生物启发的形尖尖刺针具有增强的灵活性和损伤感应
Lu Yu1,2, Mateng Bai1,2, Yuanming Gao1,2
1Medical Engineering and Engineering Medicine Innovation Center, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University, Hangzhou, China.
Computer methods in biomechanics and biomedical engineering
|October 6, 2025
概括
带有侧墙槽的生物灵感穿孔针增强了灵活性和安全性. 这种设计放大了针的变形,并提高了用于临床应用的损伤检测灵敏度.
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
- 生物灵感设计 生物灵感设计
背景情况:
- 穿刺针在临床环境中至关重要,以最小的侵入性和控制性而受到重视.
- 复杂的解剖结构需要在当前刺针设计中提高灵活性和安全性.
- 现有的针在导航复杂的人体解剖学方面面临挑战,要求增强性能特征.
研究的目的:
- 设计和评估新型穿孔针,采用以蚊子状结构为灵感的侧壁槽.
- 为了研究侧墙槽对针的灵活性和变形特征的影响.
- 评估这种生物灵感设计在改善临床程序中的安全性和损伤检测方面的潜力.
主要方法:
- 设计穿孔针与不同的侧墙槽配置,基于蚊子labrum形态.
- 使用计算分析来研究针变形和应力分布.
- 在模拟的解剖环境中,将道针的性能与常规设计进行比较.
主要成果:
- 发现侧墙槽放大了由形尖端启动的针变形.
- 侧墙槽的存在将高压力区域从针尖转移到其底部.
- 这种结构修改增强了针的灵活性,使组织损伤更加明显.
结论:
- 生物灵感的侧墙槽设计显著提高了穿孔针的灵活性.
- 增强的应力分布和放大变形提高了检测针诱导损伤的灵敏度.
- 这一创新有望实现更安全,更有效的临床穿孔程序.
