Insertion of microneedles into skin: measurement and prediction of insertion force and needle fracture force

材料科学 半径 断裂(地质) 插入(复合材料) 复合材料 透皮 生物医学工程 医学 计算机安全 药理学 计算机科学
作者
Shawn P. Davis,Benjamin J. Landis,Zachary Adams,Mark G. Allen,Mark R. Prausnitz
出处
期刊:Journal of Biomechanics [Elsevier]
卷期号:37 (8): 1155-1163 被引量:758
标识
DOI:10.1016/j.jbiomech.2003.12.010
摘要

As a hybrid between a hypodermic needle and transdermal patch, we have used microfabrication technology to make arrays of micron-scale needles that transport drugs and other compounds across the skin without causing pain. However, not all microneedle geometries are able to insert into skin at reasonable forces and without breaking. In this study, we experimentally measured and theoretically modeled two critical mechanical events associated with microneedles: the force required to insert microneedles into living skin and the force needles can withstand before fracturing. Over the range of microneedle geometries investigated, insertion force was found to vary linearly with the interfacial area of the needle tip. Measured insertion forces ranged from approximately 0.1–3 N, which is sufficiently low to permit insertion by hand. The force required to fracture microneedles was found to increase with increasing wall thickness, wall angle, and possibly tip radius, in agreement with finite element simulations and a thin shell analytical model. For almost all geometries considered, the margin of safety, or the ratio of fracture force to insertion force, was much greater than one and was found to increase with increasing wall thickness and decreasing tip radius. Together, these results provide the ability to predict insertion and fracture forces, which facilitates rational design of microneedles with robust mechanical properties.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
林屿溪发布了新的文献求助10
1秒前
十二完成签到,获得积分10
1秒前
sensensmart发布了新的文献求助10
1秒前
领导范儿应助刘先生采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
勇敢的心发布了新的文献求助10
3秒前
杜贺满发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
瘦瘦的睫毛膏完成签到,获得积分10
3秒前
SciGPT应助乐正广山采纳,获得10
4秒前
ghfgjjf完成签到 ,获得积分10
5秒前
隐形曼青应助kirto采纳,获得10
5秒前
平生发布了新的文献求助30
7秒前
pluto应助个性的友蕊采纳,获得30
7秒前
8秒前
sensensmart完成签到,获得积分20
8秒前
不敢装睡发布了新的文献求助10
9秒前
esbd完成签到,获得积分10
11秒前
My完成签到,获得积分10
11秒前
水草帽完成签到 ,获得积分10
12秒前
lingck完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
鬼鬼发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
14秒前
小马甲应助123采纳,获得10
14秒前
Wtony完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
Diamond发布了新的文献求助50
15秒前
FIN应助123yaoyao采纳,获得10
16秒前
Owen应助sunshine采纳,获得10
16秒前
16秒前
17秒前
藤椒辣鱼应助大方剑愁采纳,获得10
18秒前
铁臂阿童木完成签到,获得积分10
18秒前
zhou发布了新的文献求助10
19秒前
谦让友绿发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3461806
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3055500
关于积分的说明 9048149
捐赠科研通 2745215
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1506088
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 695974
邀请新用户注册赠送积分活动 695472