Принцип на работа на ултразвуков инструмент за разрушаване на клетки

Ултразвукът е вид еластична механична вълна в материалната среда. Това е форма на вълна, така че може да се използва за откриване на физиологична и патологична информация на човешкото тяло, а именно диагностичен ултразвук. В същото време това е и форма на енергия, която, когато определена доза ултразвук се предаде в организма, тя взаимодейства помежду си. Ултразвукът е еластичен механичен звук в материална среда и неговите ефекти върху клетките включват главно топлинни ефекти, кавитационни ефекти и механични ефекти.
Топлинният ефект е, че когато ултразвукът се разпространява в средата, триенето възпрепятства молекулярните вибрации, причинени от ултразвука, което води до преобразуване на част от енергията в локална висока топлина (42-43 градуса). Това е така, защото критичната летална температура на нормалната тъкан е 45,7 градуса, а туморната тъкан е по-чувствителна от нормалната тъкан. Следователно при тази температура метаболизмът на туморните клетки се нарушава и се засяга синтеза на ДНК, РНК и протеини, като по този начин се убиват раковите клетки, без да се засяга нормалната тъкан. Кавитационният ефект е образуването на вакуоли в организми под ултразвуково облъчване, които генерират механично срязващо налягане и турбулентност с вибрациите и силната експлозия на вакуолите, причинявайки кървене на тумора, разпадане на тъкани и некроза. Освен това, когато кавитационният мехур се спука, той генерира мигновени високи температури (около 5000 градуса) и високи налягания (до 500 × 104Pa) могат да доведат до термична дисоциация на водната пара. OH свободни радикали и. Н атоми. Редоксът, причинен от. OH свободни радикали и. Н атомите могат да доведат до разграждане на полимера, инактивиране на ензими, липидна пероксидация и убиване на клетки. Механичният ефект е основният ефект на ултразвука. По време на процеса на разпространение на ултразвука, променливото компресиране и разширяване на средните частици представляват промяна на налягането, причинявайки увреждане на клетъчната структура. Силата на убиващия ефект е тясно свързана с честотата и интензитета на ултразвука.
В същото време това е и форма на енергия, която може да причини промени във функцията и структурата на организмите чрез техните взаимодействия, когато определена доза ултразвук се разпространява в организма, известен като ултразвуков биологичен ефект.
Принципът на ултразвуковия инструмент за разрушаване на клетки не е твърде мистериозен и сложен. Просто казано, това е преобразуване на електрическа енергия в звукова енергия чрез преобразувател. Тази енергия се трансформира в плътни малки мехурчета чрез течна среда (като вода), които бързо експлодират и произвеждат енергия като малка бомба, като по този начин играят роля в разграждането на вещества като клетки (известен като "ефект на кавитация") .