Interacción Fluido Estructura en una Microválvula para el Control de la Presión Intraocular

Abstract

Propósito: Evaluar el diseño de una microválvula utilizando métodos numéricos que permitan analizar geometrías complejas y la interacción entre el diafragma y el fluido. Metodología: La microválvula está constituida por dos microcanales, una cámara principal y un diafragma que varía el área de paso permitiendo controlar el flujo de humor acuoso. El microdispositivo analizado es de 450x470x500 micrómetros. El humor acuoso se modeló mediante la ecuación de Stokes y la deformación del diafragma se describió a través de un modelo elástico lineal e isotrópico. El acople fluido-estructura se realizó mediante el método arbitrario Lagrange-Euler (ALE). Resultados: La resistencia hidráulica calculada por el modelo varía en el rango de 13.97 a 1.07 mmHg/ul/min con deformaciones en el plano del diafragma entre 0-1%. El desplazamiento máximo del diafragma en la dirección vertical es de 2.67 um y 9.32 um cuando la deformación en el plano es de 0.3% y 1% respectivamente.
Conclusión: Para la geometría estudiada, el rango de resistencia hidráulica objetivo se logra en un pequeño rango de desplazamientos del diafragma. El diseño propuesto permite controlar la presión intraocular de pacientes con glaucoma variando la resistencia hidráulica con pequeñas deformaciones del diafragma.