本文關(guān)鍵詞：微針及其陣列刺入硅膠實驗研究

  更多相關(guān)文章： 微針 微針陣列 刺入力 刺入位移

【摘要】：近年來,微針(陣列)因為可實現(xiàn)無痛、微創(chuàng)、可控的經(jīng)皮給藥和微量生化采樣分析而倍受關(guān)注。尺寸微小是其獲得上述優(yōu)點的關(guān)鍵原因,但由此導致的強度和剛度不足使之在刺入皮膚過程中易發(fā)生斷裂或屈曲,嚴重阻礙該技術(shù)的實用化進程。目前國內(nèi)外有關(guān)微針在刺入皮膚過程中的力學問題的研究較少,且大多局限于單根微針本身的簡單力學分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,難以有效解決上述問題和矛盾�？紤]到降低刺入力和刺入位移可以有助于防止微針發(fā)生力學破壞,本文因此以減小微針刺入力和刺入位移為目的,用硅膠膜模擬皮膚角質(zhì)層,依次開展了單根微針、單排微針和微針陣列刺入硅膠膜的實驗研究。首先以單根微針為研究對象,討論了微針尺寸、形狀、刺入速度、皮膚預拉伸等對微針刺入力和刺入位移的影響規(guī)律,然后通過單排微針刺入實驗探討了微針數(shù)量、微針間距、微針高度排布對刺入力和刺入位移的影響,最后進行了多排微針陣列刺入硅膠膜的實驗,進一步討論了上述各參數(shù)對微針刺入行為的影響。實驗結(jié)果表明,微針刺入力和刺入位移會受到微針針尖形狀(尖頭或平頭)和尺寸(尖端曲率半徑、針尖面積和夾角)的共同影響。當針尖為尖頭時,刺入力和刺入位移會隨著微針尖曲率半徑和針尖夾角的增加而近似線性增加,但當針尖為平頭時,刺入力和刺入位移會隨著針尖面積的增加而近似線性增加。此外,研究表明對硅膠膜施加預緊力有助于減小刺入力和刺入位移,而增加微針刺入速度(30mm/min-500mm/min),時,刺入力和刺入位移則都表現(xiàn)出增加的趨勢。最后,通過更詳細的實驗觀察和理論分析,發(fā)現(xiàn)微針陣列中外側(cè)微針往往會先于內(nèi)側(cè)微針刺破硅膠膜,即產(chǎn)生所謂的“邊界效應(yīng)”�？紤]到微針實際使用過程中若出現(xiàn)這種現(xiàn)象,勢必會導致陣列中微針會不同時刺入皮膚,更會導致微針刺入皮膚的深度不同,不利于無痛和可控給藥。因此,本文提出了一種通過優(yōu)化微針高度排布來削弱或消除這種現(xiàn)象的方法,并進行了實驗驗證。上述規(guī)律和結(jié)論對于微針形狀、尺寸、排布以及刺入方式等方面的優(yōu)化改進有一定的參考價值,希望能夠促進微針給藥技術(shù)的大規(guī)模臨床應(yīng)用進程。
【關(guān)鍵詞】：微針 微針陣列 刺入力 刺入位移
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R452
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 人體皮膚組織的結(jié)構(gòu)形式和微針結(jié)構(gòu)特點10-11
• 1.3 人造微針研究概況11-13
• 1.4 微針刺入皮膚過程的力學行為研究進展13-18
• 1.5 本文主要工作18-20
• 2 單根微針刺入實驗及結(jié)果分析20-38
• 2.1 實驗原理及方法20-22
• 2.2 實驗材料與器材22-24
• 2.3 微針尺寸對微針刺入規(guī)律的影響24-30
• 2.3.1 針尖與皮膚接觸面積的影響24-26
• 2.3.2 微針尖端夾角的影響26-30
• 2.4 預緊力對微針刺入規(guī)律的影響30-32
• 2.5 進針速度對微針刺入規(guī)律的影響32-34
• 2.6 高速攝影機提取刺入位移方法介紹34-36
• 2.7 刺入位置對實驗結(jié)果的影響36-38
• 3 單排針刺實驗及結(jié)果分析38-47
• 3.1 微針陣列制作方法38-39
• 3.2 微針間距對刺入規(guī)律的影響分析39-43
• 3.2.1 實驗參數(shù)與方案39-40
• 3.2.2 實驗結(jié)果與討論40-43
• 3.3 微針數(shù)量對單排微針刺入規(guī)律的影響分析43-45
• 3.3.1 實驗參數(shù)與方案43-44
• 3.3.2 實驗結(jié)果與討論44-45
• 3.4 單排微針排布的改進方法45-47
• 4 微針陣列刺入實驗與結(jié)果分析47-53
• 4.1 微針陣列刺入硅膠膜的機理分析47-49
• 4.2 微針間距對微針陣列刺入規(guī)律的影響分析49-51
• 4.3 微針陣列排布的改進方法51-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況59-60
• 致謝60-61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐鼎;;微針經(jīng)皮給藥應(yīng)用的新進展[J];中國科技信息;2014年07期

2 曹玉田;朱軍;曹瑩;李以貴;陳翔;陳迪;;載藥金屬微針的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備[J];上海交通大學學報;2012年09期

3 馬國軍;吳承偉;;微針設(shè)計與刺入過程力學問題研究進展[J];力學進展;2012年03期

4 馬國軍;吳承偉;;人造微針與生物微針研究進展[J];醫(yī)用生物力學;2011年06期

5 曹玉田;朱軍;曹瑩;李以貴;陳翔;陳迪;;MEMS微針的最新研究進展[J];微納電子技術(shù);2011年09期

6 盧天健;徐峰;;電磁加熱條件下皮膚組織的生物熱力學行為[J];力學學報;2010年04期

7 肖麗君;陳翔;汪鵬;李以貴;陳迪;;一種聚合物實心微針的制作方法[J];微納電子技術(shù);2009年12期

8 X Q Kong;C W Wu;;Measurement and Prediction of Insertion Force for the Mosquito Fascicle Penetrating into Human Skin[J];Journal of Bionic Engineering;2009年02期

9 孔祥清;吳承偉;周平;;微針刺入皮膚過程數(shù)值模擬[J];科技導報;2009年08期

10 李以貴;杉山進;;基于移動LIGA工藝的微針陣列的設(shè)計與制作[J];納米技術(shù)與精密工程;2009年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 孔祥清;蚊子浮水與針刺力學行為研究[D];大連理工大學;2010年

，

本文編號：1074454