Selon le profil du médicament, l'environnement d'utilisation et les besoins du patient, les DM d'administration motorisés peuvent être jetables ou réutilisables. Cette différence a une incidence directe sur les critères de choix de la motorisation, dont la conception doit être prise en compte au plus tôt.

Lors du développement de dispositifs médicaux destinés à administrer des médicaments aux patients, il est essentiel de déterminer quelle conception est la plus appropriée, entre réutilisable et jetable, c'est-à-dire à usage unique.

Qu’il s’agisse de pompes à perfusion qui délivrent de l’insuline ou de systèmes d’injection qui dosent des produits biologiques, les produits jetables ou réutilisables offrent différents avantages. Le choix entre les deux options est essentiel à la spécification du système de motorisation, qui combine le moteur, le réducteur et la rétroaction (feedback) pour actionner la pompe ou l’injecteur.

De tous les facteurs de conception, l’impact sur les résultats pour le patient est le plus important. Il faut pouvoir notamment garantir la précision et l’exactitude de l’administration de médicaments. Ce qui nécessite l'intégration de capteurs précis et un contrôle fin du moteur.

En fonction des exigences du traitement médicamenteux, il peut être demandé au système de motorisation de permettre la délivrance de micro-doses. Il convient aussi de garantir la répétabilité de la précision du dosage si des administrations répétées sont nécessaires. Ces sont là les caractéristiques de motorisation généralement requises pour les dispositifs réutilisables.

Exigences relatives au système de motorisation

Si le médicament ne nécessite pas un dosage précis, la conception du système de motorisation pourrait se limiter à garantir le respect des exigences de couple et de vitesse. Tout dépend de la charge, comme la viscosité du médicament, et de la force avec laquelle le système de motorisation doit l’entraîner.

Même pour les applications où la précision du dosage est moins importante, une spécification minutieuse est toujours nécessaire pour équilibrer le coût et la taille, qui est importante pour l’ergonomie.

Pour que les dispositifs réutilisables résistent aux rigueurs d'une utilisation quotidienne, ils doivent être durables, ce qui inclut la résistance aux cycles de stérilisation. Les dispositifs médicaux réutilisables qui entrent en contact étroit avec le patient ou fournissent un traitement invasif doivent effectivement être stérilisés en autoclave. On notera que si les hôpitaux accueillant un grand nombre de patients disposent généralement d'autoclaves sur place, les dispositifs destinés aux cliniques ou à un usage domestique devront plutôt être jetables pour garantir l'hygiène et la sécurité.

Les dispositifs réutilisables sont intrinsèquement plus "écologiques" car ils génèrent moins de déchets. Pour les dispositifs à usage unique, il faut tenir compte de la recyclabilité. En tout cas, la conception doit également prendre en considération le modèle économique. Sur ce point, les dispositifs réutilisables doivent être durables, dans le temps. Ils sont donc généralement plus chers, mais ils sont valorisés par une utilisation sur le long terme.

Les options technologiques de moteurs

Exemples de moteurs CC miniatures, à balais à gauche et sans balais à droite (Source : Portescap).

Pour les dispositifs jetables, un moteur à courant continu (CC) à balais est le choix par défaut, bien que ce type de moteur puisse également être utilisé dans des applications réutilisables. Il s’agit d’un moteur économique, qui permet généralement d’atteindre la densité de couple appropriée dans un certain nombre d'applications.

De son côté, le moteur pas-à-pas permet d’obtenir un positionnement précis en se déplaçant par pas prédéfinis et discrets. Plus important pour les systèmes d’administration de médicaments réutilisables, il conserve sa précision au fil du temps. Comme le moteur se déplace d’un angle défini à chaque impulsion de courant, il n’a pas besoin d’un dispositif de rétroaction, car sa position est toujours atteinte s'il est correctement dimensionné.

Exemple de moteur pas-à-pas (Source : Portescap).

Le moteur pas-à-pas atteint un couple plus élevé à basse vitesse. Si une vitesse plus élevée est requise, le moteur CC sans balais (BLDC) constitue le choix optimal. La commutation de ce type de moteur s’appuie sur l’électronique ; ce qui optimise l'efficacité ainsi que la précision de commande. Cela signifie aussi qu'un moteur BLDC, exempt de balais de charbon, peut avoir un encombrement plus faible, idéal pour des considérations ergonomiques, tandis que son rendement élevé permet d'optimiser l’utilisation de la batterie.

Des réducteurs sont souvent nécessaires dans les applications qui exigent un couple plus élevé et des vitesses basses. Les réducteurs standards peuvent convenir pour les dispositifs jetables, car leur capacité nominale couvre généralement les exigences des applications courantes. La personnalisation peut être utile pour les conceptions réutilisables, car elle permet d’optimiser le facteur de forme et de sélectionner des matériaux spécifiques en fonction du nombre d’heures de fonctionnement et des cycles de stérilisation prévus.

De l'intérêt de la personnalisation

Même pour les conceptions jetables, il peut être préférable de personnaliser le système de motorisation. Selon les matériaux et la conception, les solutions personnalisées peuvent en effet permettre de réaliser des économies d'échelle à partir d'un certain volume de production.

Pour les dispositifs réutilisables, la personnalisation du système de motorisation est plutôt recommandée pour atteindre un niveau spécifique de performance, de durabilité ou de format. Elle garantit un système au plus près des spécifications.

La conception d'une application client spécifique peut impliquer l'utilisation de produits standard ("off the shelf") personnalisables ou la mise au point d'un système de motorisation sur mesure. Bien que cette option nécessite plus de travail, elle permet d'obtenir le système le plus avantageux et le plus performant.

Les demandes spécifiques des clients requièrent un accompagnement de la part d’un spécialiste de la motorisation. L’évaluation du design dès la phase de conception du dispositif est également essentielle pour rationaliser le développement. Même lorsqu’une personnalisation moins poussée est nécessaire, établir un partenariat avec un spécialiste en motorisation à un stade précoce est le meilleur moyen d'obtenir une conception optimisée du système de motorisation.

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