หลักการทำงานของเครื่องมือทำลายเซลล์อัลตราโซนิก

อัลตราซาวนด์เป็นคลื่นกลชนิดหนึ่งที่ยืดหยุ่นในตัวกลางของวัสดุ เป็นรูปคลื่นจึงสามารถใช้ในการตรวจหาข้อมูลทางสรีรวิทยาและพยาธิสภาพของร่างกายมนุษย์ เช่น อัลตราซาวนด์เพื่อการวินิจฉัย ในเวลาเดียวกัน ยังเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่เมื่ออัลตราซาวนด์ปริมาณหนึ่งถูกส่งไปภายในร่างกาย มันจะทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกัน อัลตราซาวนด์เป็นเสียงเชิงกลที่ยืดหยุ่นในตัวกลางที่เป็นวัสดุ และผลกระทบต่อเซลล์ส่วนใหญ่รวมถึงผลกระทบจากความร้อน การเกิดโพรงอากาศ และผลกระทบเชิงกล
ผลทางความร้อนคือเมื่ออัลตราซาวนด์แพร่กระจายในตัวกลาง แรงเสียดทานจะขัดขวางการสั่นของโมเลกุลที่เกิดจากอัลตราซาวนด์ ทำให้พลังงานบางส่วนถูกแปลงเป็นความร้อนสูงในท้องถิ่น (42-43 องศา ) ทั้งนี้เนื่องจากอุณหภูมิวิกฤตของเนื้อเยื่อปกติอยู่ที่ 45.7 องศา และเนื้อเยื่อของเนื้องอกจะไวกว่าเนื้อเยื่อปกติ ดังนั้นที่อุณหภูมินี้ เมแทบอลิซึมของเซลล์เนื้องอกจึงหยุดชะงัก และ DNA, RNA และการสังเคราะห์โปรตีนจะได้รับผลกระทบ ดังนั้นจึงฆ่าเซลล์มะเร็งโดยไม่ส่งผลกระทบต่อเนื้อเยื่อปกติ ผลของการเกิดโพรงอากาศคือการก่อตัวของแวคิวโอลในสิ่งมีชีวิตภายใต้การฉายรังสีอัลตราซาวนด์ ซึ่งสร้างแรงเฉือนเชิงกลและความปั่นป่วนด้วยการสั่นสะเทือนและการระเบิดอย่างรุนแรงของแวคิวโอล ทำให้เนื้องอกมีเลือดออก การสลายตัวของเนื้อเยื่อ และเนื้อร้าย นอกจากนี้ เมื่อฟองอากาศแตกตัว จะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงในทันที (ประมาณ 5,000 องศา ) และความดันสูง (สูงถึง 500 × 104Pa) อาจทำให้เกิดการแตกตัวของไอน้ำด้วยความร้อนเพื่อผลิตไอน้ำ OH อนุมูลอิสระและ. H อะตอม รีดอกซ์เกิดจาก. OH อนุมูลอิสระและ. อะตอมของ H สามารถนำไปสู่การสลายตัวของโพลิเมอร์ การยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ การเกิด lipid peroxidation และการฆ่าเซลล์ ผลเชิงกลเป็นผลหลักของอัลตราซาวนด์ ในระหว่างกระบวนการขยายพันธุ์ของอัลตราซาวนด์ การบีบและขยายสลับกันของอนุภาคตัวกลางทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความดัน ก่อให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างเซลล์ ความแรงของเอฟเฟกต์การฆ่ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความถี่และความเข้มของอัลตราซาวนด์
ในขณะเดียวกัน มันก็เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่ง ซึ่งสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในหน้าที่และโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตผ่านการปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน เมื่ออัลตราซาวนด์ปริมาณหนึ่งแพร่กระจายภายในสิ่งมีชีวิต ซึ่งเรียกว่าผลทางชีวภาพของอัลตราซาวนด์
หลักการของเครื่องมืออัลตราโซนิกการหยุดชะงักของเซลล์นั้นไม่ลึกลับและซับซ้อนเกินไป พูดง่ายๆ คือการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเสียงผ่านทรานสดิวเซอร์ พลังงานนี้จะเปลี่ยนรูปเป็นฟองเล็กๆ หนาแน่นผ่านตัวกลางที่เป็นของเหลว (เช่น น้ำ) ซึ่งจะระเบิดอย่างรวดเร็วและผลิตพลังงานเหมือนระเบิดลูกเล็กๆ จึงมีบทบาทในการสลายสสารต่างๆ เช่น เซลล์ (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า "เอฟเฟกต์โพรงอากาศ") .