Основная технология ультразвуковых процессоров

Фундаментальным механизмом ультразвукового процессора является эффект ультразвуковой кавитации. Работа начинается с того, что основной блок преобразует электрическую энергию в высокочастотный электрический сигнал-(обычно около 20 кГц); этот сигнал приводит в движение пьезоэлектрические керамические элементы внутри преобразователя, преобразуя электрическую энергию в механические вибрации той же частоты. Эти механические колебания усиливаются зондом (рупором) и передаются на наконечник, который погружается в раствор пробы.

При распространении ультразвуковых волн высокой-интенсивности в жидкой среде возникают чередующиеся фазы сжатия и разрежения. Во время фазы разрежения (зона низкого-давления) локальное давление жидкости падает ниже давления ее пара, вызывая «разрыв» жидкости и образование многочисленных кавитационных пузырьков микронного-размера. По наступлении последующей фазы сжатия (зона высокого-давления) эти кавитационные пузырьки быстро схлопываются и взрываются. В тот момент, когда кавитационный пузырь схлопывается, энергия высвобождается в течение минуты, создавая ударные волны с локальным давлением, достигающим 1000 атмосфер, и микроструи, движущиеся со скоростью, превышающей 400 км/ч. Эти мощные механические силы действуют непосредственно на клеточные мембраны или клеточные стенки образца, вызывая усталость и разрыв, тем самым высвобождая внутриклеточное содержимое. Основное преимущество многоканальной конструкции заключается в интеграции нескольких ультразвуковых датчиков (рупоров) для обеспечения одновременной и параллельной обработки нескольких образцов, что обеспечивает такие преимущества, как высокая пропускная способность, отличная воспроизводимость и автоматизация работы.