超聲乳化儀的工作原理主要基于超聲波的強大作用,通過特定的物理機制實現(xiàn)不溶固體(或其他液體)的粉碎和乳化。以下是其工作原理的詳細解釋:
1、超聲波的產(chǎn)生與傳輸:
超聲乳化儀首先通過超聲發(fā)生器(ultrasound producer)產(chǎn)生超聲波。這通常涉及到一個頻率發(fā)生器,它產(chǎn)生弱的超聲脈沖信號,然后經(jīng)過功率放大器放大。
放大后的超聲脈沖信號通過特定的管道系統(tǒng)(如注-吸系統(tǒng))傳輸至換能器(transducer)。
2、換能器的作用:
換能器是超聲乳化儀的核心部件,它將電能轉(zhuǎn)換為機械能。具體來說,換能器將脈沖信號轉(zhuǎn)換為相同頻率的超聲波機械振動。
換能器有兩種基本工作方式:勵磁(magnetostrictive)換能器和壓電換能器。目前較常用的是壓電換能器,它由特殊壓電材料(如高精度陶瓷、石英晶狀體等)構(gòu)成,能產(chǎn)生逆壓電效應,即電能轉(zhuǎn)換為振動。
3、乳化針頭的功能:
乳化針頭(emulsification tip)是超聲乳化儀的關(guān)鍵部分,它通過特制的設計輻射出超聲能量,作用于需要乳化的組織或液體。
在乳化針頭的作用下,液體中的不溶固體被超聲波的機械振動粉碎成微粒,并與周圍液體充分混合,形成乳化液。
4、注-吸系統(tǒng)的作用:
注-吸系統(tǒng)(irigation/aspiration system)在超聲乳化過程中起著重要作用。它一方面可以輔助乳化針頭將破碎的組織或液體清除,另一方面在清除過程中還能冷卻乳化針頭,防止其過熱。
5、控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié):
控制系統(tǒng)(control system)對整個超聲乳化過程進行準確控制,確保超聲波的頻率、功率等參數(shù)達到好的狀態(tài),從而實現(xiàn)安全的乳化效果。
6、超聲空化效應:
超聲乳化儀的工作原理還涉及到超聲空化效應。在強超聲波作用下,液體內(nèi)會產(chǎn)生大量的氣泡,這些氣泡隨著超聲振動而逐漸生長和變大,然后又突然破滅和分裂。這種氣泡的急速崩潰會產(chǎn)生高溫高壓,從而實現(xiàn)了超聲的粉碎、乳化作用。
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