本文關(guān)鍵詞：微針及其陣列刺入硅膠實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：近年來,微針(陣列)因?yàn)榭蓪?shí)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(diǎn)的關(guān)鍵原因,但由此導(dǎo)致的強(qiáng)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(yán)重阻礙該技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)微針在刺入皮膚過程中的力學(xué)問題的研究較少,且大多局限于單根微針本身的簡(jiǎn)單力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),難以有效解決上述問題和矛盾。考慮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(xué)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(shí)驗(yàn)研究。首先以單根微針為研究對(duì)象,討論了微針尺寸、形狀、刺入速度、皮膚預(yù)拉伸等對(duì)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(shí)驗(yàn)探討了微針數(shù)量、微針間距、微針高度排布對(duì)刺入力和刺入位移的影響,最后進(jìn)行了多排微針陣列刺入硅膠膜的實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步討論了上述各參數(shù)對(duì)微針刺入行為的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,微針刺入力和刺入位移會(huì)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(dāng)針尖為尖頭時(shí),刺入力和刺入位移會(huì)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(dāng)針尖為平頭時(shí),刺入力和刺入位移會(huì)隨著針尖面積的增加而近似線性增加。此外,研究表明對(duì)硅膠膜施加預(yù)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(shí),刺入力和刺入位移則都表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)。最后,通過更詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)觀察和理論分析,發(fā)現(xiàn)微針陣列中外側(cè)微針往往會(huì)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(shí)際使用過程中若出現(xiàn)這種現(xiàn)象,勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致陣列中微針會(huì)不同時(shí)刺入皮膚,更會(huì)導(dǎo)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。上述規(guī)律和結(jié)論對(duì)于微針形狀、尺寸、排布以及刺入方式等方面的優(yōu)化改進(jìn)有一定的參考價(jià)值,希望能夠促進(jìn)微針給藥技術(shù)的大規(guī)模臨床應(yīng)用進(jìn)程。
【關(guān)鍵詞】：微針 微針陣列 刺入力 刺入位移
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(diǎn)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(xué)行為研究進(jìn)展13-18
• 1.5 本文主要工作18-20
• 2 單根微針刺入實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析20-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原理及方法20-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與器材22-24
• 2.3 微針尺寸對(duì)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(yù)緊力對(duì)微針刺入規(guī)律的影響30-32
• 2.5 進(jìn)針?biāo)俣葘?duì)微針刺入規(guī)律的影響32-34
• 2.6 高速攝影機(jī)提取刺入位移方法介紹34-36
• 2.7 刺入位置對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響36-38
• 3 單排針刺實(shí)驗(yàn)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(duì)刺入規(guī)律的影響分析39-43
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)與方案39-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-43
• 3.3 微針數(shù)量對(duì)單排微針刺入規(guī)律的影響分析43-45
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)與方案43-44
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論44-45
• 3.4 單排微針排布的改進(jìn)方法45-47
• 4 微針陣列刺入實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析47-53
• 4.1 微針陣列刺入硅膠膜的機(jī)理分析47-49
• 4.2 微針間距對(duì)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(jìn)方法51-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況59-60
• 致謝60-61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1074454