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Technical articles
更新時間：2023-04-04
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真實皮膚和機械皮膚模型在微針穿刺性能評價中應用廣泛，可用于評價微針的刺入力、刺入率和刺入深度，滲透皮膚模型可用于評價微針的溶解速度和滲透量，組織皮膚模型可用于角質層模擬及其相關評價。皮膚是一種復雜的生物粘彈性材料，且皮膚表面不平整、有溝壑，微針刺入時不能垂直進入皮膚，皮膚的各層結構如角質層、真皮層也會對微針刺入造成阻礙。微針能夠刺破皮膚所需的最小力即刺入力。刺入力的測定受到微針參數、施加力、測定方法、皮膚種類、環境條件等諸多因素的影響。
研究人員用質構儀測定出長度為300 μm、800 μm 的金屬微針能夠以（0.88±0.01）N和（0.21±0.01）N的刺入力刺破豬角質層。還有研究通過有限元軟件對單個微針刺入皮膚過程建模，分析發現皮膚硬度越大，刺入力越小；微針銳度、針尖半徑越小，刺入力越小；微針的夾角存在一個zuiyou值，既能保證較小的刺入力，又能避免微針的斷裂破壞。另外，研究人員通過有限元建模理論分析發現刺入力隨微針間距的增加而減小，并穿刺豬皮進行驗證， 發現兩者相一致。而一個研究同時用微針穿刺人和豬的腹部皮膚、PDMS皮膚模型發現，PDMS皮膚模型產生的刺入力雖大于人和豬的腹部皮膚，但仍處于人和豬皮膚的力學范圍內，代表一種更加堅韌的皮膚，用此模型進行微針評價能夠確保微針應用于真實皮膚的有效性。評價刺入力也是反映微針機械強度的方法之一，刺入力應小于微針斷裂力，這樣才能確保微針在使用時不會斷裂失效。設計微針施加力時還要確保大于刺入力以使微針有效刺入皮膚，同時要控制力的強度以盡可能減少對使用者造成的痛感。
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