Ощущение прокалывания кожи иглой знакомо большинству людей, особенно в последнее время, когда вакцинация от COVID-19 набирает обороты. Но что именно происходит при прокалывании кожи иглой? Ответ раскрывается в новой статье, недавно опубликованной в Журнале механики и физики твердого тела.
Маттиа Бакка, доцент Университета Британской Колумбии, часто смотрит в мир природы в поисках ответов, когда сталкивается с проблемой машиностроения — например, как геккон может цепляться за поверхность подушечками пальцев ног или как муравей может разрезать лист во много раз больше его.
«Стрижка повсеместно используется в нашем выживании и в повседневной жизни», — объясняет Бакка. «Когда мы пережевываем пищу, мы разрезаем ткань, чтобы сделать ее перевариваемой. Практически все виды в животном мире эволюционировали со способностью разрезать ткань для питания и защиты, поэтому приобрели замечательные морфологические и физические особенности, позволяющие этот процесс эффективно».
Они создали механическую теорию, чтобы определить критическую силу, необходимую для введения иглы — стержневой феномен прокола. Их работа обеспечивает простую полуаналитическую модель для описания процесса, от размерных аргументов до анализа методом конечных элементов.
Механизмы, участвующие в разрезании мягких тканей, привлекли к себе внимание инженеров только в последние несколько десятилетий, первоначально с исследований свойств резины. Предыдущие подходы определяли силу, необходимую для введения иглы в ткань после ее первоначального прокола, с помощью физических экспериментов, которые не могли полностью измерить деформации и сложные механизмы разрушения, связанные с разрывом поверхности мягкого материала.
Новая теоретическая модель может помочь инженерам в разработке различных приложений, таких как защитное оборудование, процессы автоматизации, связанные с пищевыми продуктами, и новые технологии роботизированной хирургии.
Это также может повлиять на то, как люди будут испытывать инъекции в будущем, что особенно важно для людей, которые недавно выстроились в очередь для вакцинации COVID-19. Например, будущие технологии могут предоставить такие варианты, как одноразовые прокладки с микроиглами, разработанные доктором Борисом Штобером из UBC, предназначенные для прокалывания кожи на нужной глубине и с нужной силой.
Источник — 1nsk.ru.