人造皮膚是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常用模擬材料,應(yīng)用于醫(yī)用針頭穿刺性能測(cè)試、透皮貼劑黏附力評(píng)價(jià)等場(chǎng)景。穿刺力直接反映針頭穿透模擬皮膚層所需力值,是評(píng)價(jià)針頭鋒利度、敷料穿刺阻力和醫(yī)療器械穿皮性能的重要依據(jù)。MED-CC穿刺力測(cè)試儀為力值精度0.5級(jí)的力學(xué)測(cè)試設(shè)備,可滿足人造皮膚穿刺力檢測(cè)需求。
一、測(cè)試意義
用人造皮膚替代活體皮膚進(jìn)行穿刺試驗(yàn),具有可重復(fù)、無(wú)污染、成本低等優(yōu)勢(shì)。臨床針頭穿刺力過(guò)大,會(huì)增加注射疼痛感;縫合針、手術(shù)刀片的穿刺力參數(shù),直接影響手術(shù)手感和組織損傷程度。
人造皮膚通常由硅橡膠、聚氨酯凝膠或水凝膠等組成,厚度和彈性模量接近人體皮膚。測(cè)試時(shí)將試樣固定在夾具上,用標(biāo)準(zhǔn)針頭以恒定速度垂直刺入,記錄峰值力值作為評(píng)價(jià)依據(jù)。
二、力值精度0.5級(jí)意味著什么
力值精度0.5級(jí)指儀器力值示值的允許誤差不超過(guò)±0.5%FS(滿量程)。以標(biāo)配200 N傳感器為例,滿量程內(nèi)示值誤差不超過(guò)±1 N,能滿足大多數(shù)人造皮膚試樣穿刺力測(cè)試的精度要求。設(shè)備顯示分辨率0.001 N,可讀到千分之一牛頓的力值變化。
對(duì)于力值較小的人造皮膚試樣(常見(jiàn)0.5 N~10 N),選用30 N或50 N小量程傳感器時(shí)分辨率優(yōu)勢(shì)更明顯。設(shè)備采用滾珠絲杠傳動(dòng),試驗(yàn)速度0.01~500 mm/min無(wú)級(jí)可調(diào),速度偏差示值±0.5%,低速運(yùn)行震動(dòng)小,適合對(duì)加載速度敏感的軟質(zhì)材料。

三、設(shè)備主要配置
MED-CC主機(jī)外形330 mm×410 mm×680 mm,凈重35 kg,電源AC 220 V 50 Hz。配備7英寸彩色電阻觸摸屏,可設(shè)定參數(shù)并實(shí)時(shí)查看力值曲線。力值傳感器標(biāo)配200 N,另可選30 N、50 N、100 N或500 N規(guī)格,人造皮膚穿刺通常選用30 N或50 N小量程。設(shè)備行程400 mm。
標(biāo)準(zhǔn)配置含主機(jī)、穿刺力夾具、微型打印機(jī)和取樣刀,選購(gòu)件含非標(biāo)傳感器、標(biāo)準(zhǔn)壓輥、試驗(yàn)板、浮輥式夾具等附件。
四、操作步驟
1. 試樣制備。從人造皮膚試樣片裁取尺寸一致的長(zhǎng)方形試樣,覆蓋夾具夾持區(qū)域,每組不少于5片。
2. 裝夾試樣。將人造皮膚試樣平鋪于下夾具面,合上上夾具適度張緊。材質(zhì)較軟,裝夾力度要均勻,避免起皺或過(guò)度拉伸。將標(biāo)準(zhǔn)穿刺針頭安裝在上夾具桿端。
3. 參數(shù)設(shè)定。在觸摸屏選擇"穿刺試驗(yàn)"程序,設(shè)定穿刺速度,常見(jiàn)100 mm/min或200 mm/min。設(shè)定停機(jī)條件為力值下降至峰值一定比例或位移到達(dá)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停機(jī)。
4. 執(zhí)行測(cè)試。點(diǎn)擊啟動(dòng),穿刺針勻速下行,接觸人造皮膚表面后力值逐漸上升,設(shè)備實(shí)時(shí)繪制力-位移曲線,記錄穿透瞬間的峰值力值。
5. 重復(fù)與數(shù)據(jù)處理。依次更換試樣完成不少于5片測(cè)試,位置錯(cuò)開(kāi)。設(shè)備自動(dòng)計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差,通過(guò)微型打印機(jī)輸出報(bào)告。
五、注意事項(xiàng)
針頭狀態(tài):針頭針尖狀態(tài)對(duì)穿刺力影響顯著,每次測(cè)試前檢查針尖是否完好。
環(huán)境溫濕度:人造皮膚中的水凝膠成分對(duì)濕度敏感,失水會(huì)導(dǎo)致材料變硬、穿刺力偏高。測(cè)試環(huán)境應(yīng)保持恒溫恒濕,試樣取出后盡快測(cè)試。
夾具張緊度:不同操作人員的裝夾力度差異會(huì)引入系統(tǒng)誤差,建議統(tǒng)一裝夾手法。
傳感器選型:根據(jù)預(yù)期穿刺力選擇合適量程傳感器,避免小力值試樣使用大量程導(dǎo)致分辨率不足。
六、結(jié)語(yǔ)
MED-CC憑借0.5級(jí)力值精度、0.001 N分辨率和寬速度范圍,能為人工皮膚穿刺力檢測(cè)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集平臺(tái),可適應(yīng)不同材質(zhì)、厚度的人造皮膚試樣。如需了解設(shè)備參數(shù)或索取人造皮膚穿刺測(cè)試方案,可聯(lián)系濟(jì)南辰馳試驗(yàn)儀器有限公司。