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。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。美国PMM 压电市场认可
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。 香港精子制动压电小鼠ICSI“PIEZO PMM 6”是一种压电显微操作系统,作为压电注射的先驱,投入了大量的资源进行其研发。
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。
***次大战后不久,石英换能器便发展出两项重要的应用。首先,哈佛大学的皮尔士教授(G.W.Pierce)用石英晶体制作超声波干涉仪,由石英所发生的超声波和图中声波反射器所反射的回波混合,产生极大值,若微调反射板使前进或后退,则可获得另一极大值,由两极大值间的距离,亦即反射板在两相邻极大值间所移动的距离,可测出声波波长。因为已知频率,因此由频率与波长的乘积,可定出波在气体介质中的速度。同时,由几个极大值间的振幅降低率,可求出波在气体中的表减系数。当时用它来测量声波在二氧化碳中波速对频率的关系,而求出波速的色散关系。用这种方法,可研究气体在不同混合比与温度下声波的波速与衰减率。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。
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,PMM PIEZO-ICSI是一种先进的技术,用于辅助生殖医学领域的人工受孕过程。北京PMM 压电ICSI
压电式破膜仪PMM 6可用于核转移实验。美国PMM 压电市场认可
为什么具有“脆性卵膜”的卵子ICSI后容易退化?如下:一、卵子成熟度不足。卵子的成熟包括核成熟(以排出***极体为标志)以及胞质成熟,而胞质成熟往往滞后于核成熟,两者并不完全同步。有对照研究表明,脆性卵膜组的成熟卵细胞比例***低于正常破膜组,ICSI后卵子退化率也高于正常破膜组,这提示了卵子成熟度与卵膜脆性具有一定的相关性,并**终影响了卵子ICSI后是否存活。二、雌***水平。到目前为止,关于雌***水平对脆性卵膜的影响,现有的研究结论并不一致,但归根到底仍然可能是通过影响卵子成熟来改变卵膜的特性。三、ICSI机械操作。一方面ICSI是侵袭性操作,可能破坏卵膜、细胞骨架等细胞器,另一方面是具有脆性卵膜的卵子缺乏“漏斗”的保护作用,细胞骨架和卵膜更容易在ICSI过程中崩解。为避免脆性卵膜卵子ICSI后退化,除了改善注射方式(如进针前利用激光穿透或削薄透明带,操作尽可能轻柔等),还可采用改进的Piezo-ICSI(压电脉冲破膜辅助ICSI),能有效改善注射后卵子退化的情况。此外,在临床促排卵方面,也可考虑调整药物用量,在保证卵泡大小均匀的情况下,尽量推迟扳机时间,提高卵母细胞成熟度,减轻ICSI后卵子退化的比例,以尽可能保证ART***的效果。美国PMM 压电市场认可
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