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微针是通过微机械加工的手段制备，尺寸在微米级的针状结构。由于微针刺入皮肤时的无痛、微创特性，在生物医学领域受到广泛关注，而微针的材料形状如何设计是当前面临的重要问题。本文主要研究了微针的透皮机理，从微针透皮过程的模拟、实验和应用方面进行了初步探索，对微针的设计和优化有重要意义。 本文首先详细介绍了皮肤的分层结构，微观下的皮肤可分为表皮层、真皮层和皮下组织层三部分，不同层的皮肤结构力学性能差异很大。回顾了皮肤力学性能的离体和在体测试方法及皮肤的粘弹性特性，并对微观下皮肤的力学模型进行了分析，为微针的透皮模拟和透皮实验奠定了基础。 然后以本组制作的钛基微针为原型建立微针模型，以皮肤的分层结构为基础建立皮肤模型，通过设定微针和皮肤的接触和破坏条件，使用非线性有限元软件对微针的透皮过程进行数值模拟，进而分析微针刺入皮肤时皮肤的变形情况以及微针的受力随位移的变化情况。由仿真结果可以看出刺入过程中微针受力随着微针位移增大而增大，增大到一定数值时会出现下降。 另外，本文使用了本组加工的钛基微针和与仿真条件相近的鼠皮进行微针的透皮实验。实验中观察了微针透皮后的针孔，测量了微针刺入过程中的力-位移关系曲线。将实验结果和模拟结果进行对比，可看出有限元方法可以比较好的模拟刺入过程中力的变化趋势，两者的刺入力在同一数量级（实验得到的刺入力为0.42N，模拟的最小刺入力约为0.15N）。并比较了不同刺入速度和皮肤湿度对刺入力的影响。同时使用微针处理过的皮肤进行给药实验，结果表明处理过的皮肤经皮给药效率是未处理皮肤的10000倍。 最后对微针透皮在生物医学上的应用进行了总结。微针可以用来透皮给药，它能有效的提高药物尤其是大分子药物的经皮吸收效率，还可以作为神经电极实现生物信号的检测和激励。