壓電陶瓷驅動的超聲振動顯微穿入系統(tǒng)研制.pdf

1、核移植技術在動物克隆和轉基因實驗中已逐漸成為應用最廣泛和最有效的方法，而使注射針在實現(xiàn)成功穿透卵細胞表層目標透明帶以進入到細胞內部的同時又不損傷包裹于透明帶內層的細胞膜是該技術面臨的主要挑戰(zhàn)。目前國外研究中一般使平口注射針在與目標透明帶接觸時進行超聲振動，當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胞內部。為增大針端對目標透明帶的作用強度，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。
　　 本文設計并實現(xiàn)的壓電陶瓷驅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是本設計面臨的重要挑戰(zhàn)。
　　 首先，對系統(tǒng)本體結構設計，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，設計中對傳統(tǒng)持針器的形狀和材料進行改進，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行設定，采取上位機通過USB向下位機傳送電壓頻率和幅值命令的控制方式，以此設計并實現(xiàn)了相應驅動電路。經輸出測試，驅動電路與上位機間的USB通信良好，最終可得到頻率和幅值分別在1～100kH和0～50V范圍內可調的平滑規(guī)律的正弦電壓波形。經系統(tǒng)搭建，上述電壓信號能夠激勵系統(tǒng)本體結構完成與驅動電壓同步的超聲振動。
　　 最后，通過對小鼠第二次減