Pour développer son dispositif d’injection sans aiguille ZENEO, la start-up française Crossject a dû mettre en place une chaine d’acquisition associant une caméra vidéo rapide et une instrumentation de pression dynamique. Elle a fait appel au logiciel de conception graphique NI LabVIEW pour automatiser les essais.

La société Crossject a développé un système d’injection sans aiguille, pré-rempli et à usage unique. Ce dispositif unique au monde peut être utilisé pour des injections intradermiques, sous-cutanées ou encore intramusculaires. Il embarque un micro générateur de gaz basé sur une technologie de type airbag. Comprimée par le gaz, la dose de médicament est projetée sous haute pression à travers des buses en contact avec la peau. Elle peut ainsi transpercer les couches de la peau pour atteindre la profondeur d’injection désirée.

Pour une injection optimale, il faut maîtriser différents paramètres tels que la profondeur, la quantité délivrée et le temps d’injection. L’appréhension des phénomènes en jeu a nécessité d'instrumenter le dispositif et d'observer la dynamique de la dose au travers d'une acquisition d'images haute vitesse.

Mesurer la pression en "regardant" ses effets

Étant donné la durée d’injection (moins de 100 ms) et la compacité du dispositif, le choix d’un capteur de pression miniature s’est porté sur la technologie piézoélectrique (bien adaptée à la mesure de variation rapide de pression). Le capteur est mis en œuvre avec un amplificateur de charge. L'acquisition d'images a été confiée à une caméra Photron (jusqu’à 109 500 images/seconde), complétée par une carte PCI d’acquisition Interface Amita (conversion A/N et N/A en échantillonnage simultané jusqu’à 1 MHz).

Le dispositif ZENEO permet d‘injecter directement sous la peau, sans aiguille, des doses de médicaments sous haute pression.

Initialement, ces matériels étaient interfacés séparément et pilotés à l’aide d’applications fournies par les différents constructeurs. Afin de gagner en souplesse et en performances, il fallait créer une application logicielle personnalisée pour automatiser le pilotage de la chaîne d’acquisition et l'analyse des données. La société a choisi d'utiliser l'environnement de développement LabVIEW de National Instruments, adapté au contrôle d'instrumentation et à l'exploitation des mesures.

L'application permet d’acquérir simultanément toutes les données lors de l'utilisation du dispositif d'injection. A savoir le profil de pression du générateur de gaz et les données vidéo de la dynamique de la dose contenue entre deux pistons.

Les paramètres de l’amplificateur de charge (interfacé par un port série RS-232C) sont chargés automatiquement. L'application permet d'ailleurs de modifier l'ensemble des paramètres, dont la sensibilité du capteur piézoélectrique. Cela évite la manipulation fastidieuse du bouton de commande rotatif de l’amplificateur. Une fois les réglages validés, l'acquisition simultanée des données de pression et des données vidéo démarre au déclenchement du dispositif d'injection. Des données ainsi enregistrées, le logiciel extrait les points caractéristiques des courbes de pression, puis affiche les résultats.

Côté imagerie, l'application récupère les signaux vidéo via le bus PCI, enregistre les images et les analyse. Les positions et vitesses successives du piston, sur lequel s'exerce la pression gaz, sont relevées image par image.

Enfin, des rapports de mesure sont automatiquement générés, sous forme de tableur regroupant les valeurs caractéristiques et les courbes associées.

Moins d'erreurs et de nouvelles perspectives

Cette approche a permis de réduire les erreurs de manipulation, les pertes de données et le temps d’exploitation des résultats. Son évolutivité autorise aussi l'ajout de fonctionnalités. Il est ainsi envisagé d'enregistrer des images du jet en sortie de buse. Il est aussi prévu de faire appel à une caméra plus rapide et à une carte d'acquisition NI USB-6361 (interfacée en USB et non plus en PCI). Cela permettra de gagner en performances mais aussi d’ouvrir de nouvelles perspectives d’expérimentation.

National Instruments, F-92735 Nanterre, www.ni.com/medical/f