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當(dāng)您將按鈕輕輕一撳,煤氣灶迅即燃起藍(lán)色火焰,您可曾意識到是什么帶給您的這份便利呢?將一塊看起來平淡無奇的陶瓷接上導(dǎo)線和電流表,用手在上面一摁,電流表的指針也跟著發(fā)生擺動——竟然產(chǎn)生了電流,豈非咄咄怪事?其實(shí),這是壓電陶瓷,一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷到底是一種什么樣的材料呢?這是一種具有壓電效應(yīng)的材料。所謂壓電效應(yīng)是指某些介質(zhì)在力的作用下,產(chǎn)生形變,引起介質(zhì)表面帶電,這是正壓電效應(yīng)。反之,施加激勵(lì)電場,介質(zhì)將產(chǎn)生機(jī)械變形,稱逆壓電效應(yīng)。這種奇妙的效應(yīng)已經(jīng)被科學(xué)家應(yīng)用在與人們生活密切相關(guān)的許多領(lǐng)域,以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動、頻率控制等功能。壓電陶瓷具有敏感的特性,可以將極其微弱的機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電信號,可用于聲納系統(tǒng)、氣象探測、遙測環(huán)境保護(hù)、家用電器等。地震是毀滅性的災(zāi)害,而且震源始于地殼深處,以前很難預(yù)測,使人類陷入了無計(jì)可施的尷尬境地。壓電陶瓷在電場作用下產(chǎn)生的形變量很小,**多不超過本身尺寸的千萬分之一,別小看這微小的變化,基于這個(gè)原理制做的精確控制機(jī)構(gòu)--壓電驅(qū)動器,對于精密儀器和機(jī)械的控制、微電子技術(shù)、生物工程等領(lǐng)域都是一大福音。壓電破膜儀 PMM PIEZO-ICSI的推廣和應(yīng)用將為不孕不育患者帶來新的希望和機(jī)會,改善他們的生活質(zhì)量。上海Piezo Micro Manipulator壓電ICSI
把示波器交直流選擇開關(guān)置于“DC”擋,掃描范圍置于“10~100kHz”擋,用X移位和Y移位將水平亮線移到方格坐標(biāo)的**部,置X軸上。為了能估測壓電效應(yīng)的最高電壓幅值,我們必須先用熒光屏前的方格坐標(biāo)系,定出電壓標(biāo)尺:利用接在示波器Y輸入接線柱上的兩根導(dǎo)線,把一節(jié)干電池的1.5V電壓加在示波器上,衰減放在1,Y增益放在比較低,可以發(fā)現(xiàn)剛才的水平亮線上跳(或下跳)兩格左右,即此時(shí)兩格**1.5V電壓。在Y增益不變的情況下,再將Y衰減放在1000(即千分之一)擋,熒光屏前方格坐標(biāo)的兩格就可以**1500V了。將Y輸入接線柱上的兩根饋線的鱷魚夾分別接在壓電打火機(jī)壓電元件的兩個(gè)電極上,迅速按下其黑色塑料壓桿,可以看到原來位于**高度的水平亮線向上(或向下)跳動又恢復(fù)原位。由于熒光屏的余暉作用,水平亮線在示波器上顯現(xiàn)的是一條高度達(dá)四格的亮帶,這表明該脈沖的電壓幅值在3000V以上。如果想觀察這個(gè)電壓脈沖的波形,可以每次按動壓桿的同時(shí),細(xì)心調(diào)節(jié)示波器“掃描微調(diào)”旋鈕(事先將掃描范圍換到“10~100Hz”擋),我們可以在熒光屏上看到如圖2所示的波形,其電壓上升較陡,降低較平緩,峰值在四格以上。上海PMM 壓電市場認(rèn)可壓電顯微操作儀PMM 6可用于牛卵母細(xì)胞和胚胎的ICSI等實(shí)驗(yàn)。
雖然Piezo-ICSI對于大齡試管準(zhǔn)媽媽們的***來說非常有意義,但這項(xiàng)技術(shù)的使用卻對生殖中心有著比較高的門檻。日本英醫(yī)院擁有三臺Piezo-ICSI儀器,儀器的顯微鏡來自日本精工企業(yè),手動精密操作臺來自德國。作為**精密儀器,它的每一個(gè)組件成本都達(dá)百萬,整體造價(jià)超過千萬。使用Piezo-ICSI不單單是設(shè)備升級,對培養(yǎng)師的操作要求和難度也是直線升級的。具體說來,因?yàn)槭芫僮魇窃诟弑讹@微鏡下利用操作桿來進(jìn)行的,需要培養(yǎng)師同時(shí)配合操作觀察操作桿、顯微鏡、受精針和顯示屏。這么聽起來是不是感覺難度似乎還可以?然而事實(shí)上,在操作的過程中,培養(yǎng)師需要不斷的進(jìn)行距離判斷的「切換」:想象一下,**挪動1cm,鏡下實(shí)際只會挪動0.1mm,但出現(xiàn)在視野中的范圍,實(shí)際上會有5cm那么大!
在正常受精過程中,精子進(jìn)入卵子后,會導(dǎo)致卵細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度發(fā)生持續(xù)數(shù)小時(shí)的周期性的短暫升高,這個(gè)過程被稱為卵子的“鈣震蕩”,鈣震蕩會引發(fā)大量生化反應(yīng)事件,代謝活動重新活躍起來,這個(gè)過程稱為卵子***。精子***后的卵子會發(fā)生一系列的變化,包括細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高,皮質(zhì)反應(yīng),透明帶反應(yīng)等,然后卵子完成第二次減數(shù)分裂,排出第二極體,開啟后續(xù)的胚胎發(fā)育過程。第二代試管嬰兒(ICSI)授精后,成熟卵子見不到2原核的受精標(biāo)志,稱為ICSI完全受精失敗。ICSI受精失敗在ICSI周期中比例約為1%-3%,其中30%的夫婦會發(fā)生反復(fù)持續(xù)的受精失敗,是臨床中極其棘手的難題。即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的胚胎學(xué)家,也無法避免這種情況。卵母細(xì)胞***失敗是ICSI受精失敗的主要原因之一。PMM可用于移去卵細(xì)胞內(nèi)的染色體,它可以用平口針迅速的穿透透明帶,而無須用尖頭針。
1927年,伍德(R.W.Wood)與魯密斯(A.L.Loomis)首先使用高功率超聲波。使用藍(lán)杰文型的石英換能器配合高功率真空管,在液體中產(chǎn)生高能量,使液體引起所謂的空腔(cavitation)現(xiàn)象。同時(shí)也研究高功率超聲波對生物試樣的效應(yīng)。在水下音響(underwatersound)的研究中發(fā)現(xiàn),石英晶體并不是很好的換能器材料,但是它的振蕩頻率卻不隨溫度而變,亦即所謂的具有低的溫度系數(shù)。這種頻率對溫度的高穩(wěn)定性,用在控制振蕩器的頻率,及某些濾波器上**有用。1919年,卡迪(Cady)教授***次利用石英當(dāng)做頻率控制器,圖四就是**早期的晶體控制振蕩器電路。因?yàn)榫w具有極高的Q值(注三),振蕩器的頻率受到晶體共振頻率的控制,且頻率不隨溫度變化而變。后來,皮爾士和皮爾士-米勒(Pierce-Miller)又發(fā)明一種以后廣被采用的晶體控制振蕩電路。在第二次世界大戰(zhàn)中,大約使用了一千萬個(gè)晶體振蕩器,用以建立坦克與坦克之間及地面和飛機(jī)之間的通訊。壓電破膜儀PMM 6用于RNA注射。上海Piezo Micro Manipulator壓電ES注射
PMM PIEZO還具備可靠的性能和穩(wěn)定的工作狀態(tài),能夠長時(shí)間保持高質(zhì)量的操作效果。上海Piezo Micro Manipulator壓電ICSI
PMM可用于移去卵細(xì)胞內(nèi)的染色體,它可以用平口針迅速的穿透透明帶,而無須用尖頭針。含有染色體的細(xì)胞質(zhì)會混進(jìn)洗液管,通過透明帶的孔抽取出來。PMM和傳統(tǒng)方法相比提高了速度和準(zhǔn)確率,也就是說增加了效率。細(xì)胞核顯微注射Piezo可以輕易破壞核的細(xì)胞質(zhì)膜收集核,利用平口針灸可以一次注射1個(gè)或更多的核。針在膜的表面形成一個(gè)較深的內(nèi)陷,piezo就很容易破膜將核注射進(jìn)去。胚胎干細(xì)胞顯微注射PMM與傳統(tǒng)尖頭針相比可促進(jìn)ES細(xì)胞注射入胚泡,甚至可以穿透和部分破壞內(nèi)細(xì)胞群,增加ES細(xì)胞的作用。平口針的頂端直徑為8-12um,大約可裝15個(gè)ES細(xì)胞,用中、低檔能量的脈沖,PMM即可穿透細(xì)胞群,用低能量的多次脈沖,針可穿透滋養(yǎng)外胚層(TE)。卵母細(xì)胞胞漿內(nèi)單精子顯微注射PMM通過將精子尾部與頭部割離,精子頭部吸入平口針,在中低檔能量下即可穿透透明帶,進(jìn)行單精子顯微注射。增加了速度和準(zhǔn)確率,PMM為轉(zhuǎn)基因鼠高效率的產(chǎn)品。與傳統(tǒng)方法相比,Piezo增加了顯微注射的速度和準(zhǔn)確率,利用MII轉(zhuǎn)基因的方法很有效的生成轉(zhuǎn)基因鼠。上海Piezo Micro Manipulator壓電ICSI