由蚊子叮咬到采血针改造的畅想

想望

作者：解放军第一九六医院  苏李超

“小朋友乖哈，让我看看你的小手手。”
“啊......”
“你怎么把我孩子扎得那么痛？妈妈帮你打他，把宝贝扎痛了。”
......

多少次，检验科里采小孩的末梢血时遭到来自孩子的抵抗，家长的不解。

倒是有一天夜里，笔者发现，自己已被蚊子吸了一大肚血却浑然不知。不禁想，要是采血针也能做到这样的采血效果，那该会有多赞呀！

由蚊子叮咬到采血针改造的畅想

（图片来自网络）

有研究显示，蚊子刺破皮肤表面用力约16μN，刺破皮肤表面以后，下颚对皮肤的作用力变得更小，基本在0μN上下波动。那么，蚊子究竟是怎样做到无痛“采血”的？

由蚊子叮咬到采血针改造的畅想

据孔祥清等人的研究，在微力传感器及高速摄像机的帮助下，发现蚊子刺入皮肤时将口针绷直后快速刺向皮肤，先用上唇尖端高速动态冲击刺破皮肤，从而将口针锚定在皮肤里面，再驱动带有精致小锯齿的下颚。伴有周期性的振动，逐渐刺入和锯入皮肤深层，振动频率在2～16Hz，刺入深度越大振动频率越小，振动幅度30～60μm。

再来看主要刺入部件：上唇和下颚，它们的尖端曲率半径均在百纳米量级。作为蚊子口针的“先锋”——上唇，相比于传统的医用针头，形状近似，但上唇端部显得更尖，还有V形加强筋，能增强上唇强度和刚度，从而比医用针头受力更为合理，与皮肤接触时，减少了口针与皮肤的接触面积，增加了接触区域的接触应力，使口针刺破皮肤的刺入力大为减小。下颚端部长有规则排列的微纳锯齿，当上唇端部刺破皮肤表面后，随着刺入深度的增加，带有微纳锯齿的下颚开始与皮肤组织接触，同样由于锯齿锋利程度达到纳米量级，在锯齿与皮肤接触的局部区域产生了很高的应力集中。由于皮肤的破坏和松弛，又在一定程度上减小了皮肤对锯齿表面的压力，从而减小了摩擦阻力；非光滑的接触表面(锯齿)本身也起到了减小摩擦阻力的作用，从减阻角度减小了口针刺人皮肤内部时对皮肤的作用力。

到目前为止，世界各地对于无痛采血针的研发也有比较好的苗头。

Yang和Zahn通过人造微针刺人皮肤的实验证实振动机制的引入将大大减小微针刺人时对皮肤的作用力；日本科学家模仿蚊子口器开发出极细的注射针头，其直径仅为60微米，并证实这种针头刺入人体时几乎没有疼痛感；加拿大卡尔加里大学的研究人员根据蚊子吸血原理设计了一只用于血糖监测的电子蚊，利用这只电子蚊模拟实体蚊子的吸血过程，可以刺入人体并抽取血液......  

但是，目前的人造微针属于微痛微针，还没有达到像蚊子口针那样无痛效果。而且由于人造微针还是直接刺入皮肤方式，所报道的最小刺入力为约10mN，即比蚊子口针大3个数量级，再有就是在刺入皮肤过程中容易发生屈曲和断裂。要想媲美于蚊子的口针，这还得要在针尖尖度、材料、几何形状和刺入方式等方面着手研发，以及将生产成本降下来。

当然了，估计也有朋友说，在采末梢血时，可以不那么费劲就能达到无痛采血的效果，即激光无痛采指血仪，而且能够避免皮肤浅层组织液、细胞外液的渗出，保证检测结果准确及客观，还可有效地杀死表皮的细菌，杜绝交叉感染。

没错，对于采末梢血，有激光无痛采指血仪就可以无痛解决了，而静脉血和动脉血呢？是不是也可以采用激光手段？这个还有待科技人员的进一步研究。而未来怎么样才能实施无痛采血，也让我们拭目以待。

参考文献：
1.孔祥清,曲艳东等.蚊子口针刺入皮肤的刺入力分析.科技导报,2013，31(22)
2.齐迎春,丛茜等.仿生减阻针头穿刺过程中力学行为分析.医用生物力学,2012,27(4)


【本文系作者苏李超授权检验视界网发表，并经检验视界网编辑，转载请注明作者、出处和本文链接】