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¿Qué es el ultrasonido?

Efecto de ultrasonido: cuando la onda ultrasónica se propaga en el medio, la interacción entre la onda ultrasónica y el medio provoca los cambios físicos y químicos del medio, lo que resulta en una serie de efectos ultrasónicos mecánicos, térmicos, electromagnéticos y químicos, incluidos los cuatro siguientes efectos:

Efectos mecánicos. La acción mecánica de los ultrasonidos puede favorecer la emulsificación de líquidos, la licuefacción de geles y la dispersión de sólidos. Cuando se forman ondas estacionarias en el medio fluido ultrasónico, las partículas suspendidas en el fluido se condensan en los nudos debido a fuerzas mecánicas, formando acumulaciones periódicas en el espacio. Cuando la onda ultrasónica se propaga en materiales piezoeléctricos y materiales magnetoestrictivos, causa electrodos inducidos y magnetización (ver física dieléctrica y magnetostricción) debido a la acción mecánica de la onda ultrasónica.

(2) Cavitación. Se puede producir una gran cantidad de pequeñas burbujas cuando el ultrasonido actúa sobre un líquido. Una razón es que la tensión de tensión local en el líquido da como resultado una presión negativa. La disminución de la presión hace que el gas disuelto en el líquido se sobresature y se escape del líquido para convertirse en pequeñas burbujas. Otra razón es que la fuerte tensión de tracción "desgarra" el líquido en un vacío, lo que se denomina cavitación. El vacío es un vapor líquido u otro gas disuelto en el líquido, o incluso un vacío. Las pequeñas burbujas formadas por cavitación continuarán moviéndose, creciendo o estallando con la vibración de los medios circundantes. Cuando estalla, el líquido circundante se precipita repentinamente hacia la burbuja y produce alta temperatura, alta presión y onda de choque. La fricción interna acompañada de cavitación puede formar cargas y emitir luz en forma de burbujas debido a la descarga. El tratamiento con ultrasonidos en líquidos está relacionado principalmente con la cavitación.

(3) Efecto térmico. Debido a la alta frecuencia y energía de la onda ultrasónica, puede producir un efecto térmico notable cuando es absorbido por el medio.

(4) Efectos químicos. El ultrasonido puede inducir o acelerar algunas reacciones químicas. Por ejemplo, el agua destilada pura se trata mediante ultrasonidos para producir peróxido de hidrógeno; el agua disuelta en nitrógeno se trata por ultrasonido para producir nitrito; La solución acuosa de tintes se decolorará o se desvanecerá después del tratamiento con ultrasonido. La aparición de estos fenómenos siempre va acompañada de cavitación. El ultrasonido también puede acelerar la hidrólisis, descomposición y polimerización de muchos productos químicos. El ultrasonido también tiene una influencia obvia en los procesos fotoquímicos y electroquímicos. Después del tratamiento ultrasónico, las bandas de absorción características de los aminoácidos y otras sustancias orgánicas desaparecen y muestran una absorción general uniforme, lo que indica que la estructura molecular ha sido modificada por cavitación.


Efecto de ultrasonido: cuando la onda ultrasónica se propaga en el medio, la interacción entre la onda ultrasónica y el medio provoca los cambios físicos y químicos del medio, lo que resulta en una serie de efectos ultrasónicos mecánicos, térmicos, electromagnéticos y químicos, incluidos los cuatro siguientes efectos:


Efectos mecánicos. La acción mecánica de los ultrasonidos puede favorecer la emulsificación de líquidos, la licuefacción de geles y la dispersión de sólidos. Cuando se forman ondas estacionarias en el medio fluido ultrasónico, las partículas suspendidas en el fluido se condensan en los nudos debido a fuerzas mecánicas, formando acumulaciones periódicas en el espacio. Cuando la onda ultrasónica se propaga en materiales piezoeléctricos y materiales magnetoestrictivos, causa electrodos inducidos y magnetización (ver física dieléctrica y magnetostricción) debido a la acción mecánica de la onda ultrasónica.

(2) Cavitación. Se puede producir una gran cantidad de pequeñas burbujas cuando el ultrasonido actúa sobre un líquido. Una razón es que la tensión de tensión local en el líquido da como resultado una presión negativa. La disminución de la presión hace que el gas disuelto en el líquido se sobresature y se escape del líquido para convertirse en pequeñas burbujas. Otra razón es que la fuerte tensión de tracción "desgarra" el líquido en un vacío, lo que se denomina cavitación. El vacío es un vapor líquido u otro gas disuelto en el líquido, o incluso un vacío. Las pequeñas burbujas formadas por cavitación continuarán moviéndose, creciendo o estallando con la vibración de los medios circundantes. Cuando estalla, el líquido circundante se precipita repentinamente hacia la burbuja y produce alta temperatura, alta presión y onda de choque. La fricción interna acompañada de cavitación puede formar cargas y emitir luz en forma de burbujas debido a la descarga. El tratamiento con ultrasonidos en líquidos está relacionado principalmente con la cavitación.

(3) Efecto térmico. Debido a la alta frecuencia y energía de la onda ultrasónica, puede producir un efecto térmico notable cuando es absorbido por el medio.

(4) Efectos químicos. El ultrasonido puede inducir o acelerar algunas reacciones químicas. Por ejemplo, el agua destilada pura se trata mediante ultrasonidos para producir peróxido de hidrógeno; el agua disuelta en nitrógeno se trata por ultrasonido para producir nitrito; La solución acuosa de tintes se decolorará o se desvanecerá después del tratamiento con ultrasonido. La aparición de estos fenómenos siempre va acompañada de cavitación. El ultrasonido también puede acelerar la hidrólisis, descomposición y polimerización de muchos productos químicos. El ultrasonido también tiene una influencia obvia en los procesos fotoquímicos y electroquímicos. Después del tratamiento ultrasónico, las bandas de absorción características de los aminoácidos y otras sustancias orgánicas desaparecen y muestran una absorción general uniforme, lo que indica que la estructura molecular ha sido modificada por cavitación.



Aplicación ultrasónica


El efecto ultrasonido ha sido ampliamente utilizado en la práctica, principalmente en los siguientes aspectos:

Examen ultrasónico
Tratamiento ultrasónico
limpieza ultrasónica
Humidificador ultrasónico
investigación fundamental
Eliminación de ácaros ultrasónicos
Desengrasado ultrasónico
Examen médico por ultrasonido
Control de automatización industrial
Utilizando la reflexión acústica, la difracción y el efecto Doppler, se fabrican el medidor de nivel ultrasónico, el medidor de nivel ultrasónico y el medidor de flujo ultrasónico.
Extracción por ultrasonido de nanopartículas biológicas (síntesis química por ultrasonido)
Ultrasonido farmacéutico
Dispersión de cosméticos por ultrasonido
Tecnología de envejecimiento por alcoholización del vino por ultrasonido


Historia


Desde finales del siglo XIX hasta principios del siglo XX, después del descubrimiento del efecto piezoeléctrico y el efecto anti-piezoeléctrico en la física, se ha resuelto el método de producción de ondas ultrasónicas mediante tecnología electrónica, y el capítulo histórico de desarrollo y popularización. La tecnología ultrasónica se ha abierto rápidamente.

En 1922, aparecieron en Alemania las primeras patentes para la invención de la terapia con ultrasonidos.

En 1939, se publicó un informe bibliográfico sobre los efectos clínicos de la terapia con ultrasonido.

La terapia con ultrasonido aumentó en Europa y Estados Unidos a fines de la década de 1940. No fue hasta la primera conferencia internacional de ultrasonido médico celebrada en 1949 que se intercambiaron artículos sobre terapia de ultrasonido, que sentó las bases para el desarrollo de la terapia de ultrasonido. Se han publicado muchos artículos en la Segunda Conferencia Académica Internacional sobre Medicina de Ultrasonido en 1956. La terapia de ultrasonido ha entrado en una etapa práctica y madura.

En China, el campo de la terapia con ultrasonido comenzó un poco tarde. Solo unos pocos hospitales comenzaron a realizar la terapia de ultrasonido a principios de la década de 1950. En 1950, la máquina de terapia de ultrasonido de 800 KHz se utilizó por primera vez en Beijing para tratar muchas enfermedades. Se popularizó gradualmente en la década de 1950 y se dispuso de instrumentos domésticos. La literatura abierta comenzó en 1957. En la década de 1970, estaban disponibles varios tipos de instrumentos terapéuticos de ultrasonido domésticos y la terapia de ultrasonido se usaba ampliamente en los grandes hospitales de todo el país.

Durante los últimos 40 años, los principales hospitales de China han acumulado datos considerables y una rica experiencia clínica. Especialmente a principios de la década de 1980, la aparición de la litotricia extracorpórea por ondas mecánicas por ultrasonidos y la cirugía por ultrasonidos es un gran avance en la historia del tratamiento de los cálculos. Hoy en día, se ha utilizado ampliamente en el mundo. La cirugía no invasiva con ultrasonido enfocado de alta intensidad ha hecho que la terapia con ultrasonido ocupe un lugar importante en la tecnología médica contemporánea. En el siglo XXI (HIFU), la cirugía de ultrasonido focalizada ha sido aclamada como la última tecnología en el tratamiento del cáncer en el siglo XXI.



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Sun Zhaohai

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