壓電陶瓷驅(qū)動的超聲振動顯微穿入系統(tǒng)研制.pdf

1、核移植技術(shù)在動物克隆和轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炛幸阎饾u成為應(yīng)用最廣泛和最有效的方法，而使注射針在實現(xiàn)成功穿透卵細(xì)胞表層目標(biāo)透明帶以進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)部的同時又不損傷包裹于透明帶內(nèi)層的細(xì)胞膜是該技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)。目前國外研究中一般使平口注射針在與目標(biāo)透明帶接觸時進(jìn)行超聲振動，當(dāng)超聲振動的作用力超過透明帶組織的疲勞極限時，即可使組織發(fā)生疲勞斷裂從而將注射針伸入到細(xì)胞內(nèi)部。為增大針端對目標(biāo)透明帶的作用強(qiáng)度，目前通常在針端加裝一段水銀，這為實驗操作帶來了極大的安

2、全隱患。
　　 本文設(shè)計并實現(xiàn)的壓電陶瓷驅(qū)動的超聲振動顯微穿入系統(tǒng)具備毋須加裝水銀的特點，有效消除安全隱患，而在不加裝水銀的前提下依然保證系統(tǒng)輸出的超聲振動能量較高，且振動頻率和振幅均大范圍可調(diào)是本設(shè)計面臨的重要挑戰(zhàn)。
　　 首先，對系統(tǒng)本體結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用壓電陶瓷作為超聲波發(fā)生器，其固定端通過固定桿與微操作平臺相連，自由端通過持針器將超聲振動能量傳遞到末端的平口注射針。除此，設(shè)計中對傳統(tǒng)持針器的形狀和材料進(jìn)行改進(jìn)，從而降

3、低超聲振動能量在傳遞過程中的損耗。
　　 其次，為方便對系統(tǒng)超聲振動的頻率和振幅進(jìn)行設(shè)定，采取上位機(jī)通過USB向下位機(jī)傳送電壓頻率和幅值命令的控制方式，以此設(shè)計并實現(xiàn)了相應(yīng)驅(qū)動電路。經(jīng)輸出測試，驅(qū)動電路與上位機(jī)間的USB通信良好，最終可得到頻率和幅值分別在1～100kH和0～50V范圍內(nèi)可調(diào)的平滑規(guī)律的正弦電壓波形。經(jīng)系統(tǒng)搭建，上述電壓信號能夠激勵系統(tǒng)本體結(jié)構(gòu)完成與驅(qū)動電壓同步的超聲振動。
　　 最后，通過對小鼠第二次減