• 한국가시화정보학회지
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• 제16권1호
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• pp.42-47
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• 2018

A needle-free injector is one of the new non-invasive players in impregnating the biological barriers. It is considered as the next phase in drug delivery and therapeutic applications. One of the major fields of application is in skin remodeling procedures. Although many studies were carried out in understanding the principle in the needle-free injection procedure, fewer studies were done with the aim of therapeutic applications. In the present study, we tried to identify key parameters that affect the jet divergence and peak stagnation pressure on the skin surface in a conventional needle-free injector for skin treatment. A summary of the working principle and effect of the key parameters are presented.

• 한국가시화정보학회지
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• 제10권2호
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• pp.32-38
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• 2012

In recent years a unique drug delivery system named as the transdermal drug delivery system has been developed which can deliver drug particles to the human skin without using any external needle. The solid drug particles are accelerated by means of high speed gas flow through a shock tube imparting enough momentum so that particles can penetrate through the outer layer of the skin. Different systems have been tried and tested in order to make it more convenient for clinical use. One of them is the contoured shock tube system (CST). The contoured shock tube consists of a classical shock tube connected with a correctly expanded supersonic nozzle. A set of bursting membrane are placed upstream of the nozzle section which retains the drug particle as well as initiates the gas flow (act as a diaphragm in a shock tube). The key feature of the CST system is it can deliver particles with a controllable velocity and spatial distribution. The flow dynamics of the contoured shock tube is analyzed numerically using computational fluid dynamics (CFD). To validate the numerical approach pressure histories in different sections on the CST are compared with the experimental results. The key features of the flow field have been studied and analyzed in details. To investigate the performance of the CST system flow behavior through the shock tube under different operating conditions are also observed.

• 전기전자학회논문지
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• 제28권1호
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• pp.97-103
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• 2024

일부 약물은 피부의 표피층 이하로 주입될 때 훨씬 더 효과적인 의료 효과를 제공할 수 있다. 그러나 전통적인 비침습 주입 장치는 피부의 한 부분에 상대적으로 많은 양의 약물을 전달하며, 이는 조직층 구조를 분리하여 멍과 출혈을 유발할 수 있다. 피부의 큰 표면적에 빠른 반복율로 소량을 주입함으로써 환자의 부상과 통증을 감소시킬 수 있다. 이를 위해서 약액을 분사하는 압력은 빠른 속도로 침투 가능 압력까지 상승되고 빠르게 하강하여 주입되지 않는 되튀김량을 줄이고, 주입량을 최소화해야한다. 이러한 형태의 비침습 주사 장치가 개발되었지만 그 장치들의 의학적 효능은 분석된 바가 거의 없다. 따라서 이 연구에서는 속도가 ~310m/s인 마이크로젯을 분사하는 레이저 유도 마이크로젯 장치를 개발했다. 펄스 시간은 400~800 ㎲이며 각 분사가 초당 10번 반복되는 속도로 약물을 약 1 µL 분사할 수 있습니다. 이러한 원리를 사용하여 우리는 마우스 모델에 대한 약물 주사의 효과를 평가했다. 마우스 모델에 인슐린 용액을 주입한 후 혈중 인슐린 농도를 측정하였으며, 일반 바늘 주사 주법과 동일한 값을 얻었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.326-330
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• 2010

본 연구진은 레이저-물질 간의 상호작용을 응용하여 새로운 방식의 약물 전달 시스템을 개발하고 있다. 레이저 빔이 마이크로 단위 크기의 고무 챔버 속에 채워져 있는 액체 속에 집광되면 순간적인 고에너지 전달로 인해 기포가 생겨나고, 이로 인한 빠른 부피팽창으로 인해 마이크로 노즐 속의 약물 용액이 빠른 속도의 마이크로 젯의 형태로 분사되는 원리를 이용하는 것이다. 실험에서 노즐 출구의 지름은 125 ${\mu}m$, 측정된 마이크로 젯의 속도는 265 m/s였다. 이 장치의 주요한 특징은 시간에 따른 마이크로 젯의 제어가 가능하다는 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.566-569
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• 2008

Recently, the biolistic process is emerging as an effective needle-free drug delivery technique to transfer adequate concentrations of pharmacologic agents to soft living tissues with minimum side effects. We have started developing an effective method for delivering drug coated particles using laser ablation. A thin metal foil with deposited micro-particles on one side is irradiated with laser beam on the opposite side so that a shock wave is generated. This shock wave travels through the foil and is reflected, which causes and instantaneous deformation of the foil. Due to such a sudden deformation, the micro-particles are ejected at a very high speed. Here we present the experimental results of direct and confined laser ablation, which correspond to the initial stage of the whole experiment.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.547-550
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• 2011

레이저 기반의 무바늘 액체 약물전달장치는 계속해서 개발되어왔다. 레이저 빔이 고무 챔버 내부의 액체에 모이게 된다. 초점이 맞춰진 레이저 빔은 공기방울을 생성시키고 급격히 팽창하게 된다. 밀봉된 챔버 안쪽에서의 급격한 부피변화는 액체약물을 마이크로 노즐을 통해 빠르게 밀어내어 마이크로 약물젯을 생성한다. 노즐의 출구지름은 100 ${\mu}m$ 이하이며 본 연구팀은 생성된 마이크로 약물젯의 속도가 인체의 연조직으로 침투시키기에 충분함을 확인하였다. 이 실험에서는 사람의 혈전을 모사한 무게 비 5%의 젤라틴 수용액을 냉각시킨 샘플과 돼지 지방층을 사용하여 침투실험을 수행하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.622-627
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• 2001

Microjet flows are often encountered in many industrial applications of micro-electro-mechanical systems as well as in medical engineering fields such as a transdermal drug delivery system for needle-free injection of drugs into the skin. The Reynolds numbers of such microjets are usually several orders of magnitude below those of larger-scale jets. The supersonic microjet physics with these low Reynolds numbers are not yet understood to date. Computational modeling and simulation can provide an effective predictive capability for the major features of the supersonic microjets. In the present study, computations using the axisymmetic, compressible, Navier-Stokes equations are applied to understand the supersonic microjet flow physics. The pressure ratio of the microjets is changed to obtain both the under- and over-expanded flows at the exit of the micronozzle. Sonic and supersonic microjets are simulated and compared with some experimental results available. Based on computational results, two microjets are discussed in terms of total pressure, jet decay and supersonic core length.