㈠ 超聲波是如何應用在農業的
超聲波在農業中的應用及前景展望
超聲波是指頻率高於人耳聽覺上限的聲波。在自然界中超聲波也是廣泛存在的,只是人耳聽不見而已。超聲波易於進入海水、地層、人體及很多固體和液體,幾乎能穿透任何材料。因此,在採集材料內部信息方面與光波、電磁波相比,超聲波有其獨特的本領。更重要的是,可以利用較大聲率或較高聲強度的超聲波能量來改變材料的某些狀態或對生物的發育生長產生某些重要的影響。本文結合有關研究課題,簡要報道了超聲在在農業中的一些新應用及其前景展望。
1超聲在農業中的應用
1.1超聲波處理與加工的基本原理
超聲波處理與加工設備主要是由四個部分組成:超聲波發生器、換能器、超聲波聚能器及超聲波發生器和換能器之間的匹配電路。如圖1所示,通過超聲波發生器產生一定高頻電能提供給超聲換能器。由超聲換能器將電能量轉化機械能,然後通過超聲波聚能器將機械能放大,將聲能作用在待處理的物質上。超聲波處理與加工的基本原理主要是利用液體動力學的空化現象。超聲空化是指超聲激活氣泡的各種動力表現.這些表現可能是較為有規律而緩和的穩態空化或者是很激烈而短暫的瞬態空化。瞬態空化泡絕熱收縮至崩潰瞬間,泡內可呈現高溫和幾千個大氣壓的高壓,並伴有強大的沖擊波或射流等。超聲波的輻照因其機械作用,能使液體媒質質點運動增強,質量傳輸加速,還能影響邊界層、膜、細胞壁和液泡。超聲的空化作用還能破壞細胞並使酶變性等。以下所舉的超聲在農業中的一些新應用基本上都是在循著上述的基本原理而實現的。
1.2超聲測定土壤中的鉛
鉛是一種對人體有害的元素.它是土壤分析中的常測元素。採用懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定土壤中的鉛時,由於土壤樣品的取樣量大,使得懸乳液的粘度大、不易分散均勻而影響進樣的特點。採用先用超聲波處理懸浮液後進樣的方法,可使進樣順利和使懸浮液穩定時間長:十二烷基硫酸鈉(sDS)增敏可以提高懸浮液直接進樣火焰原子吸收光譜法測定的靈敏度。該方法快速、簡單、准確。適用於各種土壤樣品中鉛的測定。
1.3超聲處理對種子萌發率的影響
超聲處理可以影響種子的萌發率.且這種影響具有種的特異性。研究發現在溫和的超聲處理條件下可以得到較高的種子萌發率.而延長超聲處理的時間.處理時間超過其承受的最大值之後,種子胚的死亡率就會升高,種子的萌發力自然就會下降:因此.在討論超聲處理對種子萌發的影響時,不同的處理條件如超聲處理的強度大小及處理時間長短都會不同程度影響種子的萌發,導致結果有所差異。
1.4超聲處理對植物生長的影響
與其他環境應力一樣,超聲作為應力的一種作用形式。對植物的生長發育有重要的影響。超聲處理可以影響植物體或者某些器官的生存和生長。對器官生長影響的研究要集中在根上,溫和的超聲處理能促進生根嘲。植物細胞經超聲波處理,出現了一致現象,即低劑量、短時間的溫和處理能明顯加速和誘導植物細胞的分裂.刺激細胞生長,加速原生質體的蛋白合成;而處理時間延長,處理劑量加大則會造成負面的不可恢復的影響。利用超聲波對保鮮液處理可以明顯增加切花菊、香石竹等植物花枝鮮重,推遲鮮重始降天數,增大最大花莖,延長插瓶壽命。可見,一定頻率和強度的超聲波處理可以強化植物的一些生理生化指標,促進植物的生長發育。
1.5超聲處理對植物呼吸作用的影響
關於植物呼吸作用的研究一直是植物生理學研究的一個熱點,特別是對農作物來說,其呼吸作用的大小直接關繫到產量的高低,所以它的研究對農業的發展具有十分重要的理論和實際意義。1975年 AlbuE研究發現低頻率超聲(25kHz)處理蔬菜之後,一年生植物(如番茄和黃瓜)的呼吸強度下降,而兩年生植物(如捲心菜和洋蔥)的呼吸強度上升。自此我們可以推測,利用超聲處理相關的農作物可以提高作物的產量。
1.6超聲波犁田
傳統的翻地犁需要笨重的機器牽引,這不僅會壓實深層的土壤,使其不能保持水份和養料;而且翻起的地表土會被風和雨水侵蝕。這是許多農夫的一大心病。此外,由於多次的翻犁,植物的根以及腐爛的殘留植物被翻出地表,他們會散發出二氧化碳氣體。約旦的農機工程師奈達?阿布哈德發明了利用超聲波鬆土。他的實驗結果顯示:鬆土可達土壤深度20cm。這完全滿足了一般農作物的鬆土深度。
1.7超聲處理植物根系
糖類是植物體內的主要成分之一,可溶性糖主要指的是單糖和低聚糖。單糖的磷酸在植物細胞中的含量不高,但它們都是光合作用及呼吸作用過程中的主要中間產物。在代謝過程中極為重要。經聲波刺激後,根系中的可溶性糖含量比對照組高大約29.6%。豐富的蛋白質是細胞進行一系列生理活動的物質基礎,經過聲波刺激後,根系中的可溶性蛋白增加了35.3%,高水平的可溶性蛋白質含量保證了細胞旺盛的分裂生長能力。這說明了經過聲波刺激後,植物根部細胞分裂旺盛,生長能力強。
1.8超聲除蟲及促進蠶卵孵化
用250W-CFS超聲發生器(中原電子儀器廠出品)匹配自帶的清洗槽,在19.5~20.5kHz,果實內已生有蟲子的板栗被浸在清洗槽里的自來水中,開機進行處理15分鍾。結束後去水晾乾,保存兩周。切開板栗果實檢查,長10mm左右的幼蟲活,而6mm以下的幼蟲死亡。加長時間處理,蟲子的死亡率基本一致。另外,有人曾用類似的方法及設備處理過蠶卵(約半分鍾內),直接結果是蟻蠶的孵化時間達到基本一致:追蹤結果為同樣條件下長大的成蟲做的蠶繭的抽絲率提高;也曾有人試圖用超聲處理水果(如:蘋果、梨等)水果中害蟲,大多在當時條件下做些小實驗後無果而終。
2有待解決的問題
超聲波應用於農業是一個相對較早的研究領域,但目前還沒有推廣使用,仍處於探索階段,要進一步發展其應用價值應主要從以下幾個方面努力:
2.1理論研究完善問題
超聲產生的生物效應不僅與生物組織受輻照的總劑量有關,更重要的是與照射劑量在空間與時間的分配有關。對於不同生物組織,這些關系有所不同。由於影響因素很多,目前取得的一些實驗結果重復性尚不令人滿意,規律性仍有待摸索,因而這方面的研究尚有大量工作可作。
2.2放大問題
目前.有關超聲波產生的生物效應,雖然已在處理量小的情況下應用,但大多屬於實驗室研究,還缺乏放大使用的中間數據,反映過程的定量化描述.還沒有規范化和定量化的尺度,故在超聲波刺激生物的生物效應及機理、反應動力學和反應器的放大設計仍需要做大量的、充分的研究工作。
2.3協同性問題
雖然超聲在農業生產方面具有極大優勢.但超聲波對生物體的作用是多方面的,這決定於超聲波的頻率、強度和作用時間。高強度的超聲會破碎細胞,使酶失活。而低強度的超聲可以促進細胞生長,增加酶活性,這使得超聲波在農業中的應用具有雙重性。所以,要使超聲處理生物體從理論角度來看更合理,應將超聲處理與其他處理技術聯合使用,這樣從技術上可行,經濟上更為合理。
3超聲在農業中應用的前景展望
3.1新型高效換能器的出現
磁致伸縮材料是傳統的超聲換能器材料,由於其性能穩定、功率容量大及機械強度好等優點,至今仍在一些特殊領域被繼續應用,但其也有換能器的能量轉換效率較低、激發電路復雜以及材料加工較困難等不足之處。隨著壓電陶瓷材料的大規模推廣應用。在一個時期內磁致伸縮材料有被壓電材料替代的跡象。然而,隨著一些新型的磁致材料的出現,如鐵氧體、稀土超磁致伸縮材料以及鐵磁流體換能器材料等,磁致伸縮換能器又受到了人們的重視。可以預見,隨著材料加工工藝的提高以及成本的降低,一些新型的磁致伸縮材料將在水聲以及超聲等領域中獲得廣泛的應用。目前,超聲換能器的工作頻率從常用的低頻率(20kHz)發展到較高頻率(幾百千赫茲甚至數兆赫茲數量級),且換能器的工作頻率也從單一的工作頻率發展到多個工作頻率。此外,新型的稀土超磁致伸縮材料的成功研製也為新型的磁致伸縮換能器的研製打下了堅實的基礎。這些新型高效的換能器的成功研製必將使超聲技術的應用范圍擴大。
3.2超聲技術在農業中的應用將有新的發展與提高
超聲產生的生物效應不僅與生物組織受輻照的總劑量有關,更重要的是與照射劑量在空間與時間的分配有關。對於不同生物組織,這些關系有所不同。同時,超聲也可與遠紅外線輻射育種和處理農作物種子的技術結合起來進行四,以誘發突變,從中選育出優良變異個體,通過一系列育種程序,培育新品種,國外已有了這種試驗,效果還算不錯;超聲在葯材種植生產上的應用前途和潛力還很大.對促進國家葯材生產的發展具有較大的實際意義:超聲為農、林、牧業上的人工增雨方面也作出了一定的貢獻。目前在國內超聲農業的應用,尚未引
起有關方面的足夠重視。但從許多實驗實踐證明,超聲農業中應用的可能性和多樣性的潛力是很大的.它已顯示出其威力和遠大廣闊前景。根據國內外已有的太空試驗結果。作者預計。如果在地面用超聲處理過的種子再帶到太空去使其發芽生長.很可能會有更為神奇的結果出現。我們完全可以相信,用不了多長的時間,新型超聲技術將會在為我國的社會主義農業現代化服務,提高農業生產率中,起到特有的作用。
㈡ 超聲波療法的超聲波的生物物理學效應及其作用機理
機械作用是超聲波的一種基本的原發的作用。超聲波在介質內傳播過程中介質質點交替壓縮與伸張形成交變聲壓,不僅可使介質質點受到交變壓力(在治療劑量下,每一細胞均受4-8mg壓力變化影響)及獲得巨大加速度而劇烈運動,相互摩擦,而且能使組織細胞產生容積和運動的變化,可引起較強的細胞漿運動(原漿微流或稱環流),從而促進細胞內容物的移動,改變其中空間的相對位置(據觀察,強度不大的超聲波能使嗜伊紅細胞的原漿顆粒旋轉,劑量大時甚至顆粒被拋出細胞外),顯示出超聲波對組織內物質和微小的細胞結構的一種「微細按摩」的作用。
這種作用可引起細胞功能的改變,引起生物體的許多反應。可以改善血液和淋巴循環,增強細胞膜的彌散過程,從而改善新陳代謝,提高組織再生能力。所以治療某些局部循環障礙性疾病,如營養不良性潰瘍效果良好。有人觀察在超聲波的機械作用下,脊髓反射幅度降低,反射的傳遞受抑制,神經組織的生物電活性降低,因而超聲波有明顯鎮痛作用。超聲的機械作用還能使堅硬的結締組織延長、變軟,用於治療疤痕、粘連及硬皮症等。
可見,超聲波的機械作用可軟化組織、增強滲透、提高代謝、促進血液循環、刺激神經系統及細胞功能,因此有重要的治療意義,在超聲治療機理上占重要地位。 超聲波作用於機體時可產生熱,有些人甚至稱為「超聲透熱療法」。超聲波在機體內熱的形成,主要是組織吸收聲能的結果。其產熱有以下特點:
1.由於人體各組織對聲能的吸收量各有差異,因而產熱也不同。一般超聲波的熱作用以骨和結締組織為量顯著,脂肪與血液為最少。如在超聲波5W/cm2,1.5分鍾作用時,溫度上升在肌肉為1.1℃,在骨質則為5.9℃。
2.超聲波熱作用的獨特之處是除普便吸收之外,還可選擇性加熱,主要是在兩種不同介質的交界面上生熱較多,特別是在骨膜上可產生局部高熱。這在關節、韌帶等運動創傷的治療上有很大意義。所以超聲波的熱作用(不均勻加熱)與高頻是及其他物理因子所具有的彌漫性熱作用(均勻性加熱)是不同的。
3.超聲波產生的熱將有79-82%由血液循環帶走,18-21%由鄰近組織的熱傳導散布,因此當超聲波作用於缺少血循環的組織時,如眼的角膜、晶體、玻璃體、睾丸等則應十分注意產生過熱,以免發生損害。 基於超聲波的機械作用和溫熱作用,可繼發許多物理的或化學的變化如:
1.氫離子濃度的改變炎症組織中伴有酸中毒現象時,超聲波可使pH值向鹼性方面變化,從而使症狀減輕,有利於炎症的修復。
2.對酶活性的影響超聲波能使復雜的蛋白質解聚為普通的有機分子,能影響到許多酶的活性。如超聲作用能使關節內還原酶和水解酶活性增加,目前認為在超聲治療作用中水解酶活性的變化是起重要作用的。
3.近年來對超聲作用機理的研究,已深入到細胞分子水平。在電鏡下觀察發現,細胞內超微結構中線粒體對超聲波的作用最敏感。核酸也很敏感,實驗發現低強度超聲波作用可使細胞內胸腺核酸的含量增加,從而影響到蛋白質的合成,刺激細胞生長。
4.在高強度的超聲作用下,組織內可形成許多高活性的自由基,如HO1、OH、H2O2、O等,它們可加速組織內氧化還原過程,加速生長過程。
目前,關於超聲波的生物學作用機理仍有多種爭義。但多數學者認為,具有物理學特性的超聲機械振動,以及在此基礎上產生的分布特殊的「內生熱」和必然引起的生物理化改變,是有機聯系的。弧立的強調那一方面的作用都是片面的,並在上述三方面基本作用因素的基礎上,通過復雜的神經-體液調節途徑治療疾病的。神經系統的反應和調節在超聲波的治療機理中起著主導作用,而超聲作用過程中發生的體液方面的改變,又是作用的物質基礎,二者有機結合構成統一的反應過程。
㈢ 超聲刀適合多大年齡做
親,一般25歲的小仙女就可以做了,也許你40歲才會感到歲月不饒人,其實身體的細胞從25歲就開始衰老了,並伴隨年齡的增長,這一衰老過程會加速,其中也包括皮膚的。- -
而超聲刀美蓉是近幾年的事情,原理就是把超聲能量通過一個特殊的換能器聚焦成一個很小的一個點,在這個點上產生的熱能很大,可以直接讓組織產生熱破壞,接著熱破壞以後組織就要修復,因為高溫讓真皮層甚至皮下都會受到損傷,導致術後肌膚乾燥起皮、面部凹陷、紅腫等,而每兩年做一次超聲刀比較適合皮膚自然生長。所以在新胞體沒有完全生長更新好之前,再次的傷害皮下細胞會帶來很多的危害和副-作用。
這個時候你自己的皮膚養分就很重要,自身體內的ACMETE-A生成太不夠充足,沒有及時修復細胞及組織,你的細胞就會干癟枯萎,就像大樹沒有營養補充,很蓉易就會枯萎。那麼再好的機 器也是徒勞,這也是為什麼別人做超聲刀能堅持兩三年,而你三個月就沒有效果了。
做超聲刀後注意事項?超聲刀美蓉術前、術後護理?
1、術前保持皮膚、毛發清潔衛生,手術當天不能化妝,以前化妝的痕跡要盡量去除。
2、術前要與你的主治醫師充分的溝通,嚴格按照醫囑早、晚各一次,13克超聲刀配套ACMETE-A生成太,服用10-20天。
3、三天內請勿用熱水洗臉 (不超過體溫的水即可);注意補水即可。建議一周不超過2次面膜。
4、一月內不要吃醬油等色素重的東西,不要喝酒、吃辣椒。
5、早、晚各一次,13—26克超聲刀配套ACMETE-A生成太,3至6個月,用量根據皮膚修復情況。術後為了超聲波穿過的皮膚每一層進行能及時作出「愈傷反應」,從皮膚表層一直修復到筋膜層,避免超聲刀副作用,達到超聲刀效果這點至關重要。
6、超聲刀美蓉後注意術後1月內不要去高溫桑拿、瑜伽等高溫環境,並且不能暴曬。
7、術前後避免口服單純膠原蛋白,尤其是超聲刀後已經激發了自身膠原蛋白後,額外補充單純膠原蛋白出現膠原變異,折疊的危險更大,出現一系列超聲刀副作用。
㈣ 超聲波在工業、農業、醫療和軍事的應用
超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。
㈤ 超聲波是什麼用於什麼領域
[編輯本段]超聲波的簡介
我們知道,當物體振動時會發出聲音。科學家們將每秒鍾振動的次數稱為聲音的頻率,它的單位是赫茲。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20~20,000赫茲。當聲波的振動頻率大於20000赫茲或小於20赫茲時,我們便聽不見了。因此,我們把頻率高於20000赫茲的聲波稱為「超聲波」。通常用於醫學診斷的超聲波頻率為1~5兆赫。超聲波具有方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠等特點。可用於測距,測速,清洗,焊接,碎石等。在醫學,軍事,工業,農業上有很多的應用。
理論研究表明,在振幅相同的條件下,一個物體振動的能量與振動頻率成正比,超聲波在介質中傳播時,介質質點振動的頻率很高,因而能量很大.在我國北方乾燥的冬季,如果把超聲波通入水罐中,劇烈的振動會使罐中的水破碎成許多小霧滴,再用小風扇把霧滴吹入室內,就可以增加室內空氣濕度.這就是超聲波加濕器的原理.咽喉炎.氣管炎等疾病,呼喚斤年時斤百 很難血流到達患病的部位.利用加濕器的原理,把葯液霧化,讓病人吸入,能夠提高療效.利用超聲波巨大的能量還可以使人體內的結石做劇烈的受迫振動而破碎,從而減緩病痛,達到治癒的目的。
現在,人們利用超聲波來為飛機、輪船導航,尋找地下的寶藏。超聲波就像一位無聲的功臣,廣泛地應用於工業、農業、醫療和軍事等領域。斯帕拉捷怎麼也不會想到,自己的實驗,會給人類帶來如此巨大的恩惠。
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㈥ 超聲波提取設備溫度控制多少比較合適
溫度一般在30~50 ℃之間進行超聲波強化萃取,不會破壞中葯材中某些具有熱不穩定、易水解或氧化特性的有效成分。超聲時間一般控制在30分鍾為宜。
㈦ 超聲波的介紹
超聲波
我們知道,當物體振動時會發出聲音。科學家們將每秒鍾振動的次數稱為聲音的頻率,它的單位是赫茲。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20~20,000赫茲。因此,當物體的振動超過一定的頻率,即高於人耳聽閾上限時,人們便聽不出來了,這樣的聲波稱為「超聲波」。通常用於醫學診斷的超聲波頻率為1~5兆赫。超聲波具有方向性好,穿透能力強,易於獲得較集中的聲能,在水中傳播距離遠等特點。可用於測距,測速,清洗,焊接,碎石等
雖然說人類聽不出超聲波,但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波「導航」、追捕食物,或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔,它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢?原因就是蝙蝠能發出2~10萬赫茲的超聲波,這好比是一座活動的「雷達站」。蝙蝠正是利用這種「雷達」判斷飛行前方是昆蟲,或是障礙物的。
我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波,這就是利用「聲納」的原理來探測水中目標及其狀態,如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波,然後記錄與處理反射回聲,從回聲的特徵我們便可以估計出探測物的距離、形態及其動態改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年,奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構;以後到了60年代醫生們開始將超聲波應用於腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。
醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性,即將超聲波發射到人體內,當它在體內遇到界面時會發生反射及折射,並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的,因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同,醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線,或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變,便可診斷所檢查的器官是否有病。
目前,醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式,可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型:是以波形來顯示組織特徵的方法,主要用於測量器官的徑線,以判定其大小。可用來鑒別病變組織的一些物理特性,如實質性、液體或是氣體是否存在等。
B型:用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時,首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點,這些光點可通過熒光屏顯現出來,這種方法直觀性好,重復性強,可供前後對比,所以廣泛用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。
M型:是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況,其曲線的動態改變稱為超聲心動圖,可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等,多用於輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型:是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法,又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔有否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統,可在超聲心動圖解剖標志的指示下,以不同顏色顯示血流的方向,色澤的深淺代表血流的流速。現在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來,並且還可以與其他檢查儀器結合使用,使疾病的診斷准確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用,隨著科學的進步,它將更加完善,將更好地造福於人類。
頻率高於20000 Hz(赫茲)的聲波。研究超聲波的產生、傳播 、接收,以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產生
超聲波的裝置有機械型超聲發生器(例如氣哨、汽笛和液哨等)、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、
以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應製成的電聲換能器等。
超聲效應 當超聲波在介質中傳播時,由於超聲波與介質的相互作用,使介質發生物理的和化學的變化,從而產生
一系列力學的、熱的、電磁的和化學的超聲效應,包括以下4種效應:
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處,在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時,由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化(見電介質物理學和磁致伸縮)。
②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓,壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和,而從液體逸出,成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞,稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體,甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓,同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷,並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由於超聲波頻率高,能量大,被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫;溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸;染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後,特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收,這表明空化作用使分子結構發生了改變 。
超聲應用 超聲效應已廣泛用於實際,主要有如下幾方面:
①超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短,具有較好的方向性,而且能透過不透明物質,這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上,從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經聲透鏡匯聚在壓電接收器上,所得電信號輸入放大器,利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用,在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查,在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術,其原理與光波的全息術基本相同,只是記錄手段不同而已(見全息術)。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器,它們分別發射兩束相乾的超聲波:一束透過被研究的物體後成為物波,另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖,用激光束照射聲全息圖,利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像,通常用攝像機和電視機作實時觀察。
②超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應,可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等,在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後,在介質中產生聲弛豫過程,聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程,並在宏觀上表現出對聲波的吸收(見聲波)。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構,這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距,在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ,波長可與固體中的原子間距相比擬,此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ,稱為聲子(見固體物理學)。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究,以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
聲波是屬於聲音的類別之一,屬於機械波,聲波是指人耳能感受到的一種縱波,其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波,高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性:
1) 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2) 超聲波可傳遞很強的能量。
3) 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4) 超聲波在液體介質中傳播時,可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
超聲波是聲波大家族中的一員。
聲波是物體機械振動狀態(或能量)的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如,鼓面經敲擊後,它就上下振動,這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播,這便是聲波。
超聲波是指振動頻率大於20KHz以上的,人在自然環境下無法聽到和感受到的聲波。
超聲波治療的概念:
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位,以達到治療疾患和促進機體康復的目的。
在全球,超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用范疇。
(一)工程學方面的應用:水下定位與通訊、地下資源勘查等
(二)生物學方面的應用:剪切大分子、生物工程及處理種子等
(三)診斷學方面的應用:A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等
(四)治療學方面的應用:理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等
超聲波的特點:
1、超聲波在傳播時,方向性強,能量易於集中。
2、超聲波能在各種不同媒質中傳播,且可傳播足夠遠的距離。
3、超聲與傳聲媒質的相互作用適中,易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息(診斷或對傳聲媒質產生效應。(治療)
超聲波是一種波動形式,它可以作為探測與負載信息的載體或媒介(如B超等用作診斷);超聲波同時又是一種能量形式,當其強度超過一定值時,它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用,去影響,改變以致破壞後者的狀態,性質及結構(用作治療)。
超聲波的發展史:
一、國際方面:
自19世紀末到20世紀初,在物理學上發現了壓電效應與反壓電效應之後,人們解決了利用電子學技術產生超聲波的辦法,從此迅速揭開了發展與推廣超聲技術的歷史篇章。
1922年,德國出現了首例超聲波治療的發明專利。
1939年發表了有關超聲波治療取得臨床效果的文獻報道。
40年代末期超聲治療在歐美興起,直到1949年召開的第一次國際醫學超聲波學術會議上,才有了超聲治療方面的論文交流,為超聲治療學的發展奠定了基礎。1956年第二屆國際超聲醫學學術會議上已有許多論文發表,超聲治療進入了實用成熟階段。
二、國內方面:
國內在超聲治療領域起步稍晚,於20世紀50年代初才只有少數醫院開展超聲治療工作,從1950年首先在北京開始用800KHz頻率的超聲治療機治療多種疾病,至50年代開始逐步推廣,並有了國產儀器。公開的文獻報道始見於1957年。到了70年代有了各型國產超聲治療儀,超聲療法普及到全國各大型醫院。
40多年來,全國各大醫院已積累了相當數量的資料和比較豐富的臨床經驗。特別是20世紀80年代初出現的超聲體外機械波碎石術和超聲外科,是結石症治療史上的重大突破。如今已在國際范圍內推廣應用。高強度聚焦超聲無創外科,已使超聲治療在當代醫療技術中占據重要位置。而在21世紀(HIFU)超聲聚焦外科已被譽為是21世紀治療腫瘤的最新技術。
超聲波治病機理:
1.機械效應:超聲在介質中前進時所產生的效應。(超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應)它可引起機體若干反應。超聲振動可引起組織細胞內物質運動,由於超聲的細微按摩,使細胞漿流動、細胞震盪、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用,也稱為「內按摩」這是超聲波治療所獨有的特性,可以改變細胞膜的通透性,刺激細胞半透膜的彌散過程,促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態,改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。使細胞內部結構發生變化,導致細胞的功能變化,使堅硬的結締組織延伸,松軟。
超聲波的機械作用可軟化組織,增強滲透,提高代謝,促進血液循環,刺激神經系統和細胞功能,因此具有超聲波獨特的治療意義。
2.溫熱效應:人體組織對超聲能量有比較大的吸收本領,因此當超聲波在人體組織中傳播過程中,其能量不斷地被組織吸收而變成熱量,其結果是組織的自身溫度升高。
產熱過程既是機械能在介質中轉變成熱能的能量轉換過程。即內生熱。超聲溫熱效應可增加血液循環,加速代謝,改善局部組織營養,增強酶活力。一般情況下,超聲波的熱作用以骨和結締組織為顯著,脂肪與血液為最少。
3.理化效應:超聲的機械效應和溫熱效應均可促發若干物理化學變化。實踐證明一些理化效應往往是上述效應的繼發效應。TS-C型治療機通過理化效應繼發出下列五大作用:
A.彌散作用:超聲波可以提高生物膜的通透性,超聲波作用後,細胞膜對鉀,鈣離子的通透性發生較強的改變。從而增強生物膜彌散過程,促進物質交換,加速代謝,改善組織營養。
B.觸變作用:超聲作用下,可使凝膠轉化為溶膠狀態。對肌肉,肌腱的軟化作用,以及對一些與組織缺水有關的病理改變。如類風濕性關節炎病變和關節、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。
C.空化作用:空化形成,或保持穩定的單向振動,或繼發膨脹以致崩潰,細胞功能改變,細胞內鈣水平增高。成纖維細胞受激活,蛋白合成增加,血管通透性增加,血管形成加速,膠原張力增加。
D.聚合作用與解聚作用:水分子聚合是將多個相同或相似的分子合成一個較大的分子過程。大分子解聚,是將大分子的化學物變成小分子的過程。可使關節內增加水解酶和原酶活性增加。
E.消炎,修復細胞和分子:超聲作用下,可使組織PH值向鹼性方面發展。緩解炎症所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量,產生致炎症作用,抑制並起到抗炎作用。使白細胞移動,促進血管生成。膠原合成及成熟。促進或抑制損傷的修復和癒合過程。從而達到對受損細胞組織進行清理、激活、修復的過程。
量子聲學。
超聲波還可以進行雷達探測.清洗較為精細的物品,如鍾表,可以利用超聲波來擊碎病人體內膽結石,還可以利用超聲波測距.
超聲波檢測還用於電阻焊的焊點強度的檢測。
㈧ 超聲波的超聲波美容
1、軟堅去脂治暗瘡:
暗瘡的形態有多種,較常見的有化膿性和粉刺性,但有種暗瘡體形較大,紅腫堅硬,碰之很痛,處理不當往往易形成堅硬瘢結。遇到此類患者,初期最好不要刺破擠壓,應用超聲波美容機加暗瘡消炎膏,輕輕在瘡表面按摩,每個瘡體按摩1分鍾左右,幾個連在一起的可整片按摩,超聲波能沖擊淋巴結,加速積壓的血液和淋巴液循環消散,炎性細胞在超聲波的作用下改變形狀,加上超聲波將消炎葯物導入,腫形暗瘡的充血現象得以改善,皮上硬結逐漸軟化。
2、消除暗瘡愈後瘢痕(結節)
暗瘡生長期間,不少患者因擠壓過度,發炎時處理不當,將微細血管弄破,血液滲出皮膚,呈現出一個個「紅印」,也有些人用消炎葯力過強的葯膏,刺激皮膚色 素沉著,愈後留下「咖啡色印」,而超聲波能滲透皮膚,不但能溶解滲透皮膚乾涸了的血液,同時能加強血液循環及新陳代謝,活化細胞,加速吸收,使色印更快褪去。 暗瘡化膿若經擠壓或局部組織損壞過度,局部組織細胞經細菌感染死亡後,無法正常代謝及血管破裂滲出的污血未 作適當處理而凝固,造成愈後結節硬塊,此種結節硬塊,一般若搽瘢痕膏或塗瘢痕油,最快也要15-45天才能逐漸軟化和色素淡化,若以超聲波配合相應葯物, 愈後會情況良好。
3、清除皮膚異常色素:
臉部皮膚色素異常,是最常見也是最礙皮膚美容的問題之一。形成的原因有多種,如使用不適宜之化妝品或較長時間搽刺激性葯品、蚊蟲咬傷、曝曬、燙傷等原因引發的不正常高色素症,還包括美容師常說的黃褐斑、子宮斑、蝴蝶斑等。
美容醫師常用「磨砂、漂白、護膚」去處理,結果不僅不理想,而且往往會適得其反,令色素愈來愈深,服葯物亦難有顯著效果,而應用超聲波配合祛斑精華素和大劑量維生素C,見效快,能徹底清除異常色素。治療時要詳細分析長斑的原因、斑的屬類,凡找不到原因的斑或基本定型不再長的斑,應用超聲波治療,並配合中葯面膜或服用對症之中葯,效果會更好。
4、分化色素除皮下斑:
皮膚科醫生和 美容師常會發現有的人面部長斑,除顏色之外,也有深淺之分,有些僅在表皮,有些卻在皮下,如黑斑或色素沉積,如急功近利對患者施以冷凍、電灼、磨皮、換膚等方法,到頭來可能弄巧成拙,若傷了真皮而造成永久性瘢痕,患者會遺恨終生,用超聲波美容機配合能分化斑細胞的葯物進行外部治療,其效果是立竿見影的。
5、防止皮膚老化乾燥、防皺除皺、去瘀散血:
真皮中透明質酸含量減少,會使皮膚 與水的結合能力衰退,細胞內含水量降低造成肌膚乾燥,30歲以後易產生明顯皺紋,時下女性通常藉助營養和活性蛋白膠原霜或抗皺霜搽局部皮膚來緩和老化,但 由於細胞吸收有限且深層組織代謝停滯,因此效果不佳,如果以超聲波配合胎盤素、抗皺霜或維生素E油等營養霜作短期密集性按摩,除供給皮膚高營養、膠原蛋白 和保濕性因子外,還可活化刺激深層細胞,使深層細胞大量吸收營養,以減緩老化和乾燥,並促進新細胞活化而達到肌膚光澤改善的目的。
皺紋是衰老的象徵,應用超聲波美容機加上優質的抗皺霜,將抗皺霜里的葯物生育酚迅速滲透,能加強代謝和抗衰老,預防小皺紋形成,由於運用超聲波的機械按摩作用,一方面調節了皮下細胞通過細胞膜的變化而重新排列作用,另一方面又加強了血液循環和代謝功能,使缺水缺養分的皮膚得到補充,因此小皺紋日漸消失。
6、減輕眼袋和消除黑眼圈:
超聲波按摩作用能有效地加速血液和淋巴循環,增強代謝功能;加上熱能作用,更能溶解脂肪,加速皮下吸收,使過多積聚的水份和脂肪消散,眼袋便隨之消失,靜脈血液循環加快,瘀血減少,血液流通正常,藍色不再明顯,黑眼圈也就沒有了。做這種治療時,就必須採用超聲波美容機的小聲頭,配合營養霜、眼霜或精華素,順著皮膚紋理的方向按摩,每次每個眼袋5分鍾,力度要小,動作要輕柔,小心勿使葯物進入眼睛,聲頭不能對准眼球主向,以免影響眼睛的眼壓和含水量
7、軟化瘢痕,淡化色素:
有些人的體質會因輕或重的外傷、燙傷、燒傷或暗瘡感染後引起良性結締組織的新生物。此種瘢痕的形成並非傷口愈後立即產生,而是愈後l-2個月左右瘢痕增生期後出現。
初期皮膚出現潮紅和少數毛細血管擴張,此為瘢痕時期。如未給予適當治療,則紅腫日益顯著,擴張的毛細血管也漸增多,水腫突出,顯著高出皮面,繼以纖維化,觸之非常堅實,如在關節部位會產生僵硬及功能障礙,如為面部,則可能產生顏面傷殘或口歪眼斜之嚴重性後遺症。
此類瘢痕疙瘩若為局部性或小面積,則可用超聲波配合田七霜或瘢痕軟化劑以稍加重力連續間隔2-3天按摩一次,連續2-3個療程,可逐漸使瘢痕軟化、變平,並可淡化色素。
8、做按摩,改善皮質:
面部皮膚的素質,嚴格來說,每個人都不相同,普通分類為油性、乾性、混合性、敏感性。天生皮膚白嫩細膩,得天獨厚的人不少,但更多的人因各種各樣不同因素刺激影響,會造成很多皮膚問題,如長斑、長瘡,形成皺紋等,此類皮質的變化,若能及早預防,當然可以避免或減少發生,即使出現了問題,能及時得到適當的 處理,皮膚問題能盡快消除,同時皮膚素質也能得到改善或恢復。常在皮膚保養方面應用超聲波,能使皮質變細變嫩、去脂、提高抗病力,確是一種優異的美容保健方法。
中國超聲波清洗機設備廠家主要集中在廣東的廣州、深圳、東莞,江蘇的蘇州、常州,杭州等。