Повна версія

Головна arrow Медицина arrow УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНІ, ВЕТЕРИНАРІЇ, БІОЛОГІЇ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

АКУСТИЧНИЙ ПЕРЕБІГ

Ультразвукова хвиля, поширюючись в середовищі, втрачає частину своєї енергії. Ця енергія частково переходить в теплоту, а частково передається масі речовини у вигляді механічного імпульсу, що призводить в рідких і газоподібних середовищах до виникнення регулярних течій. Ці течії називаються акустичними і легко виникають в неоднорідному ультразвуковому полі або близько різних перешкод.

При ультразвуковому впливі важливо враховувати течії в пограничному шарі біля поверхні перешкод, поміщених в ультразвукове поле. В останньому випадку характерні масштаби акустичних потоків визначаються товщиною акустичного прикордонного шару, де амплітуда коливання частинок рідини змінюється від 0 у самої поверхні до 0,63 амплітуди у вільному обсязі.

Товщина прикордонного шару h залежить від в'язкості т | і щільності р рідини, а також від частоти / ультразвуку. Вона набагато менше довжини хвилі ультразвуку і розраховується за формулою

Наприклад, для біологічних рідин (г |% 0,25 Пз, р «1Д -10 3 ) при частоті ультразвуку 1 МГц товщина прикордонного стоячи складе приблизно 4 10 ~ 6 м (0,004 мм), що значно менше довжини хвилі (= 1, 5 мм).

Відношення різниці швидкостей на кордонах шару до його товщині (градієнт швидкості) може в біологічному середовищі досягати вельми значної величини. Наприклад, при інтенсивності ультразвуку 1 Вт / см 2 і частоті 1 МГц градієнти швидкості Ю ^ .ЛО 5 ^ 1 . Цього більш ніж достатньо для розриву клітинних мембран, порушень внутрішньоклітинної структури, для деградації вірусів, молекул ДНК, РНК та ін.

Особливу увагу привертають вихори, що народжуються поблизу пульсуючого газового бульбашки. Якщо цей пухирець знаходиться далеко від кордонів і в процесі пульсацій не змінює своєї форми (залишається сферичним), навколо нього не можуть виникнути вихрові потоки. Потоки виникають, якщо бульбашки знаходяться поблизу поверхні рідини, близько твердої стінки або якщо форма бульбашок періодично змінюється. Такі бульбашки у величезній кількості з'являються в рідині при кавітації.

Граничну швидкість течії поблизу коливається у твердій стінки бульбашки можна оцінити, користуючись виразом

де Us - радіальна швидкість кордону бульбашки; а - середній радіус бульбашки; зі = 2 nf- кругова (циклічна) частота.

У воді, що опромінюється ультразвуком з частотою 1 МГц, середній радіус бульбашки становить 2 мкм, U s ° * 4 м / с, максимальна швидкість мікропотоків поблизу нього дорівнює приблизно 1 м / с.

Мікропотоки можуть виникати і при взаємодії ультразвукової хвилі з мікронеоднорідних, що мають відмінну від середовища щільність, наприклад, при взаємодії з органелами клітин.

Досить імовірно, що багато біологічні ефекти, які спостерігаються під дією ультразвуку, - зменшення числа гранул глікогену в клітинах, руйнування лізосом, зміни в ультраструктурі м'язів, у властивостях клітинних мембран та ін. - обумовлені в основному ультразвуковими МІКРОПОТОК.

 
<<   ЗМІСТ   >>