第三章 實驗方法與步驟
3.3 實驗物品與儀器
A. 超音波熱療機
型號為 ULS-1000A
本超音波熱療機由傑邁電子提供，如圖 3.7 所示。本熱療機分成兩個 部分。第一部分為超音波控制主機：儀器上的液晶操作面板可以清楚的顯 示目前的實驗設定，透過兩個旋鈕的調變，可以設定超音波的功率與作用 時間。而頻率、週波數等變數，則是由按鈕來選擇；第二部分為醫用探頭，
為水浴式探頭，以不銹鋼製成，可提供 1 MHz 與 3 MHz 兩種不同的頻率。
由主機上的按鈕來選擇頻率，一次只能激發一種頻率。
B. 低頻超音波探頭
分別為 10、20 與 60 kHz 的低頻探頭，如圖 3.8 所示。由國內聲博公司 所製作。探頭外徑均為 33 mm，此一尺寸設計是為了搭配改良式擴散池上 槽的內徑所製；而連接探頭的接頭，是 UHF 型式的水浴式接頭。圖 3.9 為 這三顆低頻探頭的阻抗響應圖，響應區均包括該探頭之主要頻率 10、20 與 60 kHz。
C. 函數產生器/任意波形產生器（Function/Arbitrary Waveform Generator）
型號：HP 33120A
圖 3.10 為函數產生器或稱任意波型產生器，於本研究中統稱為函數產 生器（Function Generator）。其功能是產生實驗所需之不同波型，用來激振 超音波探頭，除了內建波型之外，也可利用廠商所提供的任意波形產生軟 體 BenchLink，於電腦中建立所需波型後，可任意調整輸出的峰對峰值振幅 範圍為 50 mVpp至 10 Vpp，輸出頻率則隨任意長度的點數改變，以最大波 型長度 16000 點為例，其輸出頻率為 100μHz 至 200 kHz。
D. 功率放大器
型號：Amplifier Research 25A250A
圖 3.11 為功率放大器實體，它的功能是用來放大函數產生器/任意波形 產生器所產生的訊號，藉此控制被激發探頭的超音波強度，以利於參數控 制。此功率放大器對應的頻率響應範圍為 10 kHz~250 MHz，功率輸出大 於 25 W，提供 10 個可調變式檔位之旋鈕，最大檔位增益大於 44 dBm，其 功率輸出曲線如圖 3.12 所示
E. 導入溶質-維他命 C
目前本研究是使用維他命 C 做為導入溶液。調製 pH 3.5 的緩衝液加上 維他命 C 溶液做為欲導入液，該溶液是以 5.35 ml 的 0.1 M 檸檬酸（citric acid）、5 ml 的 0.2 M Na2HPO4、0.3 g 的維他命 C、90 ml 的水與 100 ml 的 甘油調製而成，如此一來所得之導入溶液為 pH 3.5 的緩衝液加上維他命
C，此溶液濃度為 8.5 mM 的維他命 C 溶液。
選擇維他命 C 做為導入溶質的原因，在於維他命 C 的醫療效用，是廣 為研究的項目，在 MEDLINE 的資料庫中，有 24000 篇關於維他命 C 的研 究報告。除了人類，靈長類和少數其他動物之外，都可以自行製造維他命 C，為了維持自身的健康。人類必須由食物中攝取維他命 C，不然就會出現 壞血病，以致死亡。所有哺乳動物都每天自己製造相當人體（70 公斤）2 克的維他命 C。當牠們受傷、患病、身體或精神緊張時，會加速製造高達 每天 20 克的維他命 C，來修護傷口，保護器官，及應付危機。此外，維他 命 C 能將已形成的黑色素加速逆向還原至最初型態，中和及抑制黑色素生 成，並預防日曬後老化、提高肌膚的自主防禦能力，因此被廣泛應用在一 般美白產品裡；另一方面，維他命 C 是使膠原蛋白穩定的酵素的必需成分 之一，維他命 C 是製造膠原蛋白的必需物，膠原蛋白是構成真皮的最主要 成分。
本研究選取維他命 C 這種在市面上已廣為使用之材料，做為實驗對 象，除了以上兩點之外，在先期研究中，可以得到經過超音波照射三小時 的維他命 C 溶液，其濃度並不會發生改變的物性，但實驗過程時，必須全 程避光，以免溶液變質；而選擇 8.5 mM 的維他命 C 是由於在該濃度下處 於常溫可維持穩定的狀態而保存更為長久，基於短時間內只要不接受高熱 及陽光，維他命 C 具有不易變質及穩定保存的緣故，又為一般常見之美白
藥品內必含之藥劑，故選之為導入溶質。吾人希冀在本實驗之下，能達成 超音波導入率能更為提升，減少維他命 C 之使用成本。
F. 樣品皮膚組織
雖然豬隻與豬隻個體間差異性大，但由於取得方便，且豬的皮膚組織 結構特性近似人類皮膚，其上表皮再生性、皮下脂肪層及燒傷後內分泌與 代謝等也相似，仍不失為初步研究的好樣本，故本研究將以豬皮做為通透 過程的皮膚[32]。本研究所使用的豬皮組織是利用手術刀割取豬耳至軟骨的 部分，並將肌肉與結締組織儘可能清除。由於此部分皮膚包含著豐富的角 質層與真皮層組織，故於切割時必須小心謹慎，如圖 3.13 所示。接著將豬 皮組織以流動的冷水清洗乾淨，切下大約 11 cm2面積的豬皮組織，隨後就 儲藏在-20 ℃之溫度下，直到使用時取出置於室溫一小時下回溫後再進行 實驗，而儲藏的時間最好不要超過一個月，以免豬皮組織變質，影響實驗 之準確性。
G. 改良式 Franz 擴散池
當豬皮組織從冰箱取出，等待一小時回復至室溫後，立刻固定在改良 式 Franz 擴散池（Franz Diffusion Cell）上。Franz 擴散池在生物或醫學領域 的研究上，主要是用來測量各種物質或分子通過中間測試膜難易程度的儀 器，它是一只由兩室結合的擴散裝置，中間夾了一區可供上下兩室滲透的
膜，如圖 3.14 所示。擴散池上層是放導入溶液，依本研究的設計，上層是 放維他命 C 之處；而下層則是接受導入的物質之處。於下層接受導入的溶 劑，則是 pH 7.4 的緩衝液，是由 1.55 ml 的 0.1 M 檸檬酸（Citric Acid）、9.1 ml 的 0.2 M Na2HPO4、89.35 ml 的水與 100 ml 的甘油混合而成。
H. 單點式磁性攪拌機與磁石攪拌子
為了能讓導入過後的溶液均勻混合，以模擬血液循環的樣子，故於擴 散池下方安裝一組單點攪拌器，並在擴散池下槽放入一顆攪拌子。如圖 3.15 所示。該攪拌器是利用磁力，透過旋轉的攪拌子，將下槽的溶液攪拌均勻，
以利於取樣時，樣本之濃度能代表整個下槽的濃度。
I. 高效能液相層析儀
一般來說量測通透物質濃度的方式很多，可以採用放射性標記法、酸 鹼滴定法，或是採用光密度測定法以及高效液相層析法。其中放射線標記 法量測通透物質的濃度，這是將原來的通透物以碳 14 或重氫的同位素，作 為標記，待其通透之後便以放射性衰減的特性去量測，但是會有受到放射 性污染的危險；酸鹼滴定法則是利用溶液中 H+及 OH-離子的變化，加入指 示劑去觀察顏色變化；光密度法則是利用分光光度計測量光密度的變化，
以求出溶液濃度；而本研究則採用高效液相層析技術去測試其濃度變化。
高效液相層析技術為分析技術中應用最廣泛的一種層析法。層析分離
過程，主要由不同物質，在兩個不相容的媒介（亦即固定相及移動相）之 間的平衡分佈差異而定。欲分離的成分需先溶於溶劑中，然後在高壓下注 入分離管柱，樣品中的各個成分藉由移動相的帶動，滲透通過分離管柱中 的固定相。各成分的移度依其平衡分佈狀態而定，有些成分和固定相之間 的作用力不大，很快地被沖堤出分離管柱，而有些成分與固定相作用力較 快，則較慢沖堤出來。
由於各成分與固定相的作用不同，造成移動速度的差異，因此產生分 離效果。由於不同特性的移動相及分離管柱的配合，HPLC 可有多種分離 模式，因此可廣泛的應用於不同型態的化合物分析，其領域可適用於化學、
化工、醫藥檢驗、農化、環境檢驗、生化、食品飲料等各類樣品分析及作 為學術研究與開發產品研究之應用工具。
圖 3.16 為本研究所使用之 HPLC 系統，係由林口長庚大學天然藥物研 究所提供，其單元如下：
1. 自動取樣器（Autosampler）：HITACHI L-7200 2. 幫浦（Pump）：HITACHI L-7110 流速:1 ml/min
3. 紫外線檢測器（UV Detector ）：HITACHI L-7400 波長設定在 255 nm 4. 移動相：MeOH 與 pH3.5 Citric Acid - Phosphate Buffer 以 70 比 30 的比
例調配而製。
5. 管柱（Column）：以不鏽鋼製，長 25 cm, 管內徑 4 mm 的 RP-18-NH2 管柱（Merck company, Darmstadt, Germany）。
J. 數位示波器（Digital Oscilloscope）
型號：LeCory 9410 Dual Channel 圖 3.17 為數位示波器，其功能包括：
1. 可讀取並顯示電壓訊號，得知發射及接收脈波之時間差；並可將時間 域中的訊號經傅利葉轉換至頻率域即可知頻率為何。
2. 用以量測訊號之電壓大小，以相對之尖峰伏特表示。
3. 利用 RS-232 介面輸出訊號至電腦繪製圖形。
K. 金相顯微鏡
圖 3.18 為金相顯微鏡，外接 CRT 螢幕與燈光。其主體為 OLYMPUS BH 型號之金相顯微鏡，1 號部分為外接之 TOSHIBA CCD Color Camera；2 號 部分為 10×/20 之接目鏡；3 號為五顆接物鏡，分別為 5 倍、10 倍、20 倍、
50 倍、80 倍；4 號為承載座，將欲觀察之豬皮組織置於其上，將燈光打開，
即可透過透鏡觀察豬皮組織之顯微結構。
L. 微型 PVDF 水下麥克風探針（Miniature PVDF Ultrasonic Hydrophone Probe）
圖 3.19 為 PVDF 水下麥克風探針，可以量測液體介質的超音波聲壓，
並將所量測之訊號傳回示波器加以分析，讓使用者能掌握照射聲場中的細 微聲壓變化，繪出聲場分佈圖。微型探針的設計，使得接受面積大大減小，
如此回波量也會減少，更能加以精確描繪出聲場特性。故選擇之。該 PVDF 水下麥克風探針的主要頻寬為 0.5~20 MHz，用之量測 1 與 3 MHz 之探頭聲 場，如圖 3.20 所示。
M. AE 超聲探頭
圖 3.21 為成對之 AE 超音波探頭。頻率為 250 kHz 的探頭主要用在音 洩法上。但在本研究裡是用於量測楔型塊所釋放出來的聲場上。圖 3.22 為 該探頭之頻率響應圖，其 3 dB 頻寬範圍包括 230 kHz 到 270 kHz 的頻率。
之後將使用 230、250 與 270 kHz 的頻率於檢驗楔型塊是否達到擴散聲場。