美国透明带穿孔压电显微注射

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。压电辅助ICSI于1995年被描述，可用于标准ICSI失败的动物（如小鼠）的辅助受孕。美国透明带穿孔压电显微注射

**近几年来，Piezo-ICSI 法（压电显微受精法）被高度重视。使用了Piezo-ICSI法，与常规的显微受精技术相比，对卵子的损害更小。结果显示，用Piezo法会提高受精率，之后受精卵的发育也更好。Piezo-ICSI压电显微受精方法，与传统ICSI显微受精方式不同，采用平口而不是尖口的精子注射针，通过超音振动技术打开卵子透明带再将精子注入卵子，从而一定程度上减少了注射过程对卵子产生的损害，使高龄女性胚胎养囊率有所提升。临床数据显示，特别是针对一些大龄及反复受精失败的情况，Piezo-ICSI比常规ICSI方法的受精率从66.4%提高到79.4%，受精以后的退化率（即停止分裂）从18.6%降低到11.9%。而妊娠率从14.9%提高到23.1%。操作稳定性更强事实上相较Piezo法，常规的显微受精方法从稳定性上更难操作。用汽车来举例的话，Piezo法相当于自动档汽车，常规的显微受精方法相当于手动档汽车，Piezo法可以缩短培养师的培训时间。日本只有10家能做Piezo即使在日本，采用Piezo法的医院也不太多。在日本有600家进行体外受精、显微受精的医院，而采用Piezo法的医院或许也就10家左右。从现在起Piezo法的优势会得以重新评估，或许10年，20年后会在世界各地得以普及。武汉透明带压电胚胎干细胞压电显微操作器PMM利用压电元件产生的驱动力来展示其对各种样品的优异穿孔能力。

‌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。

传统的ICSI是通过授精针刺破卵子，将挑选好的精子注入使之受精。本质上对卵子来说是一种物理性侵入，特别对于幼弱老化的卵子可能会有一定损伤的风险。而全新的压电式胞浆内单精子注射（Piezo-ICSI）技术，可以减少对卵子的伤害，相较于常规式的ICSI相比更能提高受精率。

Piezo-ICSI超音振动显微受精法，采用极细（0.908毫米）的平口注射针，比常规的注射针（1.473mm）细小了将近一半，能够将卵巢的伤害降到比较低。另一方面，精子注射的过程对卵子的影响也极其重要。Piezo-ICSI技术通过超音振动来打开卵子透明带再将精子注入，减少了对卵子的损伤，也能够提高胚胎成功受精的几率。研究数据显示，以原有的人工授精疗法ICSI与Piezo-ICSI进行比较，受精率从83.1%提高到90.3%，细胞分裂优化由84.60%提高到88.10%。 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。

    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。 PMM PIEZO该仪器在临床实践中已经取得了良好的成果，受到了医生和患者的一致好评。美国透明带穿孔压电显微注射

Piezo-ICSI 相比常规 ICSI方法，可有效提高ICSI受精率。美国透明带穿孔压电显微注射

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。 美国透明带穿孔压电显微注射