Berechnungen und Simulationen zum Knicken von Kanülen

Hintergrund:

Darstellung einer Kanüle in einer Hand mit Handschuh

Kanülen sind hohle Strukturen zur Injektion von Wirkstoffen in verschiedene Körperstellen. Während der Einführung der Kanüle in die Haut wird der Hautwiderstand überwunden, danach wird beim weiteren Eindringen lokal Gewebe zerstört, um die Zielstelle (z.B. Muskel, Vene) zu erreichen. Dabei wird die Kanüle als mechanische Struktur auf der einen Seite von der/dem Injizierenden gehalten und auf der anderen Seite durch eine Druckkraft aufgrund des Widerstands des Gewebes gegen Eindringen belastet. Je dünner die Nadel ist, desto geringer fällt die Beschädigung des Gewebes aus. Gleichzeitig ist jedoch die Nadel anfälliger für Knicken und der mikrofluidische Widerstand bei der Injektion nimmt zu.

Aufgabenstellung:
In der vorliegenden Arbeit sollen in Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern an der Johannes-Kepler-Universität Linz (Österreich) lange, dünne Nadelstrukturen auf Knicken untersucht werden. Basierend auf einer ausführlichen Literaturrecherche zur Verwendung und zum Aufbau von Kanülen sollen analytische Berechnungen in der Festkörper- und Fluidmechanik durchgeführt werden. Dazu sollen ausgehend von den einfachen Euler-Knickfällen Berechnungen mit fortgeschrittenen Knicktheorien angestellt werden, um den Einfluss der Nadeldicke und der Querschnittsform auf die Knickstabilität zu bestimmen. Zur gleichen Zeit soll die mikrofluidische Durchströmung der Kanüle für die entsprechende Kanülenform bestimmt werden. Gegebenenfalls können zusätzlich Finite-Elemente Simulationen durchgeführt werden.

Voraussetzungen:
Kenntnisse in der Kontinuumsmechanik, insbesondere Festkörper- und Fluidmechanik, Grundkenntnisse oder Bereitschaft zur Weiterbildung im Bereich der Biomechanik und den medizinischen Hintergründen.

Download als pdf

Kontakt