Načelo in mehansko delovanje ultrazvočnega celičnega praška
Ultrazvok je elastični mehanski val v materialnem mediju. Je oblika nihanja, zato se z njo lahko zaznajo fiziološke in patološke informacije človeškega telesa ter diagnostični ultrazvok. Hkrati je oblika energije. Ko se določen odmerek ultrazvoka prenaša v organizmu, lahko interakcija med njima povzroči spremembo funkcije in strukture organizma, to je biološkega učinka ultrazvoka. Učinki ultrazvoka na celice so predvsem toplotni, kavitacijski in mehanski učinki. Toplotni učinek je, da ko se ultrazvok širi v mediju, torna sila ovira molekularne vibracije, ki jih povzroča ultrazvok, ki del energije pretvori v lokalno hipertermijo (42-43 ℃), ker je kritična smrtna temperatura normalnega tkiva 45,7 ℃, medtem ko je tumorsko tkivo Običajno tkivo zelo občutljivo, zato je pri tej temperaturi presnova tumorskih celic oslabljena, pri tem pa vplivajo na sintezo DNA, RNA in beljakovin, kar ubije rakave celice, medtem ko normalna tkiva niso prizadeta. Kavitacijski učinek je v tem, da se v organizmu pod ultrazvočnim obsevanjem tvorijo vakuole, z vibracijami vakuolov in njihovo silovito implozijo pa nastane mehanski strižni tlak in turbulenca, zaradi česar pride do krvavitve tumorja in do propadanja tkiva in nekroze. Poleg tega nastaneta trenutna visoka temperatura (približno 5000 ° C) in visok tlak (do 500 × 104Pa), ko kavitacijski mehurček poči, kar lahko termično disociira vodno paro in tvori radikale .OH in .H-atome, ki so sestavljeni iz .OH radikali in .H. Redoks reakcije, ki jih povzročajo atomi, lahko vodijo do razgradnje polimerov, inaktivacije encimov, peroksidacije lipidov in ubijanja celic. Mehanski učinek je primarni učinek ultrazvoka. Izmenična kompresija in ekspanzija delcev medija med širjenjem ultrazvoka predstavlja spremembo tlaka, ki povzroči poškodbe celične strukture. Moč ubijalskega učinka je tesno povezana s frekvenco in intenzivnostjo ultrazvoka.
Osnovno načelo ultrazvočnega celičnega pulverizerja Ultrazvočni celični pulverizator uporablja disperzijski učinek ultrazvočnih valov v tekočini, da povzroči, da tekočina povzroči kavitacijo in s tem razbije trdne delce ali celična tkiva v tekočini. Ultrazvočni celični prašnik je sestavljen iz ultrazvočnega generatorja in pretvornika. Ultrazvočni generator pretvori električno omrežje v izmenično električno energijo 18-21KHz za napajanje pretvornika. Srce pretvornika je piezoelektrični vibrator iz barijevega cirkonata in titanata. Razteza se in elastično deformira z izmenično napetostjo pri frekvenci 18-21KHz, pretvornik pa vzdolžno vibrira. Vibracijski val ustvari kavitacijski učinek skozi rog titanove zlitine, potopljen v biološko raztopino, ki vzbudi biološke delce v mediju, da močno vibrirajo.
