Ultraheli rakupulverisaatori põhimõte ja mehaaniline toime
Ultraheli on elastne mehaaniline laine materiaalses keskkonnas. See on üks kõikumise vorme, nii et seda saab kasutada nii inimkeha füsioloogilise ja patoloogilise teabe kui ka diagnostilise ultraheli tuvastamiseks. Samal ajal on see energia vorm. Kui organismis edastatakse teatud doos ultraheli, võib nende omavaheline vastasmõju põhjustada organismi funktsiooni ja struktuuri muutuse, see tähendab ultraheli bioloogilise toime. Ultraheli mõju rakkudele on peamiselt termiline, kavitatsiooniline ja mehaaniline. Termiline efekt seisneb selles, et ultraheli levimisel keskkonnas takistab hõõrdejõud ultraheli põhjustatud molekulaarset vibratsiooni, mis muudab osa energiast kohalikuks hüpertermiaks (42–43 ℃), kuna normaalse koe kriitiline surmav temperatuur on 45,7 ℃, samal ajal kui kasvajakoes on normaalsed koed väga tundlikud, mistõttu sellel temperatuuril on kasvajarakkude ainevahetus häiritud ning see mõjutab DNA, RNA ja valgusünteesi, tappes seeläbi vähirakud, samal ajal kui normaalsed koed seda ei mõjuta. Kavitatsiooniefekt on see, et ultraheli kiiritamisel tekivad organismis vakuoolid ning mehaaniline nihkesurve ja turbulents tekivad koos vakuoolide vibratsiooni ja nende vägivaldse implosiooniga, mis põhjustab kasvaja verejooksu ja koe kokkuvarisemist ning põhjustab nekroosi. Lisaks tekivad kavitatsioonimulli purunemisel hetkelised kõrged temperatuurid (umbes 5000 ° C) ja kõrgrõhud (kuni 500 × 104Pa), mis võivad veeauru termiliselt eraldada, moodustades .OH radikaale ja .H aatomeid, mis koosnevad OH radikaalid ja .H. Aatomite põhjustatud redoksreaktsioonid võivad põhjustada polümeeri lagunemist, ensüümide inaktivatsiooni, lipiidide peroksüdatsiooni ja rakkude tapmist. Mehaaniline efekt on ultraheli esmane mõju. Keskkonnaosakeste vahelduv kokkusurumine ja paisumine ultraheli leviku ajal kujutab endast rõhumuutust, mis kahjustab raku struktuuri. Tapmisefekti tugevus on tihedalt seotud ultraheli sageduse ja intensiivsusega.
Ultrahelirakkude pulbristamise põhimõte Ultrahelirakkude pulverisaator kasutab ultrahelilainete dispersiooniefekti vedelikus, põhjustades vedeliku kavitatsiooni, purustades seeläbi vedelikus olevad tahked osakesed või rakukuded. Ultrahelipulverisaator koosneb ultraheligeneraatorist ja muundurist. Ultraheli generaator muundab võrgu elektrivoolu muunduri varustamiseks 18-21KHz vahelduvaks elektrienergiaks. Baariumtsirkonaat-titanaat-piesoelektriline vibraator on muunduri süda. See venib ja deformeerub elastselt vahelduva pingega sagedusel 18-21KHz ning muundur vibreerib pikisuunas. Vibratsioonilaine tekitab bioloogilisse lahusesse sukeldatud titaanisulamist sarve kaudu kavitatsiooniefekti, mis ergutab keskkonnas olevaid bioloogilisi osakesi tugevalt vibreerima.
