質構儀用于測定微針刺入皮膚或皮膚模型的刺入力

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(shù)、施加力、測定方法、皮膚種類、環(huán)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)刺入力隨微針間距的增加而減小，并穿刺豬皮進行驗證， 發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，PDMS皮膚模型產(chǎn)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。