微針陣列刺入皮膚的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文微針陣列刺人皮膚的理論與實(shí)驗(yàn)研究TheTheoreticalandExperimentalStudyofMicroneedleArrayInsertinRintoSIkinInsertingintoRin學(xué)21003036完成日期：2Q!墨!魚大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要微針(通常制成陣列形式)因?yàn)槌叽缥⑿。谑褂眠^程中可以只刺入皮膚的淺層而不觸及富含神經(jīng)的

2、皮膚深層組織，從而可實(shí)現(xiàn)無痛、微創(chuàng)及高效經(jīng)皮給藥和微量生化采樣分析，具有極為廣闊的應(yīng)用前景。然而，微小的尺寸也使微針在強(qiáng)度和剛度上存在先天不足，刺入過程中容易發(fā)生斷裂或屈曲等力學(xué)問題，并由此可能引發(fā)其它一些安全性問題，嚴(yán)重阻礙了該技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模臨床使用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)微針與皮膚相互作用的機(jī)理研究較少，更缺乏對(duì)微針陣列力學(xué)行為的研究。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段，重點(diǎn)研究微針與皮膚的相互作用的力學(xué)機(jī)理。首先基于有限元軟件ABAQUS

3、對(duì)微針及微針陣列刺入皮膚過程進(jìn)行數(shù)值仿真，利用編寫的子程序，使計(jì)算模型可以模擬皮膚的超彈性本構(gòu)和破壞失效過程，同時(shí)考慮了皮膚的多層結(jié)構(gòu)特性，從而更準(zhǔn)確地揭示微針及微針陣列在刺入皮膚過程中的相互作用機(jī)理。在刺入過程中，對(duì)皮膚的變形和破壞進(jìn)行了分析，得到了微針刺破皮膚時(shí)的刺入力，分析了皮膚各層的力學(xué)性能和微針的幾何參數(shù)(微針夾角、針尖曲率半徑)對(duì)刺入力的影響。結(jié)果表明，微針夾角以及微針針尖曲率半徑存在最佳設(shè)計(jì)區(qū)間，可以確保刺入力微小的同時(shí)盡