1927年,伍德(R.W.Wood)與魯密斯(A.L.Loomis)首先使用高功率超聲波。使用藍杰文型的石英換能器配合高功率真空管,在液體中產生高能量,使液體引起所謂的空腔(cavitation)現象。同時也研究高功率超聲波對生物試樣的效應。在水下音響(underwatersound)的研究中發(fā)現,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。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***次利用石英當做頻率控制器,圖四就是**早期的晶體控制振蕩器電路。因為晶體具有極高的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晶體振蕩器,用以建立坦克與坦克之間及地面和飛機之間的通訊。PMM儀器在臨床實踐中已經取得了明顯的成果,受到了醫(yī)生和患者的一致好評。北京細胞內膜打孔壓電單精子胞漿內注射
壓電效應是某些介質在力的作用下產生形變時,在介質表面出現異種電荷的現象。實驗表明,這種束縛電荷的電量與作用力成正比,而電量越多,相對應的兩表面電勢差(電壓)也越大。這種神奇的效應已被應用到與人們生產、生活、***、科技密切相關的許多領域,以實現力──電轉換等功能。例如用壓電陶瓷將外力轉換成電能的特性,可以生產出不用火石的壓電打火機、煤氣灶打火開關、炮彈觸發(fā)引信等。此外,壓電陶瓷還可以作為敏感材料,應用于擴音器、電唱頭等電聲器件;用于壓電地震儀,可以對人類不能感知的細微振動進行監(jiān)測,并精確測出震源方位和強度,從而預測地震,減少損失。利用壓電效應制作的壓電驅動器具有精確控制的功能,是精密機械、微電子和生物工程等領域的重要器件。可以說,壓電陶瓷等器件不僅廣泛應用于科技領域,還頗具“平民性”,對廣大“煙民”來說,天天與壓電陶瓷發(fā)生著“零接觸”,卻熟視無睹。目前流行的一次性塑料打火機,有相當一部分是采用壓電陶瓷器件來打火的。取出其中的壓電打火元件,上海透明帶壓電活檢PMM具備快速響應的特點,能夠在短時間內完成實驗操作,減少了操作時間和不確定性。
壓電材料會有壓電效應是因晶格內原子間特殊排列方式,使得材料有應力場與電場耦合的效應。根據材料的種類,壓電材料可以分成壓電單晶體、壓電多晶體(壓電陶瓷)、壓電聚合物和壓電復合材料四種。根據具體的材料形態(tài),則可以分為壓電體材料和壓電薄膜兩大類。聚合物早在1940年,蘇聯就曾發(fā)現木材具有壓電性。之后又相繼在苧麻、絲竹、動物骨骼、皮膚、血管等組織中發(fā)現了壓電性。1960年發(fā)現了人工合成的高分子聚合物的壓電性。1969年發(fā)現電極化后的聚偏二氟乙烯具有較強的壓電性。具有較強壓電性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龍-11等。復合材料壓電復合材料是有兩種或多種材料復合而成的壓電材料。常見的壓電復合材料為壓電陶瓷和聚合物(例如聚偏氟乙烯活環(huán)氧樹脂)的兩相復合材料。這種復合材料兼具壓電陶瓷和聚合物的長處,具有很好的柔韌性和加工性能,并具有較低的密度、容易和空氣、水、生物組織實現聲阻抗匹配。此外,壓電復合材料還具有壓電常數高的特點。壓電復合材料在醫(yī)療、傳感、測量等領域有著廣泛的應用。
依據電介質壓電效應研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。這里再介紹一下電致伸縮效應。電致伸縮效應,即電介質在電場的作用下,由于感應極化作用而產生應變,應變大小與電場平方成正比,與電場方向無關。壓電效應*存在于無對稱中心的晶體中。而電致伸縮效應對所有的電介質均存在,不論是非晶體物質,還是晶體物質,不論是中心對稱性的晶體,還是極性晶體。壓電效應的發(fā)現1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現電氣石具有壓電效應。1881年,他們通過實驗驗證了逆壓電效應,并得出了正逆壓電常數。1984年,德國物理學家沃德馬·沃伊特(德語:WoldemarVoigt),推論出只有無對稱中心的20中點群的晶體才可能具有壓電效應。壓電破膜儀 PMM 的推廣和應用不僅可以提高生殖醫(yī)學領域的科研水平,還能夠為更多不孕不育的夫婦帶來希望。
06年是居里兄弟皮爾(P·Curie)與杰克斯(J·Curie)發(fā)現壓電效應(piezoelectriceffect,注一)的一百二十六周年。1880年前在杰克斯的實驗室發(fā)現了壓電性。起先,皮爾致力于焦電現象(pyroelectriceffect,注二)與晶體對稱性關系的研究,后來兄弟倆卻發(fā)現,在某一類晶體中施以壓力會有電性產生。他們又系統(tǒng)的研究了施壓方向與電場強度間的關系,及預測某類晶體具有壓電效應。經他們實驗而發(fā)現,具有壓電性的材料有:閃鋅礦(zincblende)、鈉氯酸鹽(sodiumchlorate)、電氣石(tourmaline)、石英(quartz)、酒石酸(tartaricacid)、蔗糖(canesuger)、方硼石(boracite)、異極礦(calamine)、黃晶(topaz)及若歇爾鹽(Rochellesalt)。這些晶體都具有各向異性(anisotropic)結構,各向同性(isotropic)材料是不會產生壓電性的。PMM利用壓電晶體管壓電效應,將卵細胞外層的透明帶輕易穿孔,以執(zhí)行動物克隆或人工生殖。北京Piezo Micro Manipulator壓電顯微注射
PMM可用于移去卵細胞內的染色體,它可以用平口針迅速的穿透透明帶,而無須用尖頭針。北京細胞內膜打孔壓電單精子胞漿內注射
Piezo-ICSI令人欣喜的結果早在1999年,《人類》雜志上就發(fā)表了關于普通ICSI和Piezo-ICSI在受精率、受精之后退化率(終止分裂率)及妊娠率等方面的數據對比。結果顯示,Piezo-ICSI是非常有效的一項技術。通過這種「不強迫」、「不刺激」的「溫柔手法」,Piezo-ICSI可以明顯提高受精率,且對**終的妊娠結果也起著非常積極的作用!作為平均患者年齡39歲的生殖中心,日本英醫(yī)院接診了眾多的大齡患者,深知大齡患者由于卵子老化、卵子質量下降,更容易出現受精率和囊胚養(yǎng)成率不高的情況,**終導致試管成功率偏低。因此,鹽谷院長決定引進Piezo-ICSI這項技術,來幫助解決大齡患者遇到的難題。通過對比42歲以上患者使用Piezo-ICSI技術后的培養(yǎng)結果,我們發(fā)現:受精率、分裂率及囊胚養(yǎng)成率都有所提升,特別是***的囊胚養(yǎng)成率,總體提高了35.9%。44歲患者通過Piezo-ICSI取卵2顆養(yǎng)成2顆囊胚Piezo-ICSI技術在處理卵子時可以**小化對卵子的損傷,因此英醫(yī)院針對所有40歲以上的患者都在使用顯微受精時用到Piezo-ICSI技術。發(fā)表于2019年11月的第64回日本生殖醫(yī)學會的學術報告中,也從臨床數據上再次確認了Piezo-ICSI的有效性。北京細胞內膜打孔壓電單精子胞漿內注射