
- •Оглавление
- •Часть I. Теоретические основы акустики 8
- •Глава 1. Немного истории 8
- •Глава 3. Ультразвук и его свойства 66
- •Часть II. Ультразвуковая аппаратура 115
- •Глава 1. Введение в ультразвуковую аппаратуру 115
- •Глава 2. Схемы и характеристики аппаратуры 136
- •Глава 3. Алгоритм обработки изображений при уз-диагностике 188
- •Часть III. Применение ультразвука 218
- •Глава 1. Применение ультразвука в промышленности 218
- •Глава 2. Применение ультразвука в медицине 246
- •Глава 3. Применение ультразвука в фармации 263
- •Вступление
- •Часть I. Теоретические основы акустики Глава 1. Немного истории
- •1.1. Открытия в области звуковых колебаний
- •1.2. Рождение ультразвука
- •Глава 2. Волны и колебания
- •2.1. Колебания
- •2.1.1. Периодическое движение
- •2.1.2. Свободные колебания
- •2.1.3. Маятник; кинематика его колебаний
- •2.1.4. Гармоническое колебание. Частота
- •2.1.5. Динамика гармонических колебаний
- •2.1.6. Период
- •2.1.7. Сдвиг фаз
- •2.1.8. Вынужденные колебания
- •2.1.9. Резонанс
- •2.2. Волны
- •2.2.1. Поперечные волны в шнуре
- •2.2.2. Продольные волны в столбе воздуха
- •2.2.3. Звуковые колебания
- •2.2.4. Музыкальный тон. Громкость и высота тона
- •2.2.5. Акустический резонанс
- •2.2.6. Шумы
- •2.2.7. Волны на поверхности жидкости
- •2.2.8. Скорость распространения волн
- •2.2.9. Радиолокация, гидроакустическая локация и звукометрия
- •2.2.10. Отражение волн
- •2.2.11. Отражение плоских волн
- •2.2.12. Перенос энергии волнами
- •2.3. Звук и его характеристики
- •2.3.1 Звуковые колебания
- •2.3.2. Высота звука
- •2.3.3. Громкость звука
- •2.3.4. Тембр звука
- •2.3.5. Восприятие созвучий
- •2.3.6. Устройство уха. Резонансная теория Гельмгольца
- •Глава 3. Ультразвук и его свойства
- •3.1. Что такое ультразвук
- •3.1.1 Характеристика ультразвука
- •3.1.2. Ультразвук как упругие волны
- •3.1.3. Специфические особенности ультразвука
- •3.2. Скорость звука
- •3.2.1. Измерение скорости звука
- •3.2.2. Дисперсия
- •3.2.3. Эффект Доплера в акустике
- •3.3. Ослабление звука с расстоянием
- •3.3.1. Ослабление звука для сферических волн
- •3.3.2. Поглощение звука
- •3.3.3. Коэффициент поглощения звука
- •3.3.4. Коэффициент поглощения ультразвука в воздухе.
- •3.3.5. Молекулярное поглощение и дисперсия ультразвука
- •3.3.6. Физический механизм молекулярного поглощения
- •3.4. Дифракция и интерференция
- •3.4.1. Понятие Дифракции
- •3.4.2. Интерференция звука
- •3.4.3. Акустооптическая дифракция
- •3.4.4. Дифракция света на ультразвуке в анизотропной среде
- •3.4.5. Применение на практике акустооптической дифракции
- •Часть II. Ультразвуковая аппаратура Глава 1. Введение в ультразвуковую аппаратуру
- •1.1. Обзор мировой ситуации
- •1.2. Действующие факторы и особенности ультразвукового воздействия
- •1.3. Общие требования к ультразвуковым аппаратам
- •Глава 2. Схемы и характеристики аппаратуры
- •2.1. Ультразвуковые колебательные системы
- •2.1.1. Общая характеристика
- •2.1.2. Ультразвуковые преобразователи
- •2.1.3. Согласование преобразователей со средой
- •2.1.4. Конструкция колебательной системы
- •2.1.5. Рабочие инструменты, соединения и опоры
- •2.2. Генераторы ультразвуковых колебаний
- •2.2.1. Общая характеристика
- •2.2.2. Ультразвуковые генераторы с независимым возбуждением
- •2.2.3. Генераторы с самовозбуждением
- •2.2.4. Генераторы с автоподстройкой частоты
- •2.3. Конструкции многофункциональных аппаратов
- •2.3.1. Многофункциональный аппарат для индивидульного потребителя
- •2.3.2. Многофункциональный аппарат мощностью 40 вт (миксер "алёна")
- •2.3.3. Многофункциональный ультразвуковой аппарат мощностью 160 вт. (электронный фитомиксер "алёна")
- •2.3.4. Многофункциональный аппарат мощностью 400 вт ("сонатор - 22/04 - 01")
- •Глава 3. Алгоритм обработки изображений при уз-диагностике
- •3.1. Общая характеристика
- •3.1.1. История
- •3.1.2. Биофизика ультразвука
- •3.1.3. Лучевая безопасность ультразвукового исследования
- •3.1.4. Общая схема ультразвукового аппарата.
- •3.2. Методы и алгоритмы обработки изображений
- •3.2.1. Принципы обработки
- •3.2.2. Линейное контрастирование
- •3.2.3. Пороговая обработка
- •3.2.4. Алгоритмы линейной фильтрации изображений
- •3.2.5. Медианный фильтр
- •3.2.6. Выделение контуров
- •3.2.7. Градиентный метод
- •3.2.8. Метод активных контуров
- •3.3. Пример ультразвуковой диагностики
- •3.3.1. Методика ультразвуковой ангиографии печени
- •3.3.2. Техника проведения ультразвуковой ангиографии печени
- •3.3.3. Ультразвуковая картина печени при гепатите
- •3.3.4. Ультразвуковая диагностика острого гепатита
- •3.3.5. Ультразвуковая диагностика хронического гепатита
- •1.1.2. Ультразвуковая обработка молока
- •1.1.3. Интенсификация процессов приготовления сыров
- •1.1.4. Применение ультразвука при приготовлении соков
- •1.1.5. Применение ультразвука в сельском хозяйстве
- •1.1.6. Ультразвуковое снятие заусенцев
- •1.1.7. Ультразвуковая дегазация жидкостей
- •1.1.8. Ультразвуковая мойка и очистка
- •1.2. Применение ультразвуковых многофункциональных аппаратов для обработки твердых тел
- •1.2.1. Общая характеристика
- •1.2.1. Ультразвуковая размерная обработка
- •1.2.2. Соединение порлимерных материалов под действием ультразвука
- •Глава 2. Применение ультразвука в медицине
- •2.1. Диагностика
- •2.1.1. Принципы уз-диагностики
- •2.1.3. Акушерство
- •2.1.4. Офтальмология
- •2.1.5. Исследование внутренних органов
- •2.1.6. Приповерхносные и наружные органы
- •2.1.7. Кардиология
- •2.1.8. Неврология
- •2.1.9. Использование эффекта Доплера в диагностике
- •2.2. Применение ультразвука в терапии и хирургии
- •2.2.1. Принципы применения уз в терапии и хирургии
- •2.2.2. Нагрев
- •2.2.3. Увеличение растяжимости коллагенсодержащих тканей
- •2.2.4. Повышение подвижности суставов
- •2.2.5. Болеутоляющее действие
- •2.2.6. Изменения кровотока
- •2.2.7. Уменьшение мышечного спазма
- •2.2.8. Хирургия с помощью фокусированного ультразвука
- •2.2.9. Ускорение регенерации тканей
- •2.2.10. Лечение трофических язв
- •2.2.11. Ускорение рассасывания отеков
- •2.2.12. Заживление переломов
- •2.2.13. Ультразвук и косметика
- •2.3. Ультразвук в стоматологии
- •2.3.1. История
- •2.3.2. Пародонтология
- •2.3.3. Эндодонтия
- •2.3.4. Хирургия
- •2.3.5. Ультазвуковая терапия
- •2.3.6. Профилактика и гигиена
- •2.3.7. Дезинфекция и очистка
- •Глава 3. Применение ультразвука в фармации
- •3.1. Обработка растворов
- •3.1.1. Ускорение процессов растворения
- •3.1.2. Приготовление эмульсий
- •3.1.3. Ультразвуковая стерилизация жидких сред
- •3.2. Обработка природного сырья
- •3.2.1. Ускорение процессов экстрагирования лекарственного сырья
- •3.2.2. Ультразвуковое диспергирование и приготовление суспензий
- •Заключение
- •Список использованной литературы
2.3.6. Профилактика и гигиена
Cпециалисты нaшeй клиники уже давно знакомы с профилактической очисткой зубов от стойких отложений с помощью аэродинамического устройства Air-Flow. В этом приборе очень эффективно используется сила ультразвуковой энергии, подаваемая совместно с абразивной суспензией на зуб. И как результат такого взаимодействия двух процессов – повышение асептических свойств, высокая эффективность, сокращение времени процедуры и меньшее поражение твердых тканей зуба абразивной составляющей очищающего препарата.
Из индивидуальных гигиенических средств наиболее актуальных сегодня непременно нужно отметить быстрое продвижение ультразвуковых зубных щеток.
2.3.7. Дезинфекция и очистка
Уникальные свойства ультразвуковых колебаний, возбуждающих интенсивную механическую вибрацию, и губительное действие ультразвука на микроорганизмы не могли быть не замеченными разработчиками медицинского оборудования. Ни один стоматологический кабинет в "Президент клиник" не обходится без ультразвуковых ванн, предназначенных для очистки и дезинфекционной обработки мелкого и крупного инструментария перед стерилизацией.
Глава 3. Применение ультразвука в фармации
3.1. Обработка растворов
3.1.1. Ускорение процессов растворения
Растворение - физико-химический процесс, протекающий между твердой и жидкими фазами и характеризующийся переходами твердого вещества в раствор. На практике это один из самых простых и доступных способов обработки различных компонентов и получения новых веществ. Путем растворения могут быть получены различные водные, спиртовые, масляные растворы кристаллических веществ, растворы сухих и густых экстрактов, сиропов, пигментов и т.п., растворы ароматических, дезинфицирующих веществ, фотографические растворы и др. вещества. Процесс растворения завершается исчезновением твердой фазы. При проведении операции растворения необходимо помнить, что мерой перехода твердого вещества в жидкость является растворимость. Она зависит от свойств растворителя, природы растворяемых веществ, температуры процесса и для твердых тел существует предельное количество твердого вещества, растворимое в определенном объеме растворителя - концентрация насыщения.
В настоящее время накоплен богатый опыт по ускорению растворения различных веществ с помощью ультразвука.
Далее в таблице приведены результаты применения электронного фитомиксера "АЛЁНА" для растворения различных веществ в сравнении с традиционными методами. Приведенные результаты растворения различных веществ являются одновременно рекомендациями для практического применения фитомиксера.
Приведенные в таблице данные позволяют установить, что применение многофункционального ультразвукового аппарата - электронного фитомиксера "АЛЁНА" позволяет не менее чем в 100 раз ускорить стадию растворения так называемых растворимых веществ, в 10...30 раз - трудно и медленно растворимых, в 3...5 раз малорастворимых, предел растворимости трудно и практически нерастворимых веществ увеличивается в 5...30 раз.
Таким образом, применение фитомиксера "АЛЁНА" позволяет ускорить процесс и растворить практически любое растворимое вещество в течении нескольких минут. Оптимальной для растворения является температура 25...35 градусов. Оптимальный объем растворителя при использовании стакана, входящего в комплект миксера 200...250 мл. Следует помнить, что в процессе работы фитомиксера происходит поглощение ультразвуковых колебаний в обрабатываемой среде и ее температура повышается на 4...5 градусов за каждую минуту работы. Это необходимо учитывать при растворении лекарственных препаратов, способных изменять свои свойства при повышенных температурах (более 60...70 градусов).
Поскольку наиболее эффективно применение фитомиксера для растворения лекарственных и пищевых препаратов необходимо учитывать возможность изменения свойств веществ под действием ультразвука.
Таблица. Ускорение растворения различных веществ
-
Вещество
Кол-во, г.
Раствори-тель
Объем, мл.
Время растворения
без УЗ
с УЗ
1. Лекарственные препараты
Амидопирин
1
2
5
вода
вода
вода
100
100
100
2 мин
3 мин
10 мин
10 с
15 с
1 мин
Йод кристаллический
10
спирт 96%
100
5 суток
30 мин
Кислота борная
3
спирт 70%
100
3 суток
30 мин
Камфара
10
масло под-
солнечное
100
5 мин
10 с
Колларгол
1
вода
100
10 мин
1 мин
Фуррацилин
0,2
вода
100
10 мин
1 мин
2. Пищевые продукты
Сахар
10
вода
100
1 мин
10 с
Желатин
1
вода
100
2 часа
10 мин
Соль
10
вода
100
3 мин
30 с
Сухое молоко
10
вода
100
5 мин
1 мин
Яичный порошок
10
вода
100
10 мин
2 мин
Сухие красители
10
вода
100
3-15 мин
1 мин
3. Различные вещества
Фиксаж фотографический
10
вода
100
10 мин
1 мин
Проявитель
5
вода
100
3 мин
10 с
Медный купорос
2
10
20
вода
вода
вода
100
100
100
1 мин
3 мин
10 мин
10 с
30 с
2 мин
Удобрения
20
вода
100
5 мин
1 мин
Канифоль
10
спирт 96%
100
2 суток
10 мин
Учитывая это, устойчивость веществ под действием ультразвука исследовалась многими авторами, показавшими следующее:
1. Многие антибиотики под влиянием ультразвука увеличивают свою антибактериальную активность (бензилпенициллин, стрептомицин, тетрациклин, мономицин и др.).
2. Витамины группы В (тиамин, пиридоксин, пантотеновая и никотиновая кислоты, биотин и др.) полностью сохраняются. Витамины А2, Д2, В12 полностью устойчивы. Аскорбиновая кислота в виде водных растворов окисляется, но в значительно меньшей степени, чем при термической обработке продуктов.
3. Молекулы углеводов могут частично разлагаться до более простых веществ.
4. Белки в ультразвуковом поле, создаваемом фитомиксером деполимеризуются.
Проведенные исследования позволили установить, что полученные с помощью ультразвука растворы лекарственных препаратов отвечают всем требованиям отечественной фармакопеи, а пищевые продукты сохраняются свои свойства.