麻省理工學院展示高壓水流撞擊水滴的高速照片
麻省理工學院的研究人員一直在進行一項實驗,從表面上看,這聽起來可能不是特別有用:該實驗讓研究人員將高壓水流射穿水滴。 該團隊表示,如果這個過程被精確和徹底地理解,該實驗可以幫助科學家學習如何在不使用剛性針頭的情況下將液體(如疫苗)注入皮膚。
為了這個實驗,麻省理工學院的工程師與荷蘭特文特大學的研究人員合作。 實驗中,研究人員通過不同種類的水滴發射小水柱。 這些水柱被發射了數百次,並使用高速攝像機拍攝了這一過程。
研究人員發現,在麻省理工學院的哈羅德-埃傑頓拍攝的子彈擊中蘋果的著名照片中看到了類似的衝擊動力學。 在那些著名的照片中,並沒有看到子彈撞擊蘋果內部的動態。 然而,由於水滴是透明的,研究人員可以看到撞擊的整個過程。 這些實驗使研究小組能夠開發出一個模型,預測流體噴射如何衝擊已知粘度和彈性的水滴。
研究人員指出,人類皮膚是一種粘彈性材料,他們新開發的模型可以被調整,以預測液體如何在不使用針頭的情況下通過皮膚輸送。 該實驗的主要目標是探索無針注射。 不使用針頭向體內注射液體的一個主要好處是,它消除了對病人的針刺過程,使人們更願意接受注射。 消除針頭也使病患和被接種者在注射過程中更加安全,因為沒有針刺過程中帶來的物理傷害以及感染風險。
麻省理工學院研究員大衛-費爾南德斯-里瓦斯(David Fernandez Rivas)說,這些實驗讓團隊瞭解到他們如何能夠創造出具有適當粘度和形狀的射流來注射到皮膚。 里瓦斯和他的團隊想出的設計是使用低功率雷射器來加熱一個充滿液體的微流控裝置。 加熱妝之後,液體會產生氣泡,從而將液體高速推過晶元和噴嘴。