生物灵感设计和有限元素分析的聚合物复合材料微针与空洞的架构
Md Rahatuzzaman1, Erina Baynojir Joyee1
1Department of Mechanical Engineering and Engineering Science, University of North Carolina at Charlotte, Charlotte, NC, 28223, USA.
概括
研究人员开发了一种新的空心微针贴片,使用微数字光处理来提取皮肤生物标志物. 有限元素分析证实了微针的存在.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 皮肤科学 皮肤科学
背景情况:
- 间位液 (ISF) 含有有价值的生物标志物用于健康监测.
- 微针为ISF提取和透皮应用提供了最少的侵入性方法.
- 制造技术对于优化微针设计和性能至关重要.
研究的目的:
- 使用微数字光处理 (μDLP) 制造一个空洞的微针 (HMN) 贴片.
- 为了评估最佳的设计参数和印刷角度,用于高分辨率的HMN制造.
- 评估HMN的机械完整性和适用于皮肤应用的适用性.
主要方法:
- 使用微数字光处理 (μDLP) 来制造喷泉笔启发的HMN贴片.
- 使用ANSYS有限元分析 (FEA) 来评估应力和变形.
- 引入了碳化物 (SiC) 作为陶填充材料.
主要成果:
- 确定了高分辨率HMN的最佳设计参数和打印角度.
- FEA表示最大-米塞斯应力为3.291 MPa,超过皮肤阻力 (3.183 MPa).
- 最大总变形为6.1034微米,保持在可接受的范围内.
结论:
- 通过μDLP技术,可以制造出高分辨率的HMN贴片.
- 开发的HMN贴片显示出足够的机械强度,可以穿透皮肤.
- 用SiC增强的HMN贴片显示出通过皮肤提取生物标志物的前景.


