技術(shù)文章
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質(zhì)構(gòu)儀用于測(ce)定微(wei)針刺(ci)入皮膚或皮(pi)膚模型的刺(ci)入力
真實(shí)皮膚和機(jī)(ji)械皮膚模(mo)型在(zai)微針穿刺(ci)性能評價(jià)中應(yīng)(ying)用廣(guang)泛,可用于(yu)評價(jià)(jia)微針(zhen)的刺入力、刺(ci)入率和刺入(ru)深度,滲透皮(pi)膚模型(xing)可用于評價(jià)微(wei)針的溶解速度(du)和滲透量,組織(zhi)皮膚模型(xing)可用于角質(zhì)層(ceng)模擬及(ji)其相關(guān)評價(jià)。皮(pi)膚是一種復(fù)雜(za)的生(sheng)物粘彈性材料(liao),且皮膚表面(mian)不平整、有溝壑(he),微針刺(ci)入時(shí)不能垂直(zhi)進(jìn)入皮膚,皮膚(fu)的各層(ceng)結(jié)構(gòu)如(ru)角質(zhì)層、真皮層(ceng)也會對微針(zhen)刺入(ru)造成阻礙(ai)。微針能夠刺(ci)破皮膚所需(xu)的最(zui)小力即刺入力(li)。刺入力的(de)測定受(shou)到微針(zhen)參數(shù)、施加(jia)力、測定方法(fa)、皮膚種類、環(huán)(huan)境條件等諸多(duo)因素(su)的影(ying)響。
研究(jiu)人員用質(zhì)(zhi)構(gòu)儀測定(ding)出長度為300 μm、800 μm 的金(jin)屬微針(zhen)能夠以(0.88±0.01)N和(0.21±0.01)N的(de)刺入(ru)力刺破豬(zhu)角質(zhì)層(ceng)。還有研究通(tong)過有(you)限元軟件對單(dan)個(gè)微針刺(ci)入皮(pi)膚過程建模(mo),分析發(fā)現(xiàn)(xian)皮膚硬度(du)越大,刺入力(li)越小(xiao);微針(zhen)銳度(du)、針尖(jian)半徑(jing)越小,刺入(ru)力越(yue)??;微(wei)針的夾角(jiao)存在一個(gè)zuiyou值,既(ji)能保證(zheng)較小的刺入(ru)力,又能(neng)避免微針(zhen)的斷裂破壞(huai)。另外,研究人員(yuan)通過(guo)有限元建模(mo)理論分析發(fā)(fa)現(xiàn)刺入(ru)力隨微針間(jian)距的增加(jia)而減(jian)小,并穿刺(ci)豬皮進(jìn)行驗(yàn)(yan)證, 發(fā)現(xiàn)(xian)兩者相一致(zhi)。而一個(gè)(ge)研究同時(shí)(shi)用微針穿刺(ci)人和豬的(de)腹部(bu)皮膚、PDMS皮膚(fu)模型發(fā)現(xiàn)(xian),PDMS皮膚模型產(chǎn)生(sheng)的刺入力雖(sui)大于人和豬(zhu)的腹部皮膚(fu),但仍(reng)處于人(ren)和豬(zhu)皮膚的力(li)學(xué)范圍內(nèi)(nei),代表一種更(geng)加堅(jiān)韌(ren)的皮膚(fu),用此模型進(jìn)行(xing)微針評價(jià)能夠(gou)確保(bao)微針應(yīng)用(yong)于真(zhen)實(shí)皮膚的有(you)效性。評價(jià)刺入(ru)力也是(shi)反映微針機(jī)(ji)械強(qiáng)度的方(fang)法之一,刺入力(li)應(yīng)小(xiao)于微(wei)針斷裂力(li),這樣才能確(que)保微針在使(shi)用時(shí)不(bu)會斷(duan)裂失效。設(shè)(she)計(jì)微針施加力(li)時(shí)還(hai)要確保大于(yu)刺入力以(yi)使微針有效刺(ci)入皮膚,同(tong)時(shí)要控制(zhi)力的(de)強(qiáng)度(du)以盡(jin)可能減少對(dui)使用者造(zao)成的痛感。