时值压电效应发现的一百周年,特参考马逊(W.P.Mason)之作撰写本文,简介压电性之历史及其应用。早期压电效应*止于学术上的趣味性研究,而如今则已成为非常有用的效应,用它制出各式各样的声电换能器,其操作频谱可由100Hz起涵盖至几个GHz,依频率的不同而有不同的用途。声纳、反潜、海底通讯、电话通讯等是低频(声频、AF波段)讯号**典型的应用。在几个MHz范围,其波长在毫米范围,适合用来作非破坏性的检验材料(nondestructivetesting,简称NDT)与医学诊断上,所谓超声波成像术、全像摄影术、计算机辅助声波断层摄影术等就是针对这些用途而研究的。频率在VHF、UHF波段则使用压电性所研制出来的表面声波电子组件。如延迟线、各式滤波器、回旋器(convolver)、相关器(correlator)等讯号处理组件,在通讯上与讯号处理上具有重要的应用。当频率高至低微波波段,其对应波长在微米范围,用来制作声学显微镜,其解像力可和传统的光学显微镜比美,而其机械波而非电磁波的独特性质,则可弥补光学显微镜在应用上的不足。压电显微操作仪PMM 6可用于兔子卵母细胞和胚胎的ICSI等实验。日本prime tech压电气压注射器
压电材料会有压电效应是因晶格内原子间特殊排列方式,使得材料有应力场与电场耦合的效应。根据材料的种类,压电材料可以分成压电单晶体、压电多晶体(压电陶瓷)、压电聚合物和压电复合材料四种。根据具体的材料形态,则可以分为压电体材料和压电薄膜两大类。聚合物早在1940年,苏联就曾发现木材具有压电性。之后又相继在苎麻、丝竹、动物骨骼、皮肤、血管等组织中发现了压电性。1960年发现了人工合成的高分子聚合物的压电性。1969年发现电极化后的聚偏二氟乙烯具有较强的压电性。具有较强压电性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11等。复合材料压电复合材料是有两种或多种材料复合而成的压电材料。常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物(例如聚偏氟乙烯活环氧树脂)的两相复合材料。这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的长处,具有很好的柔韧性和加工性能,并具有较低的密度、容易和空气、水、生物组织实现声阻抗匹配。此外,压电复合材料还具有压电常数高的特点。压电复合材料在医疗、传感、测量等领域有着广泛的应用。深圳Piezo压电活检PMM利用压电晶体管压电效应,将卵细胞外层的透明带轻易穿孔,以执行动物克隆或人工生殖。
压电破膜仪在生殖中的应用主要是通过压电效应进行细胞穿孔,以便进行随后的显微注射和操作,从而提高各种操作的成功率。压电破膜仪利用压电元件产生的驱动力,可以良好地穿刺各类样品,如哺乳动物的卵母细胞和胚胎,用于ICSI(胞浆内单精子注射)等操作。这种技术操作温和,样品无变形,刺破细胞膜时无细胞质抽吸或搅动,操作简单且安全可靠。在生殖医学中,压电破膜仪的具体应用包括:卵胞质内单精子注射:通过压电脉冲穿透卵子的透明带,将单精子注入卵胞质内,完成受精过程。这种方法适用于高龄女性或精子质量较差的情况,能够降低卵子退化率,提高卵子正常受精率和胚胎成活率。胚胎移植:在胚胎移植手术中,压电破膜仪可以帮助精确地将胚胎注入母体子宫,提高移植成功率。这些应用不仅提高了生殖医学中的操作成功率,还为高龄女性和其他生育困难的患者提供了更多的生育机会。
下面我们利用压电陶瓷测试压电效应和逆压电效应。
常用的压电陶瓷是由锆钛酸铅(PZT)材料做成的。将PZT材料做成的压电陶瓷片粘在圆形黄铜片上就构成了压电陶瓷元件。它具有明显的压电效应。首先,将压电陶瓷片A的两根引线通过一个按钮开关与信号发生器相联。将压电陶瓷片B的两根引线与扩音器(带喇叭)的输入端相连。将A、B两个压电陶瓷片用黑封泥固定在同一个木板制成的箱子上。当观察者将按钮开关按下,接通信号发生器和压电陶瓷A时,由于逆压电效应,A开始振动,并把振动传给木箱,木箱的振动传给压电陶瓷B,由于压电效应,使B两边产生变化电信号,再传给扩音器使喇叭发声,所以这个实验同时演示了压电效应和逆压电效应。 PMM高精度控制,显微注射针的移动分辨率达到0.1um,可以精确穿透目标,不会误伤其他结构。
PMM可用于移去卵细胞内的染色体,它可以用平口针迅速的穿透透明带,而无须用尖头针。含有染色体的细胞质会混进洗液管,通过透明带的孔抽取出来。PMM和传统方法相比提高了速度和准确率,也就是说增加了效率。细胞核显微注射Piezo可以轻易破坏核的细胞质膜收集核,利用平口针灸可以一次注射1个或更多的核。针在膜的表面形成一个较深的内陷,piezo就很容易破膜将核注射进去。胚胎干细胞显微注射PMM与传统尖头针相比可促进ES细胞注射入胚泡,甚至可以穿透和部分破坏内细胞群,增加ES细胞的作用。平口针的顶端直径为8-12um,大约可装15个ES细胞,用中、低档能量的脉冲,PMM即可穿透细胞群,用低能量的多次脉冲,针可穿透滋养外胚层(TE)。卵母细胞胞浆内单精子显微注射PMM通过将精子尾部与头部割离,精子头部吸入平口针,在中低档能量下即可穿透透明带,进行单精子显微注射。增加了速度和准确率,PMM为转基因鼠高效率的产品。与传统方法相比,Piezo增加了显微注射的速度和准确率,利用MII转基因的方法很有效的生成转基因鼠。通过使用压电破膜仪 PMM PIEZO-ICSI,医生可以更加准确地选择和捕捉精子,提高受孕的几率。深圳透明带穿孔压电辅助孵化
PMM可用于移去卵细胞内的染色体,它可以用平口针迅速的穿透透明带,而无须用尖头针。日本prime tech压电气压注射器
在正常受精过程中,精子进入卵子后,会导致卵细胞内的钙离子浓度发生持续数小时的周期性的短暂升高,这个过程被称为卵子的“钙震荡”,钙震荡会引发大量生化反应事件,代谢活动重新活跃起来,这个过程称为卵子***。精子***后的卵子会发生一系列的变化,包括细胞内钙离子浓度升高,皮质反应,透明带反应等,然后卵子完成第二次减数分裂,排出第二极体,开启后续的胚胎发育过程。第二代试管婴儿(ICSI)授精后,成熟卵子见不到2原核的受精标志,称为ICSI完全受精失败。ICSI受精失败在ICSI周期中比例约为1%-3%,其中30%的夫妇会发生反复持续的受精失败,是临床中极其棘手的难题。即使是经验丰富的胚胎学家,也无法避免这种情况。卵母细胞***失败是ICSI受精失败的主要原因之一。日本prime tech压电气压注射器
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