Force interaction, modeling and soft tissue deformation during reciprocating insertion of multi-part probe

要約

軟部組織の挿入のために往復運動を採用する産卵産生ワズプのバイオに触発されたエンジニアリングは、挿入力を削減し、組織の損傷を最小限に抑える上で潜在的な利点を提供します。
ただし、組織の相互作用と節約の根本的なメカニズムは完全には理解されていません。
この研究では、産卵型の往復運動を模倣するように設計されたマルチパートプローブを調査することを目指しています。
プローブと軟部組織間の相互作用を研究するために相互挿入モデルが開発され、実験テストは、力センサーとレーザー光学技術を使用して実施され、相互作用する力と組織の変形に関する洞察を得ました。
結果は、相互運動の切断段階で、軟質基質のピーク力と平均変位は、それぞれ1 mm/sの全体的なプローブ速度での直接挿入と比較して、それぞれ約19％と20％低かったことを明らかにしています。
この研究では、機械的モデリングと実験分析を組み合わせた新しいアプローチを提示して、往復挿入法の力力学を調査し、プローブと軟部組織の間の相互作用をよりよく理解します。

要約(オリジナル)

The bio-inspired engineering of ovipositing wasps, which employ a reciprocating motion for soft tissue insertion, offers potential advantages in reducing insertion force and minimizing tissue damage. However, the underlying mechanisms of tissue interaction and sparing are not fully understood. In this study, we aim to investigate a multi-part probe designed to mimic the reciprocating motion of ovipositors. A reciprocal insertion model was developed to study the interaction between the probe and soft tissue, and experimental testing was conducted using a force sensor and laser optical technique to gain insights into interacting forces and tissue deformation. The results reveal that during the cutting phase of reciprocal motion, the peak force and average displacement of the soft substrate were approximately 19% and 20% lower, respectively, compared to direct insertion at an overall probe velocity of 1 mm/s. This study presents a novel approach combining mechanical modeling and experimental analysis to explore the force mechanics of the reciprocating insertion method, providing a better understanding of the interaction between the probe and soft tissue.

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