Ultraäänisolujen hajoamislaitteen toimintaperiaate

Ultraääni on eräänlainen elastinen mekaaninen aalto materiaaliväliaineessa. Se on aaltomuoto, joten sitä voidaan käyttää havaitsemaan ihmiskehon fysiologisia ja patologisia tietoja, nimittäin diagnostista ultraääntä. Samalla se on myös energiamuoto, joka, kun tietty annos ultraääntä välitetään organismin sisällä, on vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Ultraääni on materiaaliväliaineessa oleva elastinen mekaaninen ääni, jonka soluihin kohdistuvia vaikutuksia ovat pääasiassa lämpövaikutukset, kavitaatiovaikutukset ja mekaaniset vaikutukset.
Lämpövaikutus on, että ultraäänen leviäessä väliaineessa kitka estää ultraäänen aiheuttamia molekyylivärähtelyjä, jolloin osa energiasta muuttuu paikalliseksi korkeaksi lämmöksi (42-43 astetta). Tämä johtuu siitä, että normaalikudoksen kriittinen tappava lämpötila on 45,7 astetta ja kasvainkudos on herkempi kuin normaali kudos. Siksi tässä lämpötilassa kasvainsolujen aineenvaihdunta häiriintyy, ja DNA:n, RNA:n ja proteiinisynteesin toiminta häiriintyy, mikä tappaa syöpäsoluja vaikuttamatta normaaliin kudokseen. Kavitaatiovaikutus on tyhjiöiden muodostumista ultraäänisäteilytyksen alaisena eliöissä, jotka synnyttävät mekaanista leikkauspainetta ja turbulenssia tyhjiöiden värähtelyn ja rajun räjähdyksen myötä, mikä aiheuttaa kasvaimen verenvuotoa, kudosten hajoamista ja nekroosia. Lisäksi kun kavitaatiokupla repeytyy, se synnyttää välittömiä korkeita lämpötiloja (noin 5000 astetta) ja korkeat paineet (jopa 500 × 104Pa) voivat aiheuttaa vesihöyryn termistä dissosiaatiota. OH vapaat radikaalit ja. H-atomeja. Redox aiheuttama. OH vapaat radikaalit ja. H-atomit voivat johtaa polymeerin hajoamiseen, entsyymien inaktivoitumiseen, lipidiperoksidaatioon ja solujen tappamiseen. Mekaaninen vaikutus on ultraäänen ensisijainen vaikutus. Ultraäänen leviämisprosessin aikana väliainehiukkasten vuorotteleva puristuminen ja laajeneminen muodostavat paineenmuutoksen, joka vaurioittaa solurakennetta. Tappavan vaikutuksen voimakkuus liittyy läheisesti ultraäänen taajuuteen ja intensiteettiin.
Samalla se on myös energiamuoto, joka voi aiheuttaa muutoksia organismien toiminnassa ja rakenteessa niiden vuorovaikutusten kautta, kun tietty annos ultraääntä etenee organismissa eli ultraääni biologisena vaikutuksena.
Ultraäänisolujen hajoamisinstrumentin periaate ei ole liian salaperäinen ja monimutkainen. Yksinkertaisesti sanottuna se on sähköenergian muuntamista äänienergiaksi anturin kautta. Tämä energia muunnetaan tiheiksi pieniksi kupliksi nestemäisen väliaineen (kuten veden) kautta, jotka räjähtävät nopeasti ja tuottavat energiaa kuin pieni pommi, ja niillä on rooli aineiden, kuten solujen, hajottamisessa (tunnetaan yleisesti nimellä "kavitaatioilmiö"). .