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 压电显微操作仪提高ICSI成功率。日本透明带打孔压电ICSI
压电式破膜仪的原理压电式破膜仪的原理基于压电效应。当压电陶瓷通电后,它会产生高频振动。这种振动被传递到显微操作针上,使针产生振动。这种振动用于在显微操作过程中打孔或穿孔细胞膜,特别是在哺乳动物胚胎透明带细胞膜的穿孔任务中。压电式破膜仪可以配合显微操作臂和显微注射仪使用,以提高克隆动物中核移植、小鼠ICSI等工作的成功率。由于压电脉冲能直接无损失地传输到操作针上,使得细胞膜的穿孔更加精确和可靠。这种显微操作方式提高了多种实验的成功率,包括胚胎干细胞或诱导多能干细胞的寒胚移植、小鼠ICSI等。此外,压电式破膜仪操作直观、简单快捷,具有可重复性的参数设置,实验参数可记忆,也可以选用人体工程学脚踏或仪器上的旋钮进行操作。 上海透明带穿孔压电胚胎干细胞压电破膜仪 PMM PIEZO-ICSI操作简便,医生只需掌握基本的操作技巧,即可熟练操作。
压电效应是某些介质在力的作用下产生形变时,在介质表面出现异种电荷的现象。实验表明,这种束缚电荷的电量与作用力成正比,而电量越多,相对应的两表面电势差(电压)也越大。这种神奇的效应已被应用到与人们生产、生活、***、科技密切相关的许多领域,以实现力──电转换等功能。例如用压电陶瓷将外力转换成电能的特性,可以生产出不用火石的压电打火机、煤气灶打火开关、炮弹触发引信等。此外,压电陶瓷还可以作为敏感材料,应用于扩音器、电唱头等电声器件;用于压电地震仪,可以对人类不能感知的细微振动进行监测,并精确测出震源方位和强度,从而预测地震,减少损失。利用压电效应制作的压电驱动器具有精确控制的功能,是精密机械、微电子和生物工程等领域的重要器件。可以说,压电陶瓷等器件不仅广泛应用于科技领域,还颇具“平民性”,对广大“烟民”来说,天天与压电陶瓷发生着“零接触”,却熟视无睹。目前流行的一次性塑料打火机,有相当一部分是采用压电陶瓷器件来打火的。取出其中的压电打火元件,
1927年,伍德(R.W.Wood)与鲁密斯(A.L.Loomis)首先使用高功率超声波。使用蓝杰文型的石英换能器配合高功率真空管,在液体中产生高能量,使液体引起所谓的空腔(cavitation)现象。同时也研究高功率超声波对生物试样的效应。在水下音响(underwatersound)的研究中发现,石英晶体并不是很好的换能器材料,但是它的振荡频率却不随温度而变,亦即所谓的具有低的温度系数。这种频率对温度的高稳定性,用在控制振荡器的频率,及某些滤波器上**有用。1919年,卡迪(Cady)教授***次利用石英当做频率控制器,图四就是**早期的晶体控制振荡器电路。因为晶体具有极高的Q值(注三),振荡器的频率受到晶体共振频率的控制,且频率不随温度变化而变。后来,皮尔士和皮尔士-米勒(Pierce-Miller)又发明一种以后广被采用的晶体控制振荡电路。在第二次世界大战中,大约使用了一千万个晶体振荡器,用以建立坦克与坦克之间及地面和飞机之间的通讯。压电破膜仪 PMM 具有高度的精确性和可调节性,可以根据实际需求进行调整,提高操作效率。
传统的压电陶瓷较其它类型的压电材料压电效应要强,从而得到了广泛应用。但作为大应边,高能换能材料,传统压电陶瓷的压电效应仍不能满足要求。于是近几年来,人们为了研究出具有更优异压电性的新压电材料,做了大量工作,现已发现并研制出了Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶(A=Zn2+,Mg2+)。这类单晶的d33比较高可达2600pc/N(压电陶瓷d33比较大为850pc/N),k33可高达0.95(压电陶瓷K33比较高达0.8),其应变>1.7%,几乎比压电陶瓷应变高一个数量级。储能密度高达130J/kg,而压电陶瓷储能密度在10J/kg以内。铁电压电学者们称这类材料的出现是压电材料发展的又一次飞跃。现在美国、日本、俄罗斯和中国已开始进行这类材料的生产工艺研究,它的批量生产的成功必将带来压电材料应用的飞速发展。PMM与传统尖头针相比可促进ES细胞注射入胚泡,用于胚胎干细胞显微注射(ES cell Microinjection)。上海透明带穿孔压电胚胎干细胞
PMM通过将精子尾部与头部割离,精子头部吸入平口,在中低档能量下即可穿透透明带,进行单精子显微注射。日本透明带打孔压电ICSI
Piezo-ICSI程序:
使用直径100-mm的细胞培养皿上盖,准备操作盘;按照Piezo操作系统的要求,将4μL左右的汞从后部装入注射针中,轻轻将汞推至针尖处,在20-25℃室温下,准备进行显微操作。具体操作前,首先取10枚卵母细胞置于15L含3 % suerose的HEPES-CZB操作滴中备用;然后将2.5μL精子溶液与5pLHEPES-CZB+ 12 % PVP-360操作滴充分混合;再将单个精子从尾部吸入注射针,用Piezo脉冲从颈部断开头和尾;连续剪切5个精子后,将吸入全部精子头的注射针转移到放置卵母细胞的操作滴中,准备将精子头逐个注射至卵母细胞质中。注射时,从时钟9点的方向吸住卵母细胞,使纺锤体保持在6点或12点的位置,从3点的方向轻轻进针,同时用Piezo脉冲击穿透明带,将透明带碎片吹出注射针的同时,将精子头吹至针尖处,继续进针,直至针尖插入卵母细胞深处,几乎贴近对侧质膜时,用Piezo弱脉冲击穿卵母细胞质膜,将精子头吐出,回吸注入卵内多余的操作液,轻轻退针,完成一次注射。依次操作,尽快实现该批卵母细胞的注射,室温放置5min,然后用大量CZB溶液洗涤ICSI胚胎,并且移入CO₂箱培养。依法进行第二批卵母细胞的精子头注射,在注射HCG后17 h,完成全部卵母细胞的精子注射。 日本透明带打孔压电ICSI
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