Upotreba ultrazvuka u medicini i tehnologiji. Ultrazvuk i njegova primjena u tehnici

Tri glavne primjene ultrazvuka u medicini su ultrazvučna dijagnostika, "ultrazvučni skalpel" i ultrazvučna fizioterapija. Počnimo sa posljednja dva.

"Ultrazvučni skalpel" se prvenstveno koristi tamo gdje je potrebna precizna i ograničena ekspozicija, gdje svaki dodatni milimetar uništenog tkiva može uzrokovati ozbiljne posljedice, kao što je, na primjer, u kirurškom liječenju očnih bolesti, plastičnoj hirurgiji lica itd. Fokusirajući ultrazvuk u malom prema veličini datog područja, omogućava uticaj na duboko locirane strukture tijela. Ovo je posebno važno kod izvođenja neurohirurških operacija na mozgu, prilikom operacija za uništavanje dodatnih provodnih puteva srca. S povećanjem učestalosti ultrazvuka, njegovo djelovanje je izrazito lokalizirano. Na primjer, na frekvenciji od 4 MHz moguće je uništiti područje tkiva zapremine samo 0,05 mm3, dok okolno tkivo ostaje netaknuto.

Za liječenje očnih bolesti, ultrazvuk su prvi koristili liječnici Istraživačkog instituta za očne bolesti i terapiju tkiva u Odesi po imenu V.I. V. P. Filatov, poznat po razvoju niza novih metoda za liječenje zamućenja rožnjače, katarakte traumatskog porijekla, ablacije mrežnice itd. Za proširenje suznog kanala korišten je niskofrekventni ultrazvuk frekvencije 20-40 kHz, kao i tokom operacija na rožnjači.

Operacija katarakte (zamućenja sočiva) se obično radi tek nakon što je sazrela, kada je vid već potpuno izgubljen. U prirodnim uslovima, ovaj proces ponekad traje godinama. “Sondiranje” ultrazvukom ubrzava ga na nekoliko minuta, što vam omogućava da operaciju obavite ranije i sa boljim rezultatima. Za izvođenje ove operacije razvijen je originalni ultrazvučni instrument u obliku šuplje igle debljine 1 mm, zatvorene u tanki silikonski omotač i spojene na ultrazvučni generator. Posmatrajući kretanje igle kroz mikroskop, hirurg je približava sočivu i uključuje ultrazvuk. Pod djelovanjem ultrazvuka, nakon nekoliko trenutaka, zamagljeno sočivo se ukapljuje. Dobivena tečnost se ispire iz kapsule dezinfekcionim rastvorom koji ulazi kroz otvor između igle i njenog kućišta i isisava se kroz unutrašnji kanal igle. Tok postoperativnog perioda nakon takve operacije značajno je smanjen.

Fokusirani ultrazvuk je korišten za odlaganje zasljepljujuće ablacije retine. Njegovo usmjereno djelovanje na nekoliko tačaka fiksira mrežnicu za osnovna tkiva. U mnogim slučajevima ultrazvuk pomaže u izbjegavanju operacije glaukoma. Glavni simptom ove bolesti je povećanje intraokularnog tlaka. Sklera oka se ultrazvukom "oglasi" u nekoliko tačaka, nakon čega se intraokularni tlak smanjuje. Prema američkim ljekarima, ova metoda je efikasna u 80% slučajeva.

Destruktivni učinak ultrazvuka također se koristi za uklanjanje krvnih ugrušaka iz velikih krvnih žila. Kroz rupu napravljenu specijalnom iglom, hirurg ubacuje tanak ultrazvučni talasovod u krvnu žilu i pažljivo ga pomera prema trombi. Nakon 10-12 sekundi "izgovaranja", tromb prestaje postojati, a nastali tekući sadržaj se ispere iz lumena žile i isiše kroz istu iglu. Alat se uklanja i rupa je zapečaćena ultrazvučnim varom.

Ultrazvuk se takođe koristi u hirurškom lečenju bolesti uha, grla i nosa. Operacije uklanjanja otečenih tkiva hronično upaljene nosne sluznice i korekcije devijacije septuma rade se u većini slučajeva skalpelom, dlijetom i čekićem. Kasnije je razvijena ultrazvučna oprema za ovu operaciju. Ultrazvučni instrument je omogućio da se provede beskrvno, gotovo bezbolno i, štoviše, mnogo puta brže. Ista grupa ruskih doktora razvila je ultrazvučni skalpel za traheotomiju (trahealni rez). Ova operacija se obično izvodi prema vitalnim indikacijama - uz nagli početak gušenja. Ovdje je svaki trenutak dragocjen, a korištenje ultrazvuka štedi čak 10 minuta.

Prema mnogim liječnicima, ultrazvučna metoda nesumnjivo proširuje mogućnosti kirurškog liječenja pacijenata s različitim patologijama pluća i pleure. Liječnici izvode operaciju grudnog koša ultrazvukom. Ultrazvučni instrument seče i povezuje prsnu kost, rebra, bronhije, bougiens sužene arterije. Dugi fleksibilni ultrazvučni talasovodi za manipulacije na traheji i bronhima, koje je prvi put u svijetu razvila grupa sovjetskih naučnika, uvode se u praksu. Drzati eksperimentalne studije spajanjem tray tkiva i zatvaranjem patrljka bronha ultrazvukom.

Naučnici su razvili i primijenili metodu ultrazvučnog rezanja i spajanja koštanog tkiva ultrazvučnim zavarivanjem - prvo u brojnim eksperimentima na životinjama, a kasnije i u klinici. Za rezanje kosti običnom testerom potrebno je s nje u prilično velikoj mjeri oljuštiti meka tkiva, a za ultrazvučnu testeru dovoljna je rupa u mekim tkivima promjera 1 cm. posebno značenje sa trepanacijom lobanje, resekcijom rebara itd.

Metoda ultrazvučnog zalijevanja koštanog tkiva sastoji se u činjenici da se šupljina nastala u kosti nakon uklanjanja patološkog žarišta napuni koštanim čipovima, koji su impregnirani posebnim materijalom za punjenje i ozvučeni ultrazvukom. Nakon "oglasa" sva se ova masa pretvara u konglomerat, čvrsto zalemljen za kost. Ultrazvuk se koristi i za povezivanje tkiva jetre, slezine, endokrinih žlijezda.

Dugi niz godina ultrazvučni uređaji se koriste u stomatologiji za uklanjanje kamenca, a posljednjih godina i za liječenje karijesa i njegovih komplikacija. Između radnog kraja ultrazvučnog vibratora i zuba stavlja se abraziv (prašak aluminijum-oksida, bora itd., suspendovan u vodi). Abrazivne čestice, udarajući u zubno tkivo, postepeno uklanjaju sloj po sloj s njega. Rezultirajuća šupljina reproducira oblik kraja vibratora. Zidovi su mu glatko uglačani. Kvalitet punjenja je također bolji, jer se pod utjecajem "zvučanja" mijenja struktura i povećava gustina materijala za punjenje. Ultrazvučno liječenje zuba je tiho. Oslobađanje topline, a time i zagrijavanje zuba njome je slabije nego kod bušenja rotirajućim svrdlom. Stoga je bol kod većine pacijenata odsutan ili je minimalan. AT ovaj slučaj Ova nesumnjiva prednost ultrazvuka pretvara se u njegov nedostatak. Uz gotovo bezbolno ultrazvučno liječenje pulpitisa, liječniku je teško odrediti trenutak pristupa nervu. Stoga ultrazvučne bušilice trebaju koristiti samo iskusni profesionalci.

Efekat drobljenja ultrazvuka može se koristiti i za uništavanje kamenca u ureteru. Ultrazvučni alat drobi kamen za 5-60 sekundi, u zavisnosti od veličine i gustine kamena.

Ultrazvučni skalpel ni izgledom ni principom rada nije sličan hirurškom. Izvana podsjeća na minijaturnu dvostepenu raketu koja lako stane u ruku. Njegova prva faza sadrži ultrazvučni vibrator, čije se djelovanje temelji na principu magnetostrikcije (od latinske riječi "strictio" - kompresija).

Suština fenomena magnetostrikcije je da neki metali, ulazeći u magnetsko polje, mijenjaju svoje geometrijske dimenzije. Ako se bakrena žica namota na šipku od takvog feromagnetnog materijala i provuče kroz nju naizmjenična struja s frekvencijom koja odgovara frekvencijama ultrazvuka, tada će štap s istom frekvencijom promijeniti svoje dimenzije. Budući da je amplituda promjena u dimenzijama vibratora vrlo mala, koncentrator ultrazvuka (drugi stupanj "rakete") dizajniran je da ga pojača. Koncentrator se sužava od baze prema vrhu, čiji je raspon oscilacija deset puta veći od baze, koja mijenja položaj zajedno sa vibratorom. Amplituda oscilacija vrha koncentratora dostiže 50-60 mikrona, a frekvencija je 25-50 kHz. Ultrazvučni skalpel radi kao oštra mikropila. Zbog energije ultrazvučnih vibracija odvaja tkivo na kontaktnim granicama ćelijske membrane, gotovo bez oštećenja samih ćelija, što doprinosi boljem i bržem zacjeljivanju. Laganim okretanjem instrumenta i time promjenom smjera ultrazvučnog snopa moguće je promijeniti smjer reza bez proširenja operativnog pristupa. Kada se tkivo preseče, ultrazvuk zaustavlja kapilarno krvarenje. Također je važno da primjena ultrazvuka značajno smanjuje bol nakon hirurške intervencije.

Hirurška ultrazvučna tehnologija sada je dio arsenala praktične medicine. Koristi se uz tradicionalne hirurške instrumente, elektrokoagulaciju, laser i druge metode, uzimajući u obzir karakteristike bolesti, indikacije i kontraindikacije. Unapređenjem i povećanjem proizvodnje ultrazvučne opreme za hirurške intervencije proširiće se njeno uvođenje u praksu.

Fizičke pojave koje proizlaze iz djelovanja ultrazvuka na tekućine činile su osnovu nove metode liječenja rana koju su razvili ruski naučnici. U ranu se ubrizgavaju rastvori antibiotika ili antiseptika, koji se „oglasavaju“ ultrazvučnim talasovodom. Ozvučena tečnost uklanja mrtvo tkivo, masira površinu rane, poboljšava cirkulaciju krvi u njoj. Poboljšava se i difuzija ljekovitih tvari, smanjuje se bol prilikom previjanja, smanjuje se bakterijska kontaminacija rane, što doprinosi bržem i glatkijem zacjeljivanju. Termini liječenja takvih pacijenata u bolnici su značajno smanjeni.

Posebno područje primjene ultrazvuka u medicini je ultrazvučna fizioterapija.

Mehanizam fiziološko djelovanje terapeutski ultrazvuk na tkivu živog organizma još nije u potpunosti razjašnjen. Uobičajeno je razlikovati tri glavna faktora uticaja ultrazvuka: mehanički, termički i fizičko-hemijski. Mehaničko djelovanje se sastoji u vibracijskoj mikromasaži tkiva na ćelijskom i subćelijskom nivou, čime se povećava propusnost ćelijskih membrana i metabolizam u ćelijama i tkivima organizma. Toplotni efekat ultrazvuka pri niskim intenzitetima, koji se koristi u terapeutske svrhe, je beznačajan. Toplota se može akumulirati uglavnom u tkivima koja najviše apsorbuju ultrazvučnu energiju (nervi, kosti), kao i na granicama medija sa različitim akustičnim otporom (na granici kosti sa mekim tkivima) i na mestima sa nedovoljnom cirkulacijom krvi.

Fizičko-hemijski učinak ultrazvuka uglavnom je posljedica činjenice da korištenje akustične energije uzrokuje mehaničku rezonanciju u tvari živih tkiva. Istovremeno se ubrzava kretanje molekula, pojačava se njihov raspad na ione, mijenja se električno stanje ćelija i pericelularne tekućine, formiraju se nova električna polja, difuzija kroz biološke membrane aktiviraju se metabolički procesi,

Kada je koža izložena ultrazvuku, poboljšava se njena barijerno-zaštitna funkcija, povećava se aktivnost znojnih i lojnih žlijezda, aktiviraju se procesi regeneracije. Zanimljivo je da osjetljivost kože različitih dijelova tijela na ultrazvuk nije ista: na licu i abdomenu je veća nego na ekstremitetima.

Kada je izložen ultrazvuku na nervnom sistemu snage 0,5 W/cm2. povećava brzinu ekscitacije nervnih vlakana, a kod većeg intenziteta - 1 W/cm2. - smanjuje se. Ultrazvuk umjerenog intenziteta ima antispazmodičko djelovanje - ublažava grčeve bronha, žuči i mokraćnih puteva, crijeva i pojačava mokrenje. Pod njegovim utjecajem normalizira se vaskularni tonus i poboljšava se dotok krvi u tkiva, povećava se asimilacija kisika u njima.

Ultrazvuk se koristi za liječenje kroničnog tonzilitisa. Zahvaćeni krajnici se „oglasavaju“ ultrazvukom niskog intenziteta, koji smanjuje aktivnost patogena, poboljšava ishranu tkiva i aktivira imunobiološke procese. Kao rezultat, takvo ambulantno liječenje pomaže u očuvanju krajnika, koji igraju važnu ulogu u zaštitnim reakcijama tijela. Ljekari iz Rostova razvili su originalnu tehniku ultrazvučne masaže očiju. Nakon ukapavanja anestetika pacijentu se na oko stavlja prstenasti okvir i uključuje ultrazvuk. Nakon desetak sesija takve ultrazvučne masaže kod pacijenata sa početni oblik glaukom intraokularni pritisak se normalizuje.

U ginekologiji se ultrazvuk koristi za liječenje erozije grlića materice. Već nakon dvije-tri ultrazvučne procedure, provedene u razmaku od 1-2 dana, erozija je počela zacjeljivati, a nakon mjesec dana kod većine pacijenata potpuno je nestala.

Jedna od specijalizacija ultrazvučne terapije je liječenje adenoma prostate. Ova bolest pogađa uglavnom starije muškarce. Liječenje i u većini slučajeva operacija. Upotreba ultrazvučne terapije za adenom prostate i prostatitis daje dobar rezultat: nakon nekoliko zahvata bol je kod pacijenata gotovo potpuno nestala, mokrenje se normaliziralo, a opće stanje se poboljšalo. "Voising" sproveden nakon operacije uklanjanja žlezde, doprinosi boljem toku postoperativnog perioda.

Najrasprostranjenija ultrazvučna terapija za osteohondrozu, artrozu, išijas i druge periferne bolesti nervni sistem i mišićno-koštanog sistema.

Ultrazvučni tretman se ne preporučuje za akutne bolesti zarazne bolesti, angina pektoris, srčana aneurizma, hipertenzija II B i III stadijum, bolesti krvi, sklonost krvarenju, kao i tokom trudnoće. Ranije se prisustvo malignih tumora također smatralo kontraindikacijom. Ali nedavno se proučavalo pitanje upotrebe ultrazvučne terapije za njihovo liječenje, kako odvojeno tako i u kombinaciji s rendgenskom terapijom.

Ponekad se ultrazvuk koristi u kombinaciji s raznim ljekovitim tvarima. Ova metoda se zove fonoforeza, mada bi je bilo ispravnije nazvati ultrafonoforeza. Metoda se zasniva na povećanju propusnosti kože, sluzokože, ćelijskih membrana i poboljšanju lokalne mikrocirkulacije pod uticajem ultrazvuka. Sve to pomaže uvođenju niza lijekova kroz kožu i sluzokožu.

Trenutno, mnogi koriste fonoforezu lijekovi kao što su hidrokortizon, analgin, hlorpromazin, interferon, komplamin, heparin, ekstrakt aloe, FiBS, cela linija antibiotici i dr. Istovremeno je utvrđeno da neke ljekovite tvari, na primjer, eufilin, askorbinska kiselina, tiamin (vitamin B1) i druge, pri „sondiranju“ ultrazvukom ili ne prodiru u organizam ili se uništavaju. Ponekad se prilikom fonoforeze koža ili sluzokoža najprije ultrazvukom sondira, a zatim se, nakon uklanjanja kontaktnog medija, nanosi ljekovita supstanca u obliku losiona ili masti. Ali češće se postupak izvodi na isti način kao i konvencionalno ultrazvučno zračenje. Ljekovite tvari se prethodno nanose na površinu kože ili sluzokože u obliku vodene otopine, emulzije ili masti. Oni također igraju ulogu kontaktnog medija u bodovanju. Kod fonoforeze, kao i kod "oglašavanja" bez upotrebe lijekova, koriste se dvije metode: stabilna i labilna. Sa prvim vibratorom tokom postupka ostaje nepomičan, sa drugim - polako se kreće duž površine kože ili sluznice.

Poslednjih godina proučavaju se mogućnosti korišćenja ultrafonopunkture, fokusiranog ultrazvuka, biokontrolisanog i biosinhronizovanog izlaganja ultrazvuku. Opseg ultrazvučne terapije nastavlja da se širi.

Nedavno široku upotrebu ultrazvuk se koristi u raznim oblastima nauke, tehnologije i medicine.

Šta je? Gdje se koriste ultrazvučne vibracije? Kakve koristi one mogu donijeti osobi?

Ultrazvukom se nazivaju talasasti oscilatorni pokreti sa frekvencijom većom od 15-20 kiloherca, koji nastaju pod uticajem okoline i nečujni ljudskom uhu. Ultrazvučni talasi se lako fokusiraju, što povećava intenzitet vibracija.

Izvori ultrazvuka

U prirodi ultrazvuk prati različite prirodne buke: kišu, grmljavinu, vjetar, vodopad, morsko valovanje. Neke životinje (delfini, šišmiši), što im pomaže da otkriju prepreke i navigiraju u prostoru.

Sve postojeće vještački izvori ultrazvuk je podijeljen u 2 grupe:

generatori - oscilacije nastaju kao rezultat savladavanja prepreka u obliku gasnog ili tečnog mlaza.
elektroakustički pretvarači - pretvaraju električni napon u mehaničke vibracije, što dovodi do emisije akustičnih talasa u okruženje.

Ultrazvučni prijemnici

Niske i srednje frekvencije ultrazvučnih vibracija uglavnom se percipiraju elektroakustičnim pretvaračima piezoelektričnog tipa. U zavisnosti od uslova upotrebe, razlikuju se rezonantni i širokopojasni uređaji.

Da bi se dobile karakteristike zvučnog polja koje su usrednjene tokom vremena, koriste se termalni prijemnici, predstavljeni termoparovima ili termistorima, koji su obloženi supstancom sa svojstvima upijanja zvuka.

Optičke metode, koje uključuju difrakciju svjetlosti, mogu procijeniti intenzitet ultrazvuka i zvučnog pritiska.

Gdje se koriste ultrazvučni talasi?

Ultrazvučni talasi su našli primenu u raznim oblastima.

Uobičajeno, područja upotrebe ultrazvuka mogu se podijeliti u 3 grupe:

primanje informacija;
aktivni uticaj;
obrada i prijenos signala.

U svakom slučaju se koristi specifičan raspon frekvencije.

Ultrazvučno čišćenje

Ultrazvučno djelovanje osigurava visokokvalitetno čišćenje dijelova. Jednostavnim ispiranjem dijelova na njima ostaje do 80% prljavštine, kod čišćenja vibracijom - blizu 55%, kod ručnog čišćenja - oko 20%, a kod ultrazvučnog čišćenja - manje od 0,5%.

Detalji složenog oblika mogu se ukloniti samo uz pomoć ultrazvuka.

Ultrazvučni talasi se takođe koriste u prečišćavanju vazduha i gasova. Ultrazvučni emiter smešten u komoru za taloženje prašine povećava efikasnost svog delovanja stotinama puta.

Obrada krhkih i supertvrdih materijala

Zahvaljujući ultrazvuku, postala je moguća ultra precizna obrada materijala. Koristite ga da napravite izreze raznih oblika, matrice, brusi, gravira pa čak i buši dijamante.

Upotreba ultrazvuka u radio elektronici

U radio elektronici često je potrebno odgoditi električni signal u odnosu na neki drugi signal. Za to su se počele koristiti ultrazvučne linije kašnjenja, čije se djelovanje temelji na pretvaranju električnih impulsa u ultrazvučne valove. Oni su također sposobni da mehaničke vibracije pretvaraju u električne. Shodno tome, linije kašnjenja mogu biti magnetostriktivne i piezoelektrične.

Upotreba ultrazvuka u medicini

Upotreba ultrazvučnih vibracija u medicinskoj praksi zasniva se na efektima koji se javljaju u biološkim tkivima tokom prolaska ultrazvuka kroz njih. Oscilatorna kretanja djeluju masirajuće na tkiva, a kada se ultrazvuk apsorbira, lokalno se zagrijavaju. Istovremeno, u tijelu se uočavaju različiti fizičko-hemijski procesi koji ne uzrokuju nepovratne promjene. Kao rezultat toga, ubrzavaju se metabolički procesi, što povoljno utječe na funkcioniranje cijelog organizma.

Upotreba ultrazvuka u hirurgiji

Intenzivno djelovanje ultrazvuka uzrokuje snažno zagrijavanje i kavitaciju, što je našlo primjenu u hirurgiji. Korištenje fokalnog ultrazvuka tijekom operacija omogućuje lokalni destruktivni učinak u dubokim dijelovima tijela, uključujući i područje mozga, bez oštećenja obližnjih tkiva.

Hirurzi u svom radu koriste alate sa radnim krajem u obliku igle, skalpela ili testere. U ovom slučaju, kirurg ne mora ulagati napore, što smanjuje traumatizaciju postupka. Istovremeno, ultrazvuk ima analgetski i hemostatski učinak.

Izlaganje ultrazvuku propisano je kada se u tijelu otkrije maligna neoplazma, što doprinosi njegovom uništenju.

Ultrazvučni talasi imaju i antibakterijski efekat. Stoga se koriste za sterilizaciju instrumenata i lijekovi.

Pregled unutrašnjih organa

Uz pomoć ultrazvuka vrši se dijagnostički pregled organa koji se nalaze u trbušnoj šupljini. Za to se koristi poseban aparat.

Ultrazvučnim pregledom moguće je otkriti različite patologije i abnormalne strukture, razlikovati benignu neoplazmu od maligne i otkriti infekciju.

Ultrazvučne vibracije se koriste u dijagnostici jetre. Omogućuju vam da identifikujete bolesti žučnih tokova, pregledate žučnu kesu na prisutnost kamenja i patoloških promjena u njoj, identifikujete cirozu i benigne bolesti jetre.

Ultrazvuk je našao široku primenu u oblasti ginekologije, posebno u dijagnostici materice i jajnika. Pomaže u otkrivanju ginekoloških bolesti i razlikovanju malignih i benignih tumora.

Ultrazvučni talasi se takođe koriste u proučavanju drugih unutrašnje organe.

Upotreba ultrazvuka u stomatologiji

U stomatologiji se zubni plak i kamenac uklanjaju ultrazvukom. Zahvaljujući njemu, slojevi se uklanjaju brzo i bezbolno, bez ozljeđivanja sluznice. Istovremeno se vrši dezinfekcija usne šupljine.

21. vijek je vijek radio elektronike, atoma, istraživanja svemira i ultrazvuka. Nauka o ultrazvuku danas je relativno mlada. Krajem 19. veka, P. N. Lebedev, ruski fiziolog, vodio je svoje prve studije. Nakon toga, mnogi eminentni naučnici počeli su proučavati ultrazvuk.

Šta je ultrazvuk?

Ultrazvuk je talasno širenje čestica medija. Ima svoje karakteristike po kojima se razlikuje od zvukova čujnog opsega. Relativno je lako dobiti usmjereno zračenje u ultrazvučnom opsegu. Osim toga, dobro je fokusiran, pa se kao rezultat toga povećava intenzitet oscilacija. Kada se širi u čvrstim, tečnostima i gasovima, ultrazvuk dovodi do zanimljivih pojava koje su našle praktičnu primenu u mnogim oblastima tehnologije i nauke. To je ono što je ultrazvuk, čija je uloga u raznim sferama života danas vrlo velika.

Uloga ultrazvuka u nauci i praksi

Poslednjih godina ultrazvuk je počeo da igra sve važniju ulogu u naučnim istraživanjima. Uspješno su provedena eksperimentalna i teorijska istraživanja u oblasti akustičkih strujanja i ultrazvučne kavitacije, što je omogućilo naučnicima da razviju tehnološke procese koji se javljaju pri izlaganju ultrazvuku u tečnoj fazi. To je moćna metoda za proučavanje različitih pojava u takvom polju znanja kao što je fizika. Ultrazvuk se koristi, na primjer, u fizici poluvodiča i čvrsto telo. Danas se formira posebna grana hemije koja se zove "ultrazvučna hemija". Njegova primjena omogućava ubrzavanje mnogih kemijsko-tehnoloških procesa. Rođena je i molekularna akustika - nova sekcija akustika, koja proučava molekularnu interakciju sa materijom.Pojavile su se nove oblasti primene ultrazvuka: holografija, introskopija, akustoelektronika, ultrazvučno fazno merenje, kvantna akustika.

Pored eksperimentalnog i teorijskog rada u ovoj oblasti, danas je urađeno dosta praktičnog rada. Razvijene su specijalne i univerzalne ultrazvučne mašine, instalacije koje rade pod povećanim statičkim pritiskom i dr. U proizvodnju su uvedene automatske ultrazvučne instalacije uključene u proizvodne linije koje mogu značajno povećati produktivnost rada.

Više o ultrazvuku

Hajde da razgovaramo više o tome šta je ultrazvuk. Već smo rekli da su to elastični talasi i ultrazvuk je preko 15-20 kHz. Subjektivna svojstva našeg sluha određuju donju granicu ultrazvučnih frekvencija, koja ga odvaja od frekvencije čujnog zvuka. Ova granica je, dakle, uslovna i svako od nas drugačije definiše šta je ultrazvuk. Gornja granica je označena elastičnim valovima, njihovim fizičke prirode. Primjenjuju se samo na materijalno okruženje, to jest, talasna dužina mora biti znatno veća od srednjeg slobodnog puta molekula prisutnih u gasu ili međuatomske udaljenosti u čvrstim materijama i tečnostima. Pri normalnom pritisku u gasovima gornja granica ultrazvučnih frekvencija je 10 9 Hz, a u čvrstim materijama i tečnostima - 10 12 -10 13 Hz.

Izvori ultrazvuka

Ultrazvuk se u prirodi nalazi i kao sastavni dio mnogih prirodnih zvukova (vodopad, vjetar, kiša, kamenčići koje je kotrljao surf, kao i u zvukovima koji prate grmljavinsko pražnjenje itd.), i kao sastavni dio životinjskog svijeta. Neke vrste životinja ga koriste za orijentaciju u prostoru, otkrivanje prepreka. Također je poznato da delfini koriste ultrazvuk u prirodi (uglavnom frekvencije od 80 do 100 kHz). U ovom slučaju, snaga lokacijskih signala koje emituju može biti vrlo velika. Poznato je da su delfini u stanju da otkriju jata riba i do kilometar od njih.

Emiteri (izvori) ultrazvuka se dijele na 2 velike grupe. Prvi su generatori, u kojima se oscilacije pobuđuju zbog prisutnosti prepreka u njima postavljenih na putu stalnog protoka - mlaza tekućine ili plina. Druga grupa, u koju se mogu kombinovati izvori ultrazvuka, su elektroakustični pretvarači, koji date oscilacije struje ili električnog napona pretvaraju u mehaničke oscilacije koje stvara čvrsto tijelo koje zrače. akustični talasi u okolinu.

Ultrazvučni prijemnici

Na srednjim i ultrazvučnim prijemnicima, elektroakustični pretvarači su najčešće piezoelektričnog tipa. Oni mogu reproducirati oblik primljenog akustičnog signala, predstavljen kao vremenska ovisnost zvučnog pritiska. Uređaji mogu biti širokopojasni ili rezonantni, ovisno o uvjetima primjene za koje su namijenjeni. Termalni prijemnici se koriste za dobijanje vremenski usrednjenih karakteristika zvučnog polja. To su termistori ili termoparovi obloženi supstancom koja apsorbira zvuk. Zvučni pritisak i intenzitet se takođe mogu proceniti optičke metode, kao što je difrakcija svjetlosti ultrazvukom.

Gdje se koristi ultrazvuk?

Postoje mnoga područja njegove primjene, uz korištenje različitih karakteristika ultrazvuka. Ova područja se mogu grubo podijeliti u tri oblasti. Prvi od njih je povezan sa dobijanjem različitih informacija pomoću ultrazvučnih talasa. Drugi smjer je njegov aktivni utjecaj na supstancu. A treći je povezan s prijenosom i obradom signala. US specific se koristi u svakom slučaju. Pokrićemo samo neke od brojnih oblasti u kojima je pronašao svoju primenu.

Ultrazvučno čišćenje

Kvalitet takvog čišćenja ne može se porediti sa drugim metodama. Prilikom ispiranja dijelova, na primjer, do 80% zagađivača ostaje na njihovoj površini, oko 55% - kod čišćenja vibracijama, oko 20% - kod ručnog čišćenja, a kod ultrazvučnog čišćenja ne ostane više od 0,5% onečišćenja. Detalji složenog oblika mogu se dobro očistiti samo uz pomoć ultrazvuka. Važna prednost njegove upotrebe je visoka produktivnost, kao i niski troškovi. fizički rad. Štoviše, moguće je zamijeniti skupe i zapaljive organske rastvarače jeftinim i sigurnim. vodeni rastvori, nanositi tečni freon itd.

Ozbiljan problem predstavlja zagađenje vazduha čađom, dimom, prašinom, metalnim oksidima itd. Ultrazvučnom metodom čišćenja vazduha i gasa možete koristiti gasne otvore, bez obzira na vlažnost i temperaturu okoline. Ako se ultrazvučni emiter stavi u komoru za taloženje prašine, njegova efikasnost će se povećati stotinama puta. Šta je suština takvog pročišćavanja? Čestice prašine koje se nasumično kreću u vazduhu udaraju se jače i češće pod uticajem ultrazvučnih vibracija. Istovremeno, njihova veličina se povećava zbog činjenice da se spajaju. Koagulacija je proces povećanja čestica. Njihove ponderisane i uvećane nakupine hvataju se posebnim filterima.

Obrada krhkih i supertvrdih materijala

Ako uđete između radnog komada i radne površine alata koji koristi ultrazvuk, tada će abrazivne čestice tijekom rada emitera utjecati na površinu ovog dijela. U tom slučaju materijal se uništava i uklanja, podvrgava obradi pod djelovanjem raznih usmjerenih mikro-udara. Kinematika obrade sastoji se od glavnog pokreta - rezanja, odnosno uzdužnih vibracija koje vrši alat, i pomoćnog - kretanja pomaka koje aparat vrši.

Ultrazvuk može obavljati različite poslove. Za abrazivna zrna izvor energije je bacanje. Uništavaju obrađeni materijal. Kretanje hrane (pomoćno) može biti kružno, poprečno i uzdužno. Ultrazvučna obrada je preciznija. U zavisnosti od veličine zrna abraziva, kreće se od 50 do 1 mikrona. Korištenje alata različitih oblika, možete napraviti ne samo rupe, već i složene izreze, zakrivljene sjekire, gravirati, brusiti, napraviti matrice, pa čak i izbušiti dijamant. Materijali koji se koriste kao abrazivi su korund, dijamant, kvarcni pijesak, kremen.

Ultrazvuk u radio elektronici

Ultrazvuk se u inženjerstvu često koristi u oblasti radio elektronike. U ovoj oblasti često postaje potrebno odgoditi električni signal u odnosu na neki drugi. Naučnici su pronašli dobro rješenje predlažući korištenje ultrazvučnih linija za kašnjenje (skraćeno LZ). Njihovo djelovanje zasniva se na činjenici da se električni impulsi pretvaraju u ultrazvučne.Kako se to događa? Činjenica je da je brzina ultrazvuka znatno manja od brzine koju razvijaju elektromagnetne oscilacije. Impuls napona nakon inverzne transformacije u električne mehaničke oscilacije bit će odgođen na izlazu linije u odnosu na ulazni impuls.

Piezoelektrični i magnetostriktivni pretvarači se koriste za pretvaranje električnih u mehaničke vibracije i obrnuto. LZ se dijele na piezoelektrične i magnetostriktivne.

Ultrazvuk u medicini

Različite vrste ultrazvuka se koriste za djelovanje na žive organizme. U medicinskoj praksi, njegova upotreba je sada vrlo popularna. Zasnovan je na efektima koji se javljaju u biološkim tkivima kada ultrazvuk prolazi kroz njih. Talasi uzrokuju fluktuacije u česticama medija, što stvara neku vrstu mikromasaže tkiva. A apsorpcija ultrazvuka dovodi do njihovog lokalnog zagrijavanja. Istovremeno se u biološkim medijima dešavaju određene fizičko-hemijske transformacije. Ove pojave u slučaju umjerenog nepovratnog oštećenja ne uzrokuju. Oni samo poboljšavaju metabolizam, pa samim tim doprinose vitalnoj aktivnosti tijela koje im je izloženo. Ovakve pojave se koriste u ultrazvučnoj terapiji.

Ultrazvuk u hirurgiji

Kavitacija i jako zagrijavanje pri visokim intenzitetima dovode do razaranja tkiva. Ovaj efekat se danas koristi u hirurgiji. Za hirurške operacije koristi se fokusirani ultrazvuk koji omogućava lokalnu destrukciju u najdubljim strukturama (npr. mozak), bez oštećenja okolnih. U hirurgiji se koriste i ultrazvučni instrumenti kod kojih radni kraj izgleda kao turpija, skalpel, igla. Vibracije koje im se nameću daju nove kvalitete ovim uređajima. Potrebna sila je značajno smanjena, pa se smanjuje traumatizam operacije. Osim toga, očituje se analgetski i hemostatski učinak. Udar tupim instrumentom pomoću ultrazvuka koristi se za uništavanje određenih vrsta neoplazmi koje su se pojavile u tijelu.

Utjecaj na biološka tkiva vrši se radi uništavanja mikroorganizama i koristi se u procesima sterilizacije lijekova i medicinskih instrumenata.

Pregled unutrašnjih organa

U osnovi, govorimo o proučavanju trbušne šupljine. U tu svrhu može se koristiti poseban za pronalaženje i prepoznavanje različitih anomalija tkiva i anatomskih struktura. Zadatak je često sljedeći: postoji sumnja na malignu formaciju i potrebno je razlikovati je od benigne ili infektivne formacije.

Ultrazvuk je koristan u pregledu jetre i za druge zadatke, koji uključuju otkrivanje opstrukcija i bolesti žučnih puteva, kao i pregled žučne kese radi otkrivanja prisustva kamenaca i drugih patologija u njoj. Osim toga, može se koristiti testiranje na cirozu i druge difuzne benigne bolesti jetre.

U području ginekologije, posebno u analizi jajnika i materice, primjena ultrazvuka je dugo bila glavni pravac u kojem se s posebnim uspjehom provodi. Često je ovdje potrebna i diferencijacija benignih i malignih formacija, što obično zahtijeva najbolji kontrast i prostornu rezoluciju. Slični zaključci mogu biti korisni u proučavanju mnogih drugih unutrašnjih organa.

Upotreba ultrazvuka u stomatologiji

Ultrazvuk je pronašao put i u stomatologiji, gdje se koristi za uklanjanje kamenca. Omogućava brzo, beskrvno i bezbolno uklanjanje plaka i kamenca. Istovremeno, oralna sluznica nije ozlijeđena, a "džepovi" šupljine su dezinficirani. Umjesto bola, pacijent doživljava osjećaj topline.

Ultrazvuk

Ultrazvuk - elastične vibracije na frekvenciji izvan ljudskog sluha. Obično se ultrazvučnim opsegom smatraju frekvencije iznad 18.000 herca.

Iako je postojanje ultrazvuka poznato već duže vrijeme, njegovo praktična upotreba dovoljno mlad. U današnje vrijeme ultrazvuk se široko koristi u raznim fizikalnim i tehnološke metode. Dakle, prema brzini širenja zvuka u mediju, njegova fizičke karakteristike. Mjerenje brzine na ultrazvučnim frekvencijama omogućava da se, uz vrlo male greške, odrede, na primjer, adijabatske karakteristike brzih procesa, vrijednosti specifičnog toplinskog kapaciteta plinova i elastične konstante čvrstih tijela.

Izvori ultrazvuka

Frekvencija ultrazvučnih vibracija koje se koriste u industriji i biologiji je u rasponu od nekoliko MHz. Takve vibracije se obično stvaraju pomoću piezokeramičkih pretvarača barij titanita. U slučajevima kada je snaga ultrazvučnih vibracija od primarnog značaja, obično se koriste mehanički izvori ultrazvuka. U početku su svi ultrazvučni talasi primani mehanički (kamponi, zviždaljke, sirene).

U prirodi se US nalazi i kao sastavni dio mnogih prirodnih zvukova (u buci vjetra, vodopada, kiše, u šumu kamenčića koje valja morska daska, u zvukovima koji prate pražnjenje groma, itd.), i među zvukovima životinjskog svijeta. Neke životinje koriste ultrazvučne valove za otkrivanje prepreka, orijentacije u prostoru.

Ultrazvučni emiteri se mogu podijeliti u dvije velike grupe. Prvi uključuje emitere-generatore; oscilacije u njima se pobuđuju zbog prisustva prepreka na putu stalnog toka - mlaza plina ili tekućine. Druga grupa emitera - elektroakustični pretvarači; već date fluktuacije električnog napona ili struje pretvaraju u mehaničku vibraciju čvrstog tijela, koje zrači akustične valove u okolinu.

Whistle Galton

Prvu ultrazvučnu zviždaljku napravio je 1883. Englez Galton. Ultrazvuk se ovdje stvara poput visokog zvuka na ivici noža kada na njega udari mlaz zraka. Ulogu takve tačke u Galtonovom zvižduku igra "usna" u malom cilindričnom rezonantna šupljina. Gas je prošao ispod visokog pritiska kroz šuplji cilindar, pogađa ovu "usnu"; javljaju se oscilacije čija je frekvencija (oko 170 kHz) određena veličinom mlaznice i usana. Snaga Galtonovog zvižduka je mala. Uglavnom se koristi za davanje komandi prilikom treninga pasa i mačaka.

Tečna ultrazvučna zviždaljka

Većina ultrazvučnih zviždaljki može se prilagoditi za rad u tečnom mediju. U poređenju sa električnim izvorima ultrazvuka, tečne ultrazvučne zviždaljke su male snage, ali ponekad, na primer, za ultrazvučnu homogenizaciju, imaju značajnu prednost. Pošto ultrazvučni talasi nastaju direktno u tečnom mediju, nema gubitka energije ultrazvučnih talasa prilikom prelaska iz jednog medija u drugi. Možda najuspješniji je dizajn tečne ultrazvučne pištaljke, koju su početkom 1950-ih napravili engleski naučnici Kottel i Goodman. U njemu, struja tekućine pod visokim pritiskom izlazi iz eliptične mlaznice i usmjerava se na čeličnu ploču. Različite modifikacije ovog dizajna postale su prilično raširene kako bi se dobili homogeni mediji. Zbog jednostavnosti i stabilnosti njihovog dizajna (uništena je samo oscilirajuća ploča), takvi sistemi su izdržljivi i jeftini.

Sirena

Druga vrsta mehaničkog izvora ultrazvuka je sirena. Ima relativno veliku snagu i koristi se u policijskim i vatrogasnim vozilima. Sve rotacione sirene sastoje se od komore zatvorene odozgo diskom (statorom) u kome veliki broj rupe. Na disku koji rotira unutar komore - rotora, postoji isti broj rupa. Kada se rotor rotira, položaj rupa u njemu povremeno se poklapa s položajem rupa na statoru. Komprimirani zrak se kontinuirano dovodi u komoru, koji izlazi iz nje u onim kratkim trenucima kada se rupe na rotoru i statoru poklapaju.

Glavni zadatak u proizvodnji sirena je, prvo, napraviti što više rupa u rotoru, a drugo, postići veliku brzinu rotacije. Međutim, vrlo je teško ispuniti oba ova zahtjeva u praksi.

Ultrazvuk u prirodi

Primjena ultrazvuka

Dijagnostička upotreba ultrazvuka u medicini (ultrazvuk)

Zbog dobrog širenja ultrazvuka u mekim tkivima čovjeka, njegove relativne bezopasnosti u odnosu na rendgenske zrake i lakoće upotrebe u odnosu na magnetnu rezonancu, ultrazvuk se široko koristi za vizualizaciju stanja ljudskih unutrašnjih organa, posebno u trbušnoj šupljini i karličnu šupljinu.

Terapeutske primjene ultrazvuka u medicini

Osim što se široko koristi u dijagnostičke svrhe (vidi Ultrazvuk), ultrazvuk se u medicini koristi kao terapeutsko sredstvo.

Ultrazvuk ima efekat:

protuupalno, upijajuće
analgetik, antispazmodik
kavitacija poboljšanje propusnosti kože

Fonoforeza je kombinovana metoda u kojoj se na tkiva utječe ultrazvuk i s njim unesene ljekovite tvari (lijekovi i prirodnog porijekla). Provođenje tvari pod djelovanjem ultrazvuka nastaje zbog povećanja propusnosti epiderme i kožnih žlijezda, staničnih membrana i zidova krvnih žila za tvari male molekularne težine, posebno mineralne jone bišofita. Pogodnost ultrafonoforeze lijekova i prirodnih supstanci:

ljekovita supstanca se ne uništava ultrazvukom
sinergizam djelovanja ultrazvuka i terapeutske supstance

Indikacije za ultrafonoforezu bišofita: osteoartritis, osteohondroza, artritis, burzitis, epikondilitis, petna trna, stanja nakon povreda mišićno-koštanog sistema; Neuritis, neuropatija, radikulitis, neuralgija, ozljeda živca.

Nanosi se bišofit-gel, a radna površina emitera se koristi za mikromasažu zahvaćenog područja. Tehnika je labilna, uobičajena za ultrafonoforezu (uz UVF zglobova, kičme, intenzitet u cervikalnoj regiji je 0,2-0,4 W/cm2., u torakalnom i lumbalni- 0,4-0,6 W/cm2).

Rezanje metala ultrazvukom

Na konvencionalnim mašinama za rezanje metala nemoguće je izbušiti usku rupu u metalnom dijelu. složenog oblika, na primjer u formi petokraka zvijezda. Uz pomoć ultrazvuka to je moguće, magnetostriktivni vibrator može izbušiti rupe bilo kojeg oblika. Ultrazvučno dlijeto u potpunosti zamjenjuje glodalicu. Istovremeno, takvo dlijeto je mnogo jednostavnije od glodalice i jeftinije je i brže obrađivati metalne dijelove njime nego glodalicom.

Ultrazvuk može čak napraviti spiralno sečenje metalnih delova, stakla, rubina, dijamanta. Tipično, navoj se prvo izrađuje od mekog metala, a zatim se dio stvrdne. Na ultrazvučnoj mašini navoji se mogu napraviti u već očvrslom metalu iu najtvrđim legurama. Isto je i sa markama. Tipično, pečat se temperira nakon što je pažljivo završen. Na ultrazvučnoj mašini najsloženiju obradu izvodi abraziv (šmirgl, korundni prah) u polju ultrazvučnog talasa. Neprekidno oscilirajući u polju ultrazvuka, čvrste čestice praha seku se u leguru koja se obrađuje i izrezuje rupu istog oblika kao kod dlijeta.

Priprema smjese ultrazvukom

Ultrazvuk se široko koristi za pripremu homogenih smjesa (homogenizacija). Davne 1927. godine američki naučnici Limus i Wood otkrili su da ako se dvije tekućine koje se ne miješaju (na primjer, ulje i voda) sipaju u jednu čašu i podvrgnu ultrazvučnom zračenju, tada u čaši nastaje emulzija, odnosno fina suspenzija ulje u vodi. Takve emulzije igraju važnu ulogu u industriji: to su lakovi, boje, farmaceutski proizvodi i kozmetika.

Upotreba ultrazvuka u biologiji

Sposobnost ultrazvuka da razbije stanične membrane našla je primjenu u biološkim istraživanjima, na primjer, ako je potrebno, da se odvoji stanica od enzima. Ultrazvuk se također koristi za uništavanje intracelularnih struktura kao što su mitohondrije i hloroplasti kako bi se proučio odnos između njihove strukture i funkcije. Druga primjena ultrazvuka u biologiji povezana je s njegovom sposobnošću da izazove mutacije. Studije provedene na Oksfordu pokazale su da čak i ultrazvuk niskog intenziteta može oštetiti DNK molekul. Umjetno ciljano stvaranje mutacija igra važnu ulogu u oplemenjivanju biljaka. Glavna prednost ultrazvuka u odnosu na druge mutagene (rendgenske zrake, ultraljubičaste zrake) je što je s njim izuzetno lako raditi.

Upotreba ultrazvuka za čišćenje

Upotreba ultrazvuka za mehaničko čišćenje zasniva se na pojavi različitih nelinearnih efekata u tečnosti pod njegovim uticajem. To uključuje kavitaciju, akustične struje, zvučni pritisak. Glavnu ulogu igra kavitacija. Njegovi mehurići, koji nastaju i kolabiraju u blizini zagađenja, uništavaju ih. Ovaj efekat je poznat kao kavitaciona erozija. Ultrazvuk koji se koristi u ove svrhe ima niske frekvencije i povećanu snagu.

U laboratorijskim i proizvodnim uslovima ultrazvučne kupke punjene rastvaračem (voda, alkohol itd.) koriste se za pranje sitnih delova i posuđa. Ponekad se uz njihovu pomoć ispiru čak i korijenski usjevi (krompir, šargarepa, repa, itd.) Od čestica zemlje.

Primjena ultrazvuka u mjerenju protoka

Od 60-ih godina prošlog stoljeća ultrazvučni mjerači protoka se koriste u industriji za kontrolu protoka i obračun vode i rashladne tekućine.

Upotreba ultrazvuka u detekciji mana

Ultrazvuk se dobro širi u nekim materijalima, što ga omogućava da se koristi za ultrazvučnu detekciju grešaka na proizvodima napravljenim od ovih materijala. Nedavno je razvijen pravac ultrazvučne mikroskopije, koji omogućava proučavanje podzemnog sloja materijala sa dobrom rezolucijom.

ultrazvučno zavarivanje

Ultrazvučno zavarivanje - zavarivanje pod pritiskom, koje se izvodi pod uticajem ultrazvučnih vibracija. Ova vrsta zavarivanja koristi se za spajanje dijelova koji se teško zagrijavaju, ili kada se spajaju različiti metali ili metali sa jakim oksidnim filmovima (aluminij, nehrđajući čelici, permalloy magnetna jezgra itd.). Tako se ultrazvučno zavarivanje koristi u proizvodnji integrisanih kola.

Upotreba ultrazvuka u galvanizaciji

Ultrazvuk se koristi za intenziviranje galvanskih procesa i poboljšanje kvaliteta premaza proizvedenih elektrohemijskom metodom.

Sa razvojem akustike u kasno XIX veka, otkriven je ultrazvuk, u isto vreme su počela i prva istraživanja ultrazvuka, ali su temelji za njegovu primenu postavljeni tek u prvoj trećini 20. veka.

Ultrazvuk i njegova svojstva

U prirodi se ultrazvuk nalazi kao sastavni dio mnogih prirodnih zvukova: u šumu vjetra, vodopada, kiše, morskih oblutaka koje je valova valjala, u pražnjenjima groma. Mnogi sisari, poput mačaka i pasa, imaju sposobnost percepcije ultrazvuka frekvencije do 100 kHz, a lokacijske sposobnosti slepih miševa, noćnih insekata i morskih životinja su svima dobro poznate.

Ultrazvuk- mehaničke vibracije iznad frekventnog opsega koje čuje ljudsko uho (obično 20 kHz). Ultrazvučne vibracije putuju u talasnom obliku, sličnom širenju svetlosti. Međutim, za razliku od svjetlosnih valova, koji mogu putovati u vakuumu, ultrazvuk zahtijeva elastični medij kao što su gas, tečnost ili čvrsta materija.

Glavni parametri talasa su talasna dužina, frekvencija i period. Ultrazvučni talasi se po svojoj prirodi ne razlikuju od talasa čujnog opsega i podložni su istim fizički zakoni. Ali ultrazvuk ima specifične karakteristikešto je odredilo njegovu široku primenu u nauci i tehnologiji. Evo glavnih:

1. Kratka talasna dužina. Za najniži ultrazvučni opseg, talasna dužina ne prelazi nekoliko centimetara u većini medija. Kratka talasna dužina određuje prirodu zraka širenja ultrazvučnih talasa. U blizini emitera, ultrazvuk se širi u obliku snopova koji su po veličini bliski veličini emitera. Dolazeći do nehomogenosti u mediju, ultrazvučni snop se ponaša poput svjetlosnog snopa, doživljava refleksiju, prelamanje, rasipanje, što omogućava formiranje zvučnih slika u optički neprozirnim medijima koristeći čistu optički efekti(fokusiranje, difrakcija, itd.).
2. Kratak period oscilovanja, koji omogućava emitovanje ultrazvuka u obliku impulsa i preciznu vremensku selekciju propagirajućih signala u medijumu.

Mogućnost dobijanja visoke vrijednosti energija oscilacije pri maloj amplitudi, jer energija oscilacija je proporcionalna kvadratu frekvencije. Ovo omogućava stvaranje ultrazvučnih zraka i polja sa visoki nivo energije bez potrebe za velikom opremom.

U ultrazvučnom polju se razvijaju značajne akustične struje. Dakle, uticaj ultrazvuka na okolinu stvara specifične efekte: fizičke, hemijske, biološke i medicinske. Kao što su kavitacija, zvučno-kapilarni efekat, disperzija, emulzifikacija, otplinjavanje, dezinfekcija, lokalno grijanje i mnogi drugi.

Potrebe mornarica vodeće sile - Engleska i Francuska, za proučavanje morskih dubina, izazvale su interesovanje mnogih naučnika u oblasti akustike, tk. ovo je jedini tip signala koji može daleko putovati u vodi. Tako je 1826. godine francuski naučnik Colladon odredio brzinu zvuka u vodi. Godine 1838. u Sjedinjenim Državama zvuk je prvi put korišten za određivanje profila morskog dna kako bi se položio telegrafski kabel. Rezultati eksperimenta bili su razočaravajući. Zvuk zvona davao je preslab odjek, gotovo nečujan među ostalim zvukovima mora. Trebalo je više ići u to područje visoke frekvencije, što vam omogućava da kreirate usmjerene zvučne zrake.

Prvi ultrazvučni generator napravio je 1883. godine Englez Francis Galton. Ultrazvuk je nastao kao zviždaljka na ivici noža ako dunete na njega. Ulogu takve tačke u Galtonovom zvižduku igrao je cilindar oštrih ivica. Vazduh ili drugi gas koji je izlazio pod pritiskom kroz prstenastu mlaznicu prečnika istog kao ivica cilindra naleteo je na ivicu i dolazi do visokofrekventnih oscilacija. Duvanjem vodonika u pištaljku bilo je moguće dobiti oscilacije do 170 kHz.

Godine 1880. Pierre i Jacques Curie su napravili odlučujuće otkriće za ultrazvučnu tehnologiju. Braća Curie su primijetila da kada se pritisak primjenjuje na kristale kvarca, električni naboj, što je direktno proporcionalno sili primijenjenoj na kristal. Ovaj fenomen je nazvan "piezoelektricitet". grčka riječ, što znači "pritisnuti". Osim toga, demonstrirali su inverzni piezoelektrični efekat, koji se manifestovao kada se brzo mijenja električni potencijal nanesena na kristal, uzrokujući da on vibrira. Od sada je postala tehnički moguća proizvodnja malih emitera i prijemnika ultrazvuka.

Smrt Titanika od sudara sa santom leda, potreba za novim oružjem - zahtijevale su podmornice brz razvoj ultrazvučna hidroakustika. Godine 1914. francuski fizičar Paul Langevin, zajedno sa talentiranim ruskim naučnikom emigrantom, Konstantinom Vasiljevičem Šilovskim, prvi je razvio sonar koji se sastoji od ultrazvučnog emitera i hidrofona - prijemnika ultrazvučnih vibracija zasnovanih na piezoelektričnom efektu. Sonar Langevin - Shilovsky, bio je prvi ultrazvučni uređaj primenjeno u praksi. Istovremeno, ruski naučnik S.Ya.Sokolov razvio je osnove ultrazvučne detekcije grešaka u industriji. Godine 1937. njemački psihijatar Karl Dussik, zajedno sa svojim bratom Friedrichom, fizičarem, prvi je koristio ultrazvuk za otkrivanje tumora na mozgu, ali rezultati koje su dobili bili su nepouzdani. U medicinskoj praksi ultrazvuk je prvi put korišten tek 50-ih godina 20. stoljeća u Sjedinjenim Državama.