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质构仪用于测定微针刺入皮肤或皮肤模型的刺入力

更新时间:2023-04-04点击次数:610

微信截图_20230404100028.png真实皮肤和机械皮肤模型在微针穿刺性能评价中应用广泛,可用于评价微针的刺入力、刺入率和刺入深度,渗透皮肤模型可用于评价微针的溶解速度和渗透量,组织皮肤模型可用于角质层模拟及其相关评价。皮肤是一种复杂的生物粘弹性材料,且皮肤表面不平整、有沟壑,微针刺入时不能垂直进入皮肤,皮肤的各层结构如角质层、真皮层也会对微针刺入造成阻碍。微针能够刺破皮肤所需的最小力即刺入力。刺入力的测定受到微针参数、施加力、测定方法、皮肤种类、环境条件等诸多因素的影响。

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研究人员用质构仪测定出长度为300 μm、800 μm 的金属微针能够以(0.88±0.01)N和(0.21±0.01)N的刺入力刺破猪角质层。还有研究通过有限元软件对单个微针刺入皮肤过程建模,分析发现皮肤硬度越大,刺入力越小;微针锐度、针尖半径越小,刺入力越小;微针的夹角存在一个zuiyou值,既能保证较小的刺入力,又能避免微针的断裂破坏。另外,研究人员通过有限元建模理论分析发现刺入力随微针间距的增加而减小,并穿刺猪皮进行验证, 发现两者相一致。而一个研究同时用微针穿刺人和猪的腹部皮肤、PDMS皮肤模型发现,PDMS皮肤模型产生的刺入力虽大于人和猪的腹部皮肤,但仍处于人和猪皮肤的力学范围内,代表一种更加坚韧的皮肤,用此模型进行微针评价能够确保微针应用于真实皮肤的有效性。评价刺入力也是反映微针机械强度的方法之一,刺入力应小于微针断裂力,这样才能确保微针在使用时不会断裂失效。设计微针施加力时还要确保大于刺入力以使微针有效刺入皮肤,同时要控制力的强度以尽可能减少对使用者造成的痛感。

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