技術(shù)文章
Technical articles真實(shí)皮膚和(he)機(jī)械皮膚模(mo)型在(zai)微針穿刺(ci)性能評(píng)價(jià)中(zhong)應(yīng)用廣泛,可用(yong)于評(píng)價(jià)微(wei)針的刺入(ru)力、刺入率和刺(ci)入深度(du),滲透皮膚模(mo)型可(ke)用于評(píng)價(jià)(jia)微針的溶解速(su)度和(he)滲透(tou)量,組織(zhi)皮膚(fu)模型(xing)可用于角質(zhì)(zhi)層模擬及其(qi)相關(guān)評(píng)價(jià)。皮膚(fu)是一種(zhong)復(fù)雜的生(sheng)物粘彈性材料(liao),且皮膚(fu)表面(mian)不平整、有溝(gou)壑,微針刺入時(shí)(shi)不能垂(chui)直進(jìn)入(ru)皮膚,皮膚(fu)的各層結(jié)(jie)構(gòu)如(ru)角質(zhì)層(ceng)、真皮層也(ye)會(huì)對(duì)微針刺入(ru)造成(cheng)阻礙。微針能(neng)夠刺破皮(pi)膚所需的(de)最小力(li)即刺入(ru)力。刺入(ru)力的測(cè)定(ding)受到微針(zhen)參數(shù)、施加力(li)、測(cè)定(ding)方法、皮膚種(zhong)類、環(huán)(huan)境條件等諸多(duo)因素(su)的影(ying)響。
研究人(ren)員用(yong)質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定出(chu)長(zhǎng)度為(wei)300 μm、800 μm 的金屬微(wei)針能夠以(0.88±0.01)N和(he)(0.21±0.01)N的刺入力刺破(po)豬角質(zhì)層(ceng)。還有研究通(tong)過(guò)有限元軟(ruan)件對(duì)(dui)單個(gè)微針刺(ci)入皮膚過(guò)(guo)程建模(mo),分析發(fā)現(xiàn)皮膚(fu)硬度越(yue)大,刺入力(li)越?。晃?wei)針?shù)J度、針尖半(ban)徑越小,刺入力(li)越??;微針的夾(jia)角存在(zai)一個(gè)zuiyou值,既(ji)能保(bao)證較小的刺(ci)入力,又能(neng)避免微針的(de)斷裂破壞。另(ling)外,研究人員通(tong)過(guò)有限元建(jian)模理論分(fen)析發(fā)現(xiàn)(xian)刺入(ru)力隨微針間(jian)距的增加(jia)而減小,并穿(chuan)刺豬皮進(jìn)(jin)行驗(yàn)證, 發(fā)(fa)現(xiàn)兩者相一致(zhi)。而一(yi)個(gè)研究同時(shí)用(yong)微針穿刺人和(he)豬的腹部(bu)皮膚、PDMS皮膚(fu)模型發(fā)現(xiàn),PDMS皮(pi)膚模型產(chǎn)生的(de)刺入力雖(sui)大于人和(he)豬的(de)腹部皮膚,但仍(reng)處于人和豬皮(pi)膚的力(li)學(xué)范圍內(nèi),代表(biao)一種更(geng)加堅(jiān)韌(ren)的皮(pi)膚,用此模(mo)型進(jìn)行微針評(píng)(ping)價(jià)能夠確(que)保微(wei)針應(yīng)用(yong)于真實(shí)(shi)皮膚的(de)有效(xiao)性。評(píng)價(jià)刺入力(li)也是反映(ying)微針機(jī)械強(qiáng)度(du)的方法之一,刺(ci)入力(li)應(yīng)小于微針(zhen)斷裂力,這樣才(cai)能確保微針(zhen)在使(shi)用時(shí)不會(huì)斷(duan)裂失(shi)效。設(shè)(she)計(jì)微針施加(jia)力時(shí)還要確保(bao)大于刺入力(li)以使(shi)微針有效(xiao)刺入(ru)皮膚(fu),同時(shí)要控(kong)制力的強(qiáng)度(du)以盡可(ke)能減少(shao)對(duì)使用者造(zao)成的痛感。