ارزیابی پارامترهای بیومکانیکی ریزسوزنهای پزشکی با طراحی زیست الهام در تعامل با پوست با استفاده از روش المان محدود

ریزسوزن ها نوعی سوزن با ابعاد میکرونی هستند که بعد از تحویل دارویی از طریق دهانی و تزریقی سومین سیستم تحویل پرکاربرد هستند. باتوجه به هزینه ی بالای ساخت ریزسوزن، شبیه سازی عددی نفوذ ریزسوزن در پوست می تواند برای بررسی استحکام ریزسوزن و هم چنین اثر آن روی پوست در حین نفوذ مفید باشد. در این پژوهش ابتدا یک روش شبیه سازی جدید در نرم افزار آباکوس با روش صریح، با استفاده از المان های کوهسیو برای بررسی نفوذ ریزسوزن در پوست ساعد دست انسان ارایه شد. پوست به صورت مدل هایپرالاستیک اوگدن و دولایه در نظر گرفته شد. ریزسوزن به عنوان جسم صلب در نظر گرفته شد و به آن سرعت ثابت 6/0 میلی متر بر ثانیه اعمال شد. ریزسوزن دارای بالک با عنوان های زیست الهام بررسی و پارامترهای مهم آن مانند ارتفاع، تیزی و زاویه بالک ارزیابی گردید. در انتها چند مدل پیشنهادی از ریزسوزن ها به همراه شیارهای طولی برای افزایش تمرکز تنش روی پوست و جلوگیری از اصطکاک ارایه شده است. مقایسه ریزسوزن بالک دار طراحی شده با ریزسوزن بدون بالک نشان می دهد که ریزسوزن بالک دار تمرکز تنش بیشتری حدود دوبرابر روی پوست ایجاد می کند، اما نیروی نفوذ را به اندازه ی 15 درصد کاهش می دهد، که در نتیجه ی آن راحت تر در پوست نفوذ می کند. نتایج حاصل بیان می کند شیارهای طولی کاهشی تا حدود 10 درصد تنش ایجاد شده در پوست را افزایش داده ولی تاثیر ناچیزی برروی نیروی نفوذ در پوست دارند. نتایج این پژوهش می تواند در زمینه دارورسانی، نمونه برداری، جوان سازی به وسیله ریزسوزن و همچنین برای ساخت چسب های پزشکی و ریزسوزن های مورد استفاده در ثبت سیگنال زیستی مانند الکتروکاردیوگرافی، الکترومایوگرافی و الکتروانسفالوگرافی نیز مفید باشد.