方波電穿孔儀用于細(xì)菌、酵母和其他眾多微生物的電擊轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化時(shí)，高壓電脈沖作用于懸浮在小體積高阻介質(zhì)中的樣品。本系統(tǒng)由一個(gè)脈沖發(fā)生器(pulse generator)模塊、一個(gè)電擊腔(shocking chamber)和一個(gè)裝有電極的電擊杯(cuvette)組成。樣本放置于電擊杯的電極之間。Micropulser模塊包含一個(gè)電容器，將電容器充電至高電壓，然后模塊將電容器中的電流放電到試管中的樣品中。
方波電穿孔儀的電容放電電路產(chǎn)生具有指數(shù)衰減波形的電脈沖。當(dāng)電容器放電至樣品時(shí)，跨越電極的電壓迅速上升至電壓(or峰值電壓，peak voltage/·也稱(chēng)為初始電壓，Vo)，并隨時(shí)間(t)減小，如下式：
其中T=R·C，為時(shí)間常數(shù)，是脈沖長(zhǎng)度的簡(jiǎn)便表達(dá)式。
R為電路電阻，單位為ohms(歐姆)。
C為電容，單位為microfarad(微法拉)。
根據(jù)方程1，T是電壓下降至峰值電壓1/e(~37%)的時(shí)間。MicroPulser的內(nèi)部電路被設(shè)計(jì)以使E.co、釀酒酵母及其他許多微生物可以得到電穿孔，轉(zhuǎn)化效率發(fā)生在大約5ms的時(shí)間常數(shù)內(nèi)。這些電穿孔條件是通過(guò)使用10微法拉電容器和將600歐姆電阻與樣品池并聯(lián)以及將30歐姆電阻與樣品池串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
方波電穿孔儀除時(shí)間常數(shù)外，電場(chǎng)強(qiáng)度是另一個(gè)決定轉(zhuǎn)化效率的重要參數(shù)。電場(chǎng)強(qiáng)度E，是施加于電極間的電壓，其中，V為施加的電壓，d為電極間的距離，單位為cm。電場(chǎng)強(qiáng)度和細(xì)胞的尺寸(size)決定了橫貫每個(gè)細(xì)胞的電壓降，正是電壓降可能是電穿孔中電壓效應(yīng)的重要表現(xiàn)。30歐姆串聯(lián)電阻的目的是在發(fā)生電弧的情況下保護(hù)設(shè)備電路。在正常操作條件下，當(dāng)樣本在高電阻介質(zhì)中，電阻不會(huì)影響施加在樣本上的電壓。但是，當(dāng)樣本的電阻較低時(shí)，電阻將降低施加在樣品上的電壓。
