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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/2658| Termocavitación para la Generación De Chorros Líquidos de Alta Velocidad | |
| Nancy Elizabeth González Sierra | |
| Ruben Ramos-Garcia | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución-NoComercial-SinDerivadas | |
| Thermocavitation continuous wave laser bubble dynamics liquid jet chemical etching needle-free injection | |
| La administración de fármacos para la defensa del organismo contra infecciones o enfermedades constituye un pilar imprescindible en el área de la salud. En la actualidad, se aplican millones de dosis de vacunas para combatir nuevos virus. Por tal motivo, continúan implementándose diversas alternativas de inyección para solventar algunas de las desventajas asociadas al uso de inyecciones con aguja, como lo son: la fobia a las agujas, la contaminación por desechos tóxicos, contagios por el mal manejo, etc. Este trabajo se enfoca en la generación de chorros líquidos para su uso como un dispositivo de inyección sin agujas. El dispositivo microfluídico fue implementado en vidrio y se puede clasificar dentro de los métodos de inyección ópticos, pues se basa en el principio de termocavitación. Esto se define como la creación, crecimiento y colapso de una burbuja de vapor que se forma dentro de un líquido a partir de la absorción de luz láser. La formación de la burbuja en el dispositivo induce la generación de un chorro con la velocidad suficiente para penetrar la piel. El análisis de video con una cámara de alta presión y velocidad mostro que la velocidad máxima promedio de la pared de la burbuja es de aproximadamente 10 a 25 m/s para casi cualquier combinación de parámetros del láser. Sin embargo, un diseño optimizado de la cámara y la boquilla permite obtener chorros con una velocidad promedio de ∼70 m/s. El volumen expulsado por disparo (0.1 a 2 μl) se puede controlar mediante la intensidad del láser. El inyector presentado en este trabajo puede realizar hasta 20 disparos antes de rellenar la cámara. Se demuestra la penetración de chorros en agar a diferentes concentraciones y piel porcina ex-vivo. Los inyectores sin aguja basados en termocavitación pueden ser prometedores para desarrollarse comercialmente, debido a su costo y dimensiones compactas. The administration of drugs to defend the body against infections or diseases is an essential pillar in the area of health. Currently, millions of doses of vaccines for new viruses are administered. For this reason, various injection alternatives continue to be implemented to solve some of the disadvantages associated with the use of needle injections, such as: phobia of needles, contamination by toxic waste, infections due to mishandling, etc. This work focuses on the generation of liquid jets for use as a needle free injection device. The microfluidic device was implemented in glass and can be classified within optical injection methods since it is based on the principle of thermocavitation, which can be defined as the creation, growth and collapse of a vapor bubble that forms inside a liquid at from the absorption of a laser light source. The formation of the bubble in the device induces the generation of a jet with sufficient speed to penetrate the skin. Video analysis with a high-speed camera showed that the average maximum velocity of the bubble wall is approximately 10–25 m/s for almost any combination of laser parameters. However, an optimized design of the chamber and nozzle allows jets with an average velocity of ∼70 m/s to be obtained. The volume ejected per shot (0.1 to 2 μl) can be controlled by the laser intensity. The injector presented in this work can perform up to 20 shots before filling the chamber. The penetration of jets into agar of different concentrations and ex-vivo porcine skin is demonstrated. Thermocavitation-based needle free injectors may be promising for commercial development due to their cost and compact size. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2024-12 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| González Sierra, N. E., (2025), Termocavitación para la Generación De Chorros Líquidos de Alta Velocidad, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. | |
| ÓPTICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Óptica |
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