, da 0 ml/min (0 V) a 8ml/min (200 V). L’andamento del flusso in funzione della frequenza è invece caratterizzato da un massimo alla frequenza di risonanza degli attuatori (100 Hz quando il fluido trasportato è acqua deionizzata): è interessante notare che per frequenze di pilotaggio inferiori al valore del massimo, la relazione flusso-frequenza è pressoché lineare. Le caratteristiche fluidiche misurate sperimentalmente sono in buon accordo con quelle fornite dalla casa produttrice.