对声空化效应的应用综述
空化效应——精选推荐
空化效应当声波通过液体时, 液体各处的声压会发生周期性的变化,相应地, 液体中的微泡核也会随超声频率发生周期性的振荡，形成我们常说的空化效应。
编辑摘要本词条内容尚未完善，欢迎各位编辑词条，贡献自己的专业知识！含义/空化效应超声波作用于液体时可产生大量小气泡。
其中原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。
另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。
过程/空化效应当声波通过液体时, 液体各处的声压会发生周期性的变化,相应地, 液体中的微泡核也会随超声频率发生周期性的振荡。
在低声强下, 气泡的径向振荡受声压控制, 微气泡沿着平衡半径左右振荡多次, 在每一个振荡的微气泡周围将产生辐射压力和微束流。
微束流能在气泡表面附近产生非常高的切变应激力, 使气泡变形甚至破裂, 可导致邻近的细胞或生物大分子受到影响, 产生一定的生物学效应。
这种微泡随声压以其半径为平衡半径做周期性的振荡运动称为稳态空化。
当作用声强增大, 使气泡的振荡幅度可与其平衡尺寸相比拟时, 气泡的振动即转而由其周围媒质的惯性所控制。
空化核在超声场负压相半周期迅速膨胀, 而在正压相半周期又急剧收缩至内爆, 这种空化称作瞬态空化或惯性空化。
瞬态空化时气泡振荡十分猛烈, 最初气泡先是爆炸式地膨胀, 随后又迅速萎陷。
在最后萎陷阶段, 会产生局部高温、高压现象( 泡内部的压力和温度可以达到几百上千个大气压和数千开) , 此外还伴随强大冲击波、高速微射流、自由基的产生。
空化泡形成到破裂过程[1] 图册应用/空化效应超声波的广泛的运用于各个领域就是应用了其空化作用以及其空化伴随着机械效应、热效应、化学效应、生物效应等等，机械效应和化学效应的应用，前者主要表现在非均相反应界面的增大；后者主要是由于空化过程中产生的高温高压使得高分子分解、化学键断裂和产生自由基等。
利用机械效应的过程包括吸附、结晶、电化学、非均相化学反应、过滤以及超声清洗等，利用化学效应的过程主要包括有机物降解、高分子化学反应以及其他自由基反应。
声空化动力学模型和空化阈值模型
声空化动力学模型和空化阈值模型声空化动力学模型和空化阈值模型，听起来是不是有点儿高深莫测？别担心，咱们一块儿捋捋。
说到“空化”，你一定想到了水下的那些泡泡，对吧？其实空化就是一种在液体中形成气泡的现象。
你可能觉得，泡泡就是泡泡嘛，有啥大不了的？不，咱说的可不是儿童池里那些五颜六色的小气泡，而是那些在高速运动的液体中，或者在某些设备里，猛然间“爆开”的气泡。
想象一下，如果水流过一块坚硬的表面，水流突然变得很快，压力就可能突然下降。
这时候，水中的气泡就可能被“拉扯”出来，就像一颗颗炸开的“水炸弹”一样，狠狠地对着周围的物体“砸”过去。
这就是空化，而“声空化”呢，指的就是当声音传入液体时，声音的压力变化也能引发类似的空化现象。
你想啊，声音一传到液体里，压力就跟着一上一下，气泡就有可能出现。
如果声音的强度足够大，那些气泡就像热锅上的蚂蚁，飞快地跳动、碰撞，甚至直接“爆炸”。
所以，声空化就是声音和空化的一个完美结合，听起来很酷对吧？而这些泡泡可不仅仅是泡沫，背后有着很复杂的物理机制。
咱们说的“声空化动力学模型”，就是研究这种泡泡在声音作用下怎么产生、怎么运动、怎么互相碰撞、爆炸的数学模型。
简单来说，就是通过方程式来解释这些泡泡是怎么从“萌芽”到“爆炸”的。
说实话，光是想象这些过程就已经够让人脑洞大开了。
泡泡就像一个个小小的“炸弹”，在液体中肆意穿梭、膨胀，甚至可能带来一些令人难以预料的后果。
而空化阈值模型嘛，就是告诉我们，啥样的条件下，这些气泡才会开始疯狂地“嗨起来”。
就像咱们玩跳绳，绳子转得太慢，我们就跳不过去；而绳子转得太快，我们也没法跟上，反而可能被绳子抽一下。
空化阈值就是找出那个刚好能让气泡开始“活跃”的临界点。
是的，就是那个恰到好处的速度，既不会让气泡轻松跳出来，也不会让它们爆炸得太快。
这个“阈值”往往是根据液体的性质、压力、温度等多种因素决定的。
不过，别小看了这个模型，它的应用可广泛了。
比如，咱们平常见到的超声波清洗机，或者是一些工业设备中的液体传输系统，空化现象可能就会对设备的运行造成影响。
HIFU治疗中的空化效应及其应用
The cavitation and application during HIFU therapyZH A N G T ing ,LI Fa -qi *(D ep ar tment o f Biomed ical Engineering ,I nstitute of Ul tr asonic in M ed icine,Chongqing Univer sityof M edical Sciences ,Chongq ing 400016,China)[Abstract] T he cav itatio n is one of the impo rtant bio lo gical effect in the hig h -intensity focused ult rasound H IF U ther apy.It plays a signif icant r ole in producing coag ulative necosis and improv ing the treatment efficacy.So it is essent ial to under stand it cor rectly.T he pr oblems that investig ator co ncer ned abo ut are whether and under what conditio ns the cavit ation happened during H IFU therapy,what contributio ns it dose to the t her mal effect and ho w to ev aluate,contro l and utilize it.T hese as -pects will be discussed in this ar ticle.[Key words] hig h -int ensity focused ultr aso und;Cavit ation;T hermal effectHIFU 治疗中的空化效应及其应用张 婷综述,李发琪*审校(重庆医科大学生物医学工程系 医学超声工程研究所,省部共建超声医学工程国家重点实验室,重庆 400016)[摘 要] 超声空化效应是高强度聚焦超声(H IF U )治疗中的重要生物学效应之一,在形成凝固性坏死与提高治疗效率等方面起着关键性作用。
声致空化简介
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄｕｃ ｅ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｗｈｅ ｎ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎｇ ａ ｃ ｏ ｕｓ ｔ ｉ ｃ ｗａ ｖ ｅ， ｅ ｓ ｐｅ
相应 于每 一 个 超 声 频 率 ， 这 些 含 气 或 蒸 气 的
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含有 稀薄 蒸 气 的空 穴 的 崩 溃 所 引 起 的 ， 上 述 两 种 现象 统称 为声 致空 化现 象． 我们 知道 ， 液 体是 能承 受 压缩 的 ， 但 经 受 不起 拉伸． 当超 声 波通 过液 体介 质 时 ， 使 液 体 介 质不 断 受到压 缩 和 拉 伸． 如 果 拉 力 足 以破 坏 分 子 的 内聚
㈤
式中， Ｒ 为气 泡 半径 ， ｜ ０ 为液 体介 质 的密 度 ， ｙ为 气
声 致空化 的产生 有赖 于 液体 中有 小气 泡 的存 在． 事实 上 ， 液体 内部 总有 大 量 的极 微 小 的 固体 悬
浮粒 子 吸附着 少 量 的气体 或 蒸气 ； 液、 固边 界 面处
作者简介 ： 严导淦 ， 男， 教授， 主要 从 事 物 理 教学 工 作 ， 研 究 方 向 为 流 体 力 学 ．７ ９ ５ ２ ８ ＠ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
种极 为重 要 的空化 作用 ． 实验表明， 当 液体 中有
超 声波 在作 用 时 ， 液体 中 往 往 出 现 大 量 可 见 的 气
泡， 这仅 是超 声 的去气 效应 ， 而并 非 真正 的空 化作 用． 当声 强增 大 时 ， 液 体 中涌 现 雾 流 ， 这 是 由一 些
超声空化效应
超声空化效应当声波通过液体时, 液体各处的声压会发生周期性的变化,相应地, 液体中的微泡核也会随超声频率发生周期性的振荡。
在低声强下, 气泡的径向振荡受声压控制, 微气泡沿着平衡半径左右振荡多次, 在每一个振荡的微气泡周围将产生辐射压力和微束流。
微束流能在气泡表面附近产生非常高的切变应激力, 使气泡变形甚至破裂, 可导致邻近的细胞或生物大分子受到影响, 产生一定的生物学效应。
这种微泡随声压以其半径为平衡半径做周期性的振荡运动称为稳态空化。
当作用声强增大, 使气泡的振荡幅度可与其平衡尺寸相比拟时, 气泡的振动即转而由其周围媒质的惯性所控制。
空化核在超声场负压相半周期迅速膨胀, 而在正压相半周期又急剧收缩至内爆, 这种空化称作瞬态空化或惯性空化。
瞬态空化时气泡振荡十分猛烈, 最初气泡先是爆炸式地膨胀, 随后又迅速萎陷。
在最后萎陷阶段, 会产生局部高温、高压现象( 泡内部的压力和温度可以达到几百上千个大气压和数千开) , 此外还伴随强大冲击波、高速微射流、自由基的产生[1]。
这些极端的物理条件和化学基团的形成对正常细胞的结构和酶的生物活性有极大的破坏作用, 但同时对肿瘤细胞可进行有效的杀伤。
与稳态空化相比, 瞬态空化除了微气泡发生剧烈的崩溃外, 另一个不同之处在于瞬态空化的产生须具有一定的阈值, 即当超声的声压达到一定值时, 才会引发瞬态空化过程。
研究表明, 在瞬态空化下, 细胞和组织受到生物学损伤的危险性较高。
高强度的压力波会使细胞损伤、破裂、DNA 断裂, 以及血液溶血、组织损伤、出血等[2- 3]。
在超声造影剂微泡加入的情况下, 空化核增多, 空化效应增强, 空化阈值降低。
当然, 影响空化效应的因素很多, 如超声强度和超声频率、液体性质( 如温度、溶解的气体含量、表面张力、液体黏滞度) 等均会对空化效应产生影响。
子宫肌瘤的非手术治疗：超声聚焦刀周凯扬州市妇幼保健院子宫肌瘤的治疗现状1：手术治疗（1）传统的子宫全切除、次全切除、肌瘤剔除（2）小切口子宫全切、次切、肌瘤剔除。
超声介导载药微泡靶向治疗肿瘤的研究进展
超声介导载药微泡靶向治疗肿瘤的研究进展李擎【摘要】超声介导载药微泡靶向药物释放(UTMD)是一种新兴的靶向给药方法,以声学微泡包裹药物后,经局部超声辐照,可实现缓释及靶向给药的双重作用.同时,超声辐照可促进组织细胞内吞作用并产生声孔作用,在不破坏细胞的情况下增加靶组织对药物的摄取.UTMD为治疗肿瘤等疾病提供了一种安全且可有效减少全身不良反应的给药方法.本文对UTMD应用于肿瘤治疗的作用机制、研究及应用进展进行综述.%Ultrasound-targeted drug-loaded microbubbles destruction (UTMD) is a promising strategy for drug delivery. The microbubbles encapsulated drug by phospholipids or block copolymer are long circulating, sustained releasing, and targeted releasing when destroyed by ultrasound irradiation. Ultrasound irradiation also enhances drug absorption in the absence of cell damage by induction endocytosis and pore formation, providing a novel noninvasive and effective therapy for malignant tumor. The mechanism, research and application progresses of UTMD were reviewed in this article.【期刊名称】《中国介入影像与治疗学》【年(卷),期】2012(009)001【总页数】4页(P55-58)【关键词】超声学;靶向治疗;微泡;药物释放系统【作者】李擎【作者单位】中国医科大学附属盛京医院超声科,辽宁沈阳 110004【正文语种】中文【中图分类】TB559;R445超声介导载药微泡靶向药物释放技术（ultrasound－targeted drug－loaded microbubbles destruction，UTMD）是静脉注入载药微泡后，在指定部位行超声辐照，超声波产生惯性空化致体内载药微泡破裂，同时对周围组织产生生物学效应，实现局部释放药物并增加组织对药物的摄取。
应用超声空化效应
可以看出超声 装置测量的数 据中80％示值 误差在10％内， 同时也可看出， 低浓度样品的 示值误差相对 高浓度样品偏 大，这基本符 合现象分析仪 器测量特性
1)超声空化效应对海水样品测量过程中具有现场、实时 的特性，不需过滤等前处理程序，同时多泡声致发光测 量海水中有机污染物还具有不产生二次污染、不产生抑 制产物、操作简便等优点。 (2)超声空化效应作用时间短，释放能量高。在高温条件 下，有利于有机物的裂解和自由基的形成，有利于二次 反应的进行，提高了光化学反应的速率。 (3)超声空化效应作用力度大，对于目前主要水体中的持 久性有机污染物，以及表面活性剂、多氯联苯(PCBs) 和 残留的六六六、DDT农药等有很好的氧化降解作用，通 过检测发光信号，很容易测定水体的TOC值。
超声波是由一系列疏密相间的纵波构成的，当一定强度超声波作用于液体 时。将产生一系列物理和化学效应，即超声空化效应，空化效应主要表现是 在溶液中产生大量空化气泡，空化气泡把声场能量高度集中于体内，最终气 泡会在声场的作用下崩裂，能量迅速释放，在气泡极短的崩溃时间和空化泡 的极小空间内，会产生5 000 K以上高温和大约5．05×108Pa高压，这些就构 成了超声空化效应一多泡声致发光的反应条件，反应条件具体表现在三个不 同的反应区域：(1)空化泡崩溃时内部气相区(2)空化泡界面层区域(3)常温常压 的溶液本体区 空化泡崩溃时产生的瞬时高温、高压的极端物化条件使进入空气泡的水蒸气 在此条件下直接裂解为· H和· OH，· OH又可以结合生成H2O2，高浓度氧化性 物质如· OH和H2O2 对有机物进行氧化降解，溶液中非极性、易挥发、疏水性 物质优先积累于气泡中，因此其主要氧化反应途径为在泡内的自由基氧化 ， 在氧化降解过程中会产生化学发光现象。空化泡气相和常温常压的本体溶液 之间的过渡区域存在气泡内扩散过来的高浓度自由基，因此极性、亲水性、 难挥发性有机物则会在此区域与自由基进行氧化，溶液本体区域同样存在则 一定数量自由基，也会发生自由基氧化降解反应. 总的来说，超声空化效应所产生的超声化学反应体系是很复杂的，但是我们 通过研究空化效应过程中的化学发光现象，避开了对其具体反应原理进行探 究，一致认为多泡声致发光的主要原因是产生· OH和H2O2。
超声空化技术在临床中的应用
超声空化技术在临床中的应用朱新建;朱雪茹;吴若愚;吴宝明【摘要】基于空化物理效应及空化泡辐射声信号光谱分析的超声空化是一种新兴的技术,它与相关造影剂的联合使用在临床中具有安全、高效和可再生的优势,特别是在计划治疗和监控治疗中存在着巨大潜力.本文对超声空化技术在临床诊断、溶栓、治疗和止血等方面做一综述,并对其在临床医学中的发展进行了展望.%Ultrasonic cavitation technology is an emerging technology in biomedicine based on physical effects of cavitation and the spectral analysis of the acoustic signal radiated by the cavitating microbubbles.With the cooperation of the related contrastagents,ultrasonic cavitation technology has the advantages ofsafety,efficacy and reproducibility in clinical medicine,especially in treatment plan and monitor.The description of ultrasonic cavitation technology in clinical diagnosis,thrombolysis,treatment and hemostasis is reviewed in this paper.Furthermore,an expectation is also made about its use in clinical medicine.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】5页(P106-110)【关键词】超声空化;超声微泡;空化成像;声信号;溶栓;止血【作者】朱新建;朱雪茹;吴若愚;吴宝明【作者单位】第三军医大学大坪医院野战外科研究所创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆400042;第三军医大学大坪医院野战外科研究所创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆400042;重庆大学通信工程学院,重庆400044;第三军医大学大坪医院野战外科研究所创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆400042;第三军医大学大坪医院野战外科研究所创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆400042【正文语种】中文【中图分类】R318.04所谓超声空化是指液体中的微小泡核在超声波作用下被激发，体积经历振荡、压缩、膨胀和崩溃闭合等一系列动力学过程。
低强度超声联合微泡的声空化效应介导大鼠C6胶质瘤细胞凋亡的研究
Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｓ ｉ ｎ Ａｐ ｏ ｐ ｔ ｏ ｓ ｉ ｓ Ｏ ｆ Ｒａ ｔ Ｃ６ Ｇｌ ｉ ｏ ｍａ Ｃｅ ｌ ｌ ｓ
Ｗｕ Ｘｉ ａ ｏ ｈｕ ｉ ， Ｔａ ｏ Ｙｕ ｃ ｈ ｕａ ｎ， Ｗａ ｎｇ Ｆｅ ｎｇ ｅ ｔ ａ ｌ
ｗｉ ｔ ｈ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｌ ｌ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｏ ｐ ｔ ｏ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｒ ａ ｔ Ｃ６ ｇ ｌ ｉ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ． Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ Ｒａ ｔ Ｃ ６ ｇ ｌ ｉ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ＬＩ ＵＳ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｉ ｎ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ６ ｇ ｌ ｉ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｍ ＴＴ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｉ —
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｏｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔｏ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｃ ａ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ｏ ｗ－ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ（ Ｌ Ｉ ＵＳ ） ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ
电 镜 观 察 细 胞 超 微 结 构 变 化 。结 果 细 胞 生 长抑 制 率 随 超 声 辐 照 强 度 的 增 强 而 增 加 ； ０ ． ７ Ｗ／ ｃ ｍ２ 超 声 辐 照 后 细 胞 凋 亡 率最高 ， 为（ １ ７ ． ０ ３ ±１ ． ９ ４ ） ， 凋 亡 峰 出 现在 Ｇ。 ／ Ｇ。 峰前 且 明 显 ， 细胞生长受阻于 Ｇ ／ Ｓ期 ； 透 射 电镜 观 察辐 照组 细胞 可 见 凋 亡 各 阶 段 的典 型 改 变 ； 扫 描 电 镜 示 辐 照 组 细 胞 膜 有 穿 孔 现 象 。 结 论 低 强 度 超 声 辐 照 及 联 合 微 泡 所 产 生 的 声 空 化 效 应可诱导 Ｃ ｅ 胶质瘤细胞凋亡 。 关键词 ： 低 频超声 ； 微泡 ； 声空化效应 ； 细胞 凋 亡 ； 细 胞 增 殖
超声空化效应在治疗领域中的研究进展
超声空化效应在治疗领域中的研究进展钟渝;刘政【摘要】近年来,超声空化效应已成为医学界的研究热点,其在基因治疗、药物传递、溶栓及肿瘤治疗等领域应用前景广阔,未来有望成为一种新的安全、无创的治疗手段.本文就超声空化效应在治疗领域中的研究进展综述如下.【期刊名称】《临床超声医学杂志》【年(卷),期】2016(018)004【总页数】3页(P256-258)【关键词】超声空化;治疗;微泡;造影剂【作者】钟渝;刘政【作者单位】400020重庆市,中国人民解放军第三二四医院肾内科;第三军医大学新桥医院超声科【正文语种】中文【中图分类】R445.1近年来，随着对超声应用基础研究的深入，超声空化效应越来越受到重视，其在药物传递、基因治疗、溶栓及肿瘤治疗方面均显示有广阔的应用前景，有望发展为一种全新的安全、高效、简单的无创治疗手段。
本文就超声空化效应在治疗领域中的研究进展综述如下。
一、超声空化效应的发生及物理机制空化效应是超声的一种重要物理效应，是指液体中的微小气泡在超声作用下发生震荡、膨胀、收缩及内爆等一系列动力学过程，而微小气泡爆炸的瞬间气泡内能量快速释放，导致发光、高温、高压、放电及微射流等极端物理现象［1］。
空化效应可分为稳态空化和瞬态空化［2］，稳态空化是指微气泡在低声压下产生对称性压缩和膨胀，气泡直径保持相对恒定而不破裂；瞬态空化则是指微气泡在高声压下产生不对称压缩和膨胀，最终发生破裂崩溃［3］，该作用非常剧烈，当气泡体积缩小到极点时可产生数千度的高温、高压现象，并伴随冲击波、微束流和自由基的产生。
这种剧烈的物化反应可导致组织损伤，表现为明显增强细胞膜的通透性，诱发内皮细胞间隙增宽、损伤，DNA断裂，最终导致微血管破裂、溶血、出血及血栓形成［4］。
空化效应是一种阈效应，超声空化阈值与液体中微气泡（即空化核）的存在、数量及浓度密切相关［5］。
超声微泡造影剂作为人造空化核进入机体后可显著增强空化效应，其机制主要有以下两方面：①增加外源性空化核数量，进而增加空化效应的强度；②降低超声的空化阈值。
超声空化的消极作用及应用
超声空化的消极作用及应用
由于声空化现象产生气泡的非线性振动以及它们破灭时产生爆破压力，所以伴随空化现象能产生许多物理和化学效应。
这些效应有消极方面的作用，但也有在工程技术中得到应用的方面。
如舰船用的高速旋转的螺旋桨桨叶的表面，常受到空化产生的压力打击作用，"腐蚀"成一些斑痕。
空化严重时，大量气泡的出现会影响螺旋桨的推力。
在民用工业中，空化"腐蚀"会损坏管道和器件。
然而，利用空化产生的激波打击作用，或气泡闭合的局部高温可以在工业中得到有益的利用。
如超声清洗，就是利用声波复杂构造异形的孔道，借助超声空化能对放在洗涤剂中的机件微型机件清洗;也可在锅炉中进行超声除垢和防水垢沉积;还可利用空化对药剂生产过程进行乳化，在工业上制备油一水之类混合溶液的乳剂;进行超声焊接(破坏金属表面氧化层，促金属焊接);利用超声空化促进某些化学反应过程;打破植物细壁，促进化学成分向溶剂中溶解，提高化学成分提出率等应用。
超声空化效应在治疗领域中的研究进展
３１ 超 声 空化 在 高 强 度 聚 焦 超 声 （ ＩＵ 技 术 中 的 ． ＨＦ ）
作用 ＨＦ ＩＵ无 创外 科 于近 些年 来 迅 速发 展 并被 国
声 医学 、 化学 的迅速 兴 起使 超声 空 化成 为 治疗 领 声
有利于 ＨＦ ＩＵ治 疗 。 究表 明 ， 研 空化 作用 产生 的局部 高 温 高压 及伴 随的强 大 冲击 波 、 微射 流 等极 端 物 理
现象 ， 不仅 对 肿瘤 细 胞 的结 构和 功 能产 生强 大 的机 械 破 坏 作 用 ， 接 促 进 癌 细胞 的 崩解 ， 且 空 化 引 直 而 发 的机械 振 动使 癌 细胞 膜结 构 受损 ． 致癌 细 胞 膜 导
国际医学放射学杂志 ＩｔＪＭｅ ａｉ ０ １Ｊｌ ４４：６ — ６ ｎ ｄ Ｒ ｄｏ ２ １ ｕ； （） ４ ３６ １ ３ ３
超声空化效应在治疗领域 中的研究进展
Ａｄ ａ ｃ ｓ ｆｔ ｅ ａ ｅ ｔｃｕ ｔ ａ ｏ ｎ ａ ｉａ ｉ ｎ ｖ ｎ ｅ ｒ ｐ ｕ ｉ ｌｒ ｓ ｕ ｄ ｃ ｖ ｔ ｔＯ ｏ ｈ
加 快其 结 合 速度 ， 又可 使更 多 微泡 进 入血 栓 内部 并
在 超声 作 用下 进 一 步发 生 “ 内爆破 ” 从 而 发挥 更 大 ， 的助溶 作用［ 。 １ ３ 】
目前，应 用超 声 联合微 泡 治疗 血栓 需要 解决 的
问题是【： ①对 比剂介入治疗性超声助溶的优化条 ４ １ 件是什么 ， 微泡如何靶 向结合血栓 ？② 能否将诊断
对 溶 栓 剂 的助 溶 作 用 ．而 且 不用 溶 栓 剂 单 与 超 声 联 合 应 用 也 有 明 显 的 溶 栓效 果 ，且 不 造 成 周 围组
对声空化效应的应用综述
对声空化效应的应用综述/h1 ----本站首页免费课件免费试题整册教案教育资讯计划总结英语角幼儿教育文书写作海量教案免费论文网站地图设为首页收藏本站语文科数学科英语科政治科物理科化学科地理科历史科生物科中考备战高考备战高考试题中考试题教学论文作文园地教学论文经济论文理工论文管理论文法律论文行政论文艺术论文医学论文文史论文农科论文英语论文课程改革教育法规教育管理家长频道您现在的位置：3edu教育网免费论文理工论文化学与化工论文正文3edu教育网,百万资源,完全免费,无需注册,天天更新！对声空化效应的应用综述1.声空化和海洋生物搁浅为了更好的侦测潜艇等,海军自20世纪60年以来就开始使用主动声纳(原理见图9)。
中频声纳频率为1~10kHz;低频声纳频率小于1kHz。
主动声纳的主要原理是首先由声纳发射出探测信号,然后通过接收探测信号遇到物体反射回来的反射波对目标进行分析(例如类型、位置和形状等)。
为了增加探测的距离,一般主动声纳的功率都比较大。
声纳对于海洋动物的影响是多方面的,比如可能会引起海洋生物的恐慌和干扰其回声定位系统等。
这里主要讲述的是与声空化相关的效应。
近些年来,人们发现很多的海洋生物(主要是鲸鱼和海豚等)搁浅事件与海军的军事演习在时间和空间上有着很强的关联。
2002年9月24日,有10个国家参与的北大西洋公约组织的代号为“NeoTapon2012”的国际海军演习在西班牙加那利群岛(CanaryIslands)附近进行。
在使用主动声纳4小时后,演习地点附近发现有14头不同种类的海洋生物搁浅(图10)。
随后,科学家通过解剖搁浅的海洋生物尸体(图11)指出海军演习过程中使用的声纳可能是造成此事件的罪魁祸首。
在搁浅的海洋动物体内(尤其是肝脏),发现了大量的不同尺度的空泡(图11)。
在局部部位,空泡体积甚至占到总体积的90%。
一些微小空泡(直径在50~750m之间)的存在可能导致海洋生物的肝脏组织被压缩,血管膨胀,局部出血和严重的细胞坏死等。
超声清洗过程环境压力对声空化效应的影响
超声清洗过程环境压力对声空化效应的影响吴强;姚澄;朱昌平;韩庆邦【摘要】在不同深度条件下的水下构建物超声清洗中,声空化是重要的源动力之一.为探明水下环境压力对声空化的影响,本文基于数值计算的方法,通过对超声波作用下气泡动力学的研究,讨论了环境压力对空化泡溃灭时的气泡最大半径、释放能量以及溃灭功率等因素的影响.结果表明:空化泡最大半径与环境压力在一定范围内呈近似线性关系;随着环境压力增大,空化泡释放能量和溃灭功率均显著减小,且两者在变化趋势和变化幅度上几乎一致;当环境压力大于声压幅值时,空化泡的最大半径、内部压强、内部温度与释放能量均远低于空化发生在环境压力小于声压幅值时的情形.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2015(034)005【总页数】7页(P391-397)【关键词】超声清洗;环境压力;最大半径;释放能量;溃灭功率【作者】吴强;姚澄;朱昌平;韩庆邦【作者单位】河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州 213022;河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州 213022;河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州 213022;河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州 213022【正文语种】中文【中图分类】TB559;O426.4超声空化是强超声在液体媒质中引起的一种特有的物理现象，它往往伴随有高温、高压、冲击波、微射流、发光甚至放电等极端现象和效应的产生［1-2］。
这些特殊效应使得超声波在物体清洗方面有着突出表现。
现有的对小型器件的超声清洗技术已得到广泛应用，但利用功率超声在深水域实现对大型构建物清洗（如大坝、水闸的探伤性清洗）尚不多见，其难度主要在于深水环境下发生空化的条件更为严苛，空化机理更加复杂，实现难度也更大。
因此，探究水下环境尤其是变化压力环境下空化泡的动力学行为对声空化效应的影响很有必要。
超声能量应用机理及其声空化研究
超声能量应用机理及其声空化研究沈建中（中国科学院声学研究所，100080）1 引言声波作为一种信号，可以是携带信息的载体。
声波作为一种机械运动，可以是携带能量的载体。
声波作为一种物质运动形式，可以与其它物质与运动方式产生相互作用，成为处理信号的载体。
因此，超声波的应用大致涉及到上述三个方面。
超声波能量的利用是超声应用的一大分支。
应用声的能量时通常使用高声强的声波。
当超声功率密度足够大时，能够在常温常压的环境条件下在传导介质中产生局部的、短促的、极大的高温、高压、高强电场的极端物理环境，在液体中还会产生所谓的“声空化（Acoustic Cavitation）效应”，从而引发许多力学、物理、化学、生物等等效应。
高声强声波的能量能够改变物质的结构、状态、功能、或加速这些改变的过程。
研究如何利用超声波能量的学科称为声能学，通常也称为功率超声。
功率超声有极其广泛的应用。
功率超声的应用领域已经扩展和渗透到机械、材料、石油、化工、纺织、医药、食品等几乎所有工业部门以及农业、生物、环保、国防、空间技术、科学研究、日常生活等领域，用在其它技术难以实现或效率很低的场合。
声作为能量载体的研究和应用与许多学科发生交叉，它是涉及学科领域最广的声学研究领域[1]。
功率超声是当前超声学中一个相当活跃的领域。
超声能量的应用越来越得到人们的重视，其应用的领域越来越广阔，并日益显示出其特殊的优点和十分有特色的功能。
常常能够解决用其它技术不能解决或解决得不好的问题。
随着功率超声应用的拓展，涌现出许多新的分支。
或者因为这些新应用的巨大成功、或者因为这些新应用的重要性、或者两者兼而有之，这些新的分支成为一些相对独立的研究领域，例如声化学(Sonochemistry)、超声医疗等。
功率超声应用的飞速扩展，对于应用机理和物理基础的研究提出了迫切的需求。
在功率超声应用中涉及到的系统的总功率，大的到几百千瓦、小的只有零点几瓦。
超声能量的应用方式也五花八门，相应地，其应用机理也涉及到许多不同的领域。
高强度聚焦超声空化效应的研究进展
综 述高强度聚焦超声空化效应的研究进展刘春梅(综述) 李发琪 王智彪(审校)摘 要 高强度聚焦超声(HIFU)是一种新兴的非侵入性局部治疗技术,对HIFU的生物学效应之一 空化效应的研究较少。
本文就空化效应在HIFU治疗中的应用,HIFU空化效应的预测和检测,以及HIFU空化效应的调节和控制作一综述。
关键词 高强度聚焦超声;空化效应Advancement in cavitational effects of high intensity focused ultrasoundLiu Chun mei,Li Faqi,Wang ZhibiaoDepartment of Biomedical Engineering,Institu te of U l trasonic Engineering in Medicine,Chongqing Medical University,Chongqing400016,ChinaABSTRACT High intensity focused ultrasound(HIFU)is a promising non-invasion treatment technique.Little research has been done in cavitational effects which is one of the biological effects of HIFU.This review will be addressed in the application of cavita-tional effects in HIFU treatment,prediction and detection of HIFU cavitational effects and regulation and manipulation of HIFU cavitat-ional effects.KEY WORDS High intensity focused ultrasound;Cavi tational effects高强度聚焦超声(hi gh i ntensity focused ul trasound,HIFU)技术是一发展迅速的无创治疗技术。
研究声空化的频率效应中不容忽视的问题
黄东平‘ 朱 昌平 。 ＇ 冯 若 王 耀俊 许 坚毅 张 墙 ： 荆 州 师范学 院 ‘ 荆 州 。 （ ， ４ ４ ０ ； 南 京大 学近 代 声 学 国家 重 点实验 室 ３ １０
２３２ ） １０ ２
ＨＵＡＮＧ ｎ ｐｎ ‘ ＺＨＵ ａ ｇ ｉｇ ‘ Ｄｏ ｇ ｉｇ Ｃｈ ｎ ｐ ｎ Ｔｅ ｃ ｅ Ｃｏ ｌ ｇ ａｈｒ ｌ ｅ ｅ Ｆ ＮＧ Ｒｕ Ｅ ｏ
１ 实 验 实 验装置 如图 】 示、 由 ｌ ＇ ３ ５ ｔ－ ２ Ｂ ｌ３ 函数 发生 器提供 电信号 ，经 ＥＮ 一５ ０ Ｉ ０Ａ 型珑放 后 激励 ｌ ４ＭＨ 的 Ｐ Ｔ压 电换 能 ｚ ０ ｚ
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研究声空化 的频率效应 中不容忽视 的问题
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声波空化效应
声波空化效应
嘿，朋友们！今天咱来聊聊声波空化效应这个神奇的玩意儿。
你们知道吗，声波空化效应就像是一场微观世界里的奇妙冒险！想象一下，在水里有无数微小的泡泡，它们在声波的作用下，一会儿出现，一会儿消失，就像一群调皮的小精灵在玩捉迷藏。
这些小小的泡泡可别小瞧了它们，当它们破裂的瞬间，会产生巨大的能量呢！就好像是小小的鞭炮，虽然个头不大，但是爆发力惊人。
比如说在清洗一些精密仪器的时候，利用声波空化效应，那些藏在角落里的污垢就无处可逃啦，被这些小泡泡们一炸，就乖乖地出来了。
再比如在医学领域，声波空化效应也大显身手呢！它可以帮助药物更好地进入细胞，就像是给药物装上了翅膀，带着它们准确地飞到需要的地方。
这多厉害呀！难道不是吗？
还有啊，在一些工业生产中，声波空化效应能加速化学反应的进行，让整个过程变得更加高效。
就好像给化学反应这个大机器加了一把劲，让它跑得更快更稳。
你说这声波空化效应是不是特别神奇？它就像一个隐藏在我们身边的魔法，默默地发挥着作用。
我们每天可能都在享受着它带来的好处，却不一定意识到它的存在。
它就像是一个低调的英雄，不声不响地为我们解决着各种难题。
无论是让我们的生活更加便捷，还是推动科学技术的发展，声波空化效应都
功不可没啊！
所以啊，我们可不能小看了这些看似微不足道的现象。
它们往往蕴含着巨大的潜力和价值，只要我们善于发现和利用，就能让它们为我们创造出更多的美好和奇迹。
朋友们，让我们一起为声波空化效应点个赞吧！它真的是太了不起啦！。
声空化物理
声空化物理
声空化是指在液体中，由于螺旋桨的高速旋转或高声强声波的负压半周期等原因，导致局部压力降低，从而在微小的气体核周围形成气泡或空腔的现象。
这些气泡称为空化气泡，它们随声压变化作强烈的生长和更加强烈的闭合运动，最后形成崩溃，导致局部区域的高温、高压，并伴随有空化噪声。
声空化会产生一系列的物理和化学效应，例如促进化学反应、杀菌、细胞破碎等。
在声空化过程中，气泡的强烈爆破会产生极端条件，如瞬间高温、高压和自由基的产生。
这些极端条件可以促进许多化学反应的发生，例如污染物的氧化、脱硫、聚合等。
同时，声空化还可以产生强烈的机械效应，如高速微射流、流动电流和剪切力等，这些机械效应可以促进物理和机械过程的发生，例如颗粒破碎、乳化、均质化等。
在适当的条件下，声空化甚至可以产生光，这种现象被称为声致发光。
此外，声空化的纯化学效应随着频率的增加而适度增强，而机械效应则与频率呈现反比的强关系。
总的来说，声空化是一种重要的物理现象，它在超声化学、工业清洗、医疗等领域有着广泛的应用。
更多信息可以查阅相关领域的书籍或文献，以深入了解声空化物理的原理和应用。
超声空化效应在治疗领域中的研究进展
超声空化效应在治疗领域中的研究进展
王磊;邱逦
【期刊名称】《国际医学放射学杂志》
【年(卷),期】2011(34)4
【摘要】近年来,随着超声技术在医疗领域的广泛应用及微泡对比剂研制的进展,超声联合微泡技术作为一种安全、高效、操作简单,且具有一定靶向性的无创治疗手段,在高强度聚焦超声(HIFU)、药物传递、基因治疗、超声溶栓术、肿瘤治疗方面显示了巨大的应用潜力.就超声空化效应的治疗机制及应用予以综述.
【总页数】3页(P364-366)
【作者】王磊;邱逦
【作者单位】610041 成都,四川大学华西医院超声科;610041 成都,四川大学华西医院超声科
【正文语种】中文
【相关文献】
1.超声空化效应在治疗领域中的研究进展 [J], 钟渝;刘政
2.光子引导的光声流效应在根管治疗术中的研究进展 [J], 何新宇;彭丽莉;王众
3.烟草及其有效成分在多领域中的应用与研究进展 [J], 赵云彤;董清山;范书华;王艳;解国庆;时新瑞;邵广忠
4.缺血后适应在急性心肌梗死患者介入治疗中的研究进展 [J], 张文艳
5.缺血后适应在急性心肌梗死介入治疗中的临床研究进展 [J], 牟凡
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对声空化效应的应用综述
1.声空化和海洋生物搁浅为了更好的侦测潜艇等,海军自20世纪60年以来就开始使用主动声纳(原理见图9)。
中频声纳频率为1~10kHz;低频声纳频率小于1kHz。
主动声纳的主要原理是首先由声纳发射出探测信号,然后通过接收探测信号遇到物体反射回来的反射波对目标进行分析(例如类型、位置和形状等)。
为了增加探测的距离,一般主动声纳的功率都比较大。
声纳对于海洋动物的影响是多方面的,比如可能会引起海洋生物的恐慌和干扰其回声定位系统等。
这里主要讲述的是与声空化相关的效应。
近些年来,人们发现很多的海洋生物(主要是鲸鱼和海豚等)搁浅事件与海军的军事演习在时间和空间上有着很强的关联。
2002年9月24日,有10个国家参与的北大西洋公约组织的代号为“NeoTapon2012”的国际海军演习在西班牙加那利群岛(CanaryIslands)附近进行。
在使用主动声纳4小时后,演习地点附近发现有14头不同种类的海洋生物搁浅(图10)。
随后,科学家通过解剖搁浅的海洋生物尸体(图11)指出海军演习过程中使用的声纳可能是造成此事件的罪魁祸首。
在搁浅的海洋动物体内(尤其是肝脏),发现了大量的不同尺度的空泡(图11)。
在局部部位,空泡体积甚至占到总体积的90%。
一些微小空泡(直径在50~750m之间)的存在可能导致海洋生物的肝脏组织被压缩,血管膨胀,局部出血和严重的细胞坏死等。
那么这些不正常的空泡到底是从哪里来的呢?这些空泡又是如何影响鲸鱼等海洋生物的正常活动呢?学术界有两种解释:第一种解释认为鲸鱼受到声纳的噪音等惊吓,快速浮上水面造成类似于潜水病的症状。
但近年来的一些后续研究并不支持此观点。
在一次测试中,科学家给一头突吻鲸贴上了“标签”,并跟踪其在声纳使用过程中的行为。
实验表明,该鲸鱼缓慢下潜,然后停止其进食活动,远离声源,并最终浮上水面。
这与之前科学家所推测的鲸鱼会在声呐的干扰下快速浮出水面并不相符。
另一种解释认为搁浅可能跟空泡在含有高饱和度气体的环境中和高功率的声场作用下的增长有关。
人们很早就发现在声场的作
用下,由于在空泡与周围流体之间存在质量的传递,空泡会缓慢的增长(图12)或缩小。
经过几代人不懈的努力,这方面的理论已被逐渐完善,其理论预测值与实验测量值基本吻合,已被学术界广泛的认可和接受。
对于固定的频率和特定大小的空泡,声场的强度存在一个阈值。
当声场强度高于此阈值时,空泡增长;当声场的强度低于此阈值时,空泡缩小。
通常,为了使探测距离更远,主动声纳的功率远高于此阈值。
当周围的流体中的气体处于过饱和状态时,空泡的增长速度将显着加快。
理论推测,在深海动物中,氮气在组织中的过饱和度将达到300%。
在这样高的过饱和度环境中,在声纳的作用下极可能激发空泡的迅速增长和振荡。
空泡振荡过程中产生的强大的破坏力可以造成海洋生物内部组织的损伤(图11),最终导致海洋生物搁浅的悲剧。
尽管获取上述理论的直接证据是非常困难的,但科学家通过设计一套体外的实验对此问题进行了研究。
结果显示,在动物组织中气体保持一定的高饱和度的条件下,声波的存在对于空泡的增长有决定性的影响,能大大促进其生长。
由于海洋生物在声纳作用下搁浅的问题非常发杂,很难进行直接的实验去验证上述学术假说,因此其真正的原因至今仍是一个谜,学术界仍存在争论,尚无普遍接受的观点。
2.利用空化效应的碳纳米管切割技术碳纳米管(图13)是一种圆柱形中空的纳米结构,是碳元素的一种同素异形体(即相同元素组成,但不同形态的单质)。
碳纳米管自1991年被发现以来,由于其超常的强度,良好的柔韧性,高熔点等独特的性质引起了学术界的广泛关注。
例如,2012年10月29日,IBM的研究人员宣称采用主流半导体工艺第一次将一万多个碳纳米管制作的晶体管精确地放置在了一颗芯片内,并通过了可行性测试,迈出了纳米材料取代硅的第一步。
工业生产出来的碳纳米管的微观特性(如长度和直径等)参差不齐,需要进一步的处理(如切割等)。
由于碳纳米管的直径很小(一般在1~20nm范围),传统的切割工艺在这样小的尺度下已无用武之地。
近年来,声空化技术逐渐用于对碳纳米管簇进行切割。
在声场(一般为20kHz的低频超声)的作用下,溶液中的空泡(其直径约为几十微米大小)附近的压力场发生剧烈变化,从而引起空泡的振荡。
由于微米尺度的空泡通常是球
形的,空泡的振荡方式主要是径向的(即空泡中心到空泡边缘的方向),在空泡附近形成了一个来回振荡的速度场,对处于其中的碳纳米管产生作用力,从而使空泡附近的碳纳米管被切割。
不同长度的碳纳米管在空泡产生的流场下的动力学行为有显着区别(图14):短碳纳米管:在空泡流场的作用下会发生旋转,长度的方向与空泡的径向一致。
由于在碳纳米管的两端的速度场不同,离空泡较近的一端速度比离空泡较远的一端大。
碳纳米管在该流场的作用下不断的伸缩,从而导致最终被切断。
长碳纳米管:在空泡流场的作用下,其长度方向与空泡的切线方向一致。
由于流场的作用,碳纳米管被压曲,从而导致断裂。
上述两种不同的作用机理将导致不同长度的碳纳米管在相同声场参数的作用下被切割的速率不同。
通过对声场的参数和其作用时间的调节,采用这种技术可以从宏观上控制碳纳米管簇(统计意义上)的长度等参数。
该项技术仍在进一步研发和完善中。
3.结束语由于篇幅所限,本文仅从声空化众多应用中选取三例做简要介绍。
近些年来,基于声空化效应的医学治疗(如采用基因传递和药物传输方法治疗肿瘤)等领域逐渐成为热点,并且已取得一定的成果。
这些崭新的领域的出现也为声空化这一传统领域的研究增添了新的活力和动力。