A fizikai kereset alapját ultrahang hullámok az anyaggal
Ultrahangos hullám, mint hang, váltakozásából áll szakaszok a páralecsapódás és ritkítás a közeg részecskéi. A terjedési sebesség a hang és ultrahang hullámok megközelítőleg azonos. A hossza az ultrahang hullámok lényegesen kisebb, mint a hossza a hanghullámokat. Ebben az összefüggésben, a ultrahang hullámok terjednek egy sík forrásból irányított áramlását (ultrahang nyaláb), és könnyen fókuszált. Az ultrahangos hullám sokkal nagyobb intenzitással, mint a hang. Ez elérheti a sorrendben néhány watt per négyzetcentiméter, és koncentrálva a hullámok egy kis térfogatú közép - és több százezer watt / cm3.
Például: ha i = 10W / cm 3 ez 10.000-szer a hang intenzitása a levegőben egy nagyzenekarra hangot a maximális (10 -3 W / cm 2).
Attól függően, hogy a frekvencia az ultrahang osztható 3 tartományok: alacsony (. 1.5 április 10 - május 10 Hz), középső (10 5 - 10 = 7 Hz) és magas (10 7 - 10, 9 Hz) frekvencián.
A biológiai hatása az ultrahang nagyban meghatározza a gyakorisága az ultrahanghullám, és változik az alacsony frekvenciájú és nagy frekvenciájú ultrahangos rezgéseket.
A szaporítása ultrahangos rezgések a közegben gyengíti intenzitásuk (többféle környezetben fordítottan arányos a tér a távolság a forrás). A energiaveszteség miatt előfordul, hogy felszívódását ultrahangos rezgések közepes és függ a viszkozitás és a hővezető képessége a közeg. Nagyfrekvenciás ultrahangos hullám, nagyságrendileg több száz kilohertz erősen által elnyelt levegő, és visszaverődik a felületen egy szilárd vagy folyékony közegben, és a gáz. Ezért az érintkezés az ultrahang forrás és a besugárzott közeg nem tartalmazhat légrés. Biológiai folyadékokból legalacsonyabb felszívódását ultrahang hullámok jellemző a zsírszövet. Az izomszövet felszívódását ultrahang kétszer olyan magas, mint a szürke az agy - 2-szer nagyobb, mint a fehér. Az abszorpciós ultrahang szöveti lényegében független a frekvenciától ultrahangos rezgések - frekvenciával nő. Ezért, az alacsony frekvenciájú ultrahangot a szövet által elnyelt gyengébb, mint a magas és közepes tartományban, és behatolnak egy sokkal nagyobb mélységben. Az átlagos gyakorisága 22-44 kHz ultrahang is behatolnak, hogy a mélysége 16-24 cm, míg az ultrahang frekvenciája 800 kHz - 7-9 cm.
Szaporítása ultrahanghullámok a közegben kíséri a megjelenése egy sor mechanikai, fizikai (hő), valamint kémiai hatások. Az elsődleges fizikai hatások közé változtatásával a részecske mozgást a terjedési irányát ultrahanggal részecske aktusok váltakozó akusztikus nyomás.
nagy intenzitású ultrahang (
10 W / cm 2) részecske elmozdulási amplitúdóval és sebesség viszonylag kis amplitúdójú, de az amplitúdó a gyorsulás rendkívül magas. gyorsulás amplitúdó lehet a több tízezer vagy akár több ezerszer nagyobb, mint a nehézségi gyorsulás. A amplitúdója a nyomás lehet értéke több atmoszféra.
nagyteljesítményű ultrahang terjedése alacsony és közepes frekvenciájú kíséri a jelenséget nevezik kavitáció. A növekvő frekvenciájú ultrahang rezgések valószínűsége kavitáció rohamosan csökken, mivel a magas frekvenciájú ultrahanggal, amely kevésbé káros a biológiai objektumok (elsősorban használt ultrahang diagnosztika).
A terjedési Az ultrahang hullámok a folyékony a nagy intenzitású területen a vákuumos rés folytonossági hiány lép fel környezet - van kavitáció buborék. Így a hígítási fázisban gázbuborék meglehetősen gyorsan lezárja hatása alatt az ezt követő tömörítés. Ezt a jelenséget nevezzük akusztikus kavitáció. Ez elég hatékonyan átalakítja a viszonylag alacsony átlagos sűrűsége a hangteret energia egy nagy energiasűrűségű, koncentrálódik a kis térfogatú belül, és közel a összeomló buborék. Ezt az okozza, kavitáció szerepet előfordulása több ultrahang hatások (lumineszcencia gerjesztési, kezdeményező kémiai reakciók, polimer degradáció és Biomacromolecules, baktericid hatást, zavar az állati és növényi sejtek és azok organellumok, stb) megfigyelt intenzív ultrahangos területen.
A modern koncepciók mechanizmus a biológiai hatás az ultrahang zajlik 3 módja van:
1. ultrahangos abszorpciós molekuláris szinten, és konvertáló annak energiát hővé, ami visszafordíthatatlan változásokat;
2. Scattering - olyan folyamat, amely függ a tárgy méretétől és az arány a hullámhossza ultrahangos;
3. kavitáció, ami egy mechanikus szakadás a szerkezetek, a felosztása a vízmolekulák (H2 O ® H + OH), hogy reakcióképes termékek, amelyek kölcsönhatásba lépnek az anyagokat, amelyek alkotják a sejtfalak vagy membránokat.
Fontos, hogy az eredmény a kavitációs folyamatok megsértése a szerkezet és a teljes megsemmisítése a szerkezet biológiai objektumok: sérti a szerkezet a biológiai makromolekulák vezet megzavarása vagy funkciójának elvesztése biológiai objektumok nagyobb - sejtek, szervek vagy szervezetek. Például az ultrahang elpusztítja sok a mikroorganizmusok mutató baktericid hatást. Mivel a megfigyelt biológiai hatás az eredménye a kölcsönhatás a fizikai és biológiai tényezők, van egy függését hatékonyságának ultrahangos a szerkezeti jellemzői a biológiai objektum. Így tehát a ultrahang hatása a sejt uralja a mechanikai változások, és mikor alkalmazzák a szöveti - jelentős káros tényező a hőenergia. Az oldatokat a makromolekulák károsító hatás határozza meg a rezonáns mechanikai stressz és tényezők, amelyek megjelennek eredményeként relatív mozgás a molekulák és a környezet, valamint a segítségével elektrokémiai változások a médium maga.