Застосування ультразвуку у косметології

Свисток Гальтона

Перший ультразвуковий свисток зробив 1883 року англієць Гальтон. Ультразвук тут створюється подібно до звуку високого тону на вістря ножа, коли на нього потрапляє потік повітря. Роль такого вістря у свистку Гальтона грає «губа» у маленькій циліндричній резонансній порожнині. Газ, що пропускається під високим тиском через порожнистий циліндр, ударяється об цю «губу»; виникають коливання, частота яких (близько 170 кГц) визначається розмірами сопла та губи. Потужність свистка Гальтона невелика. В основному його застосовують для подачі команд при дресируванні собак та кішок.

Рідинний ультразвуковий свисток

Більшість ультразвукових свистків можна пристосувати для роботи в рідкому середовищі. У порівнянні з електричними джерелами ультразвуку рідинні ультразвукові свистки малопотужні, але іноді, наприклад, для ультразвукової гомогенізації, вони мають істотну перевагу. Так як ультразвукові хвилі виникають безпосередньо в рідкому середовищі, то не відбувається втрати енергії ультразвукових хвиль при переході з одного середовища до іншого. Мабуть, найбільш вдалою є конструкція ультразвукового свистка рідини, виготовленого англійськими вченими Коттелем і Гудменом на початку 50-х років XX століття. У ньому потік рідини під високим тиском виходить із еліптичного сопла і прямує на сталеву пластинку. Різні модифікації цієї конструкції набули досить широкого поширення для отримання однорідних середовищ. Завдяки простоті і стійкості своєї конструкції (руйнується тільки пластинка, що коливається) такі системи довговічні і недорогі.

Сірена

Сирена - механічне джерело пружних коливань і, зокрема, ультразвуку. Їх частотний діапазон може досягати 100 кГц, але відомі сирени,працюючі на частоті до 600 кГц. Потужність сирен сягає десятків кВт.

Повітряні динамічні сирени застосовуються для сигналізації та технологічних цілей (коагуляція дрібнодисперсних аерозолів, руйнування піни, осадження туманів, прискорення процесів масо- та теплообміну тощо).

Усі ротаційні сирени складаються з камери, закритої зверху диском (статором), у якому зроблено велику кількість отворів. Стільки ж отворів є і на диску, що обертається всередині камери - роторі. При обертанні ротора положення отворів у ньому періодично збігається з положенням отворів на статорі. У камеру безперервно подається стиснене повітря, яке виривається з неї в ті короткі миті, коли отвори на роторі та статорі збігаються.

Частота звуку в сиренах залежить від кількості отворів та його геометричної форми, і швидкості обертання ротора.

Ультразвук у природі

Кажани, що використовують при нічному орієнтуванні ехолокацію, випускають при цьому ротом (шкіряні - Vespertilionidae) або носовим отвором (підковоносі - Rhinolophidae), що мають форму параболічного дзеркала, сигнали надзвичайно високої інтенсивності. На відстані 1 - 5 см від голови тваринного тиск ультразвуку досягає 60 мбар, тобто відповідає в частотній області, що чується нами, тиску звуку, створюваного відбійним молотком. Відлуння своїх сигналів кажани здатні сприймати при тиску всього 0,001 мбар, тобто в 10000 разів менше, ніж у сигналів, що випускаються. При цьому кажани можуть обходити при польоті перешкоди навіть у тому випадку, коли на сигнали ехолокації накладаються ультразвукові перешкоди з тиском 20 мбар. Механізм цієї високої стійкості до перешкод ще невідомий. При локалізації кажанів предметів, наприклад, вертикально натягнутих ниток здіаметром всього 0,005 - 0,008 мм на відстані 20см (половина розмаху крил), вирішальну роль відіграють зсув у часі і різниця в інтенсивності між сигналом, що випускається і відбитим. Підковоноси можуть орієнтуватися і за допомогою тільки одного вуха (моноаурально), що істотно полегшується великими вушними раковинами, що безперервно рухаються. Вони здатні компенсувати навіть частотний зсув між випромінюваними і відбитими сигналами, обумовлений ефектом Доплера (при наближенні до предмета луна є більш високочастотним, ніж сигнал, що посилається). Знижуючи під час польоту ехолокаційну частоту в такий спосіб, щоб частота відбитого ультразвуку залишалася у сфері максимальної чутливості їх «слухових» центрів, можуть визначити швидкість власного переміщення.

У нічних метеликів із сімейства ведмедиць розвинувся генератор ультразвукових перешкод, що «збиває зі сліду» кажанів, які переслідують цих комах.

Ехолокацію використовують для навігації та птиці - жирні козої, або гуахаро. Населяють вони гірські печери Латинської Америки - від Панами на північному заході до Перу на півдні та Суринаму на сході. Живучи в непроглядній темряві, жирні козоїди, проте, пристосувалися віртуозно літати печерами. Вони видають тихі клацаючі звуки, що сприймаються і людським вухом (їх частота приблизно 7 000 Герц). Кожне клацання триває одну-дві мілісекунди. Звук клацання відбивається від стін підземелля, різних виступів та перешкод і сприймається чуйним слухом птаха.

Ультразвуковою ехолокацією у воді користуються китоподібні.

Діагностичне застосування ультразвуку в медицині (УЗД)

Завдяки гарному поширенню ультразвуку в м'яких тканинах людини, його відносної нешкідливості в порівнянні з рентгенівськими променями та простотоюВикористовуючи порівняно з магнітно-резонансною томографією, ультразвук широко застосовується для візуалізації стану внутрішніх органів людини, особливо в черевній порожнині та порожнині тазу.

Терапевтичне застосування ультразвуку в медицині

Крім широкого використання в діагностичних цілях (див. ультразвукове дослідження), ультразвук застосовується в медицині (у тому числі регенеративної) як інструмент лікування.

Ультразвук має такі ефекти:

протизапальною, що розсмоктує діями;
аналгетичним, спазмолітичним діями;
кавітаційним посиленням проникності шкіри.

Фонофорез - комбінований метод лікування, при якому на тканині замість звичайного гелю для ультразвукової емісії (застосовується, наприклад, при УЗД) наноситься лікувальна речовина (як медикаменти, так і речовини природного походження). Передбачається, що ультразвук допомагає лікувальній речовині глибше проникати у тканини.

Застосування ультразвуку в косметології

Багатофункціональні косметологічні апарати, що генерують ультразвукові коливання з частотою 1МГц, застосовуються для регенерації клітин шкіри та стимуляції в них метаболізму. За допомогою ультразвуку виробляється мікромасаж клітин, покращується мікроциркуляція крові та лімфодренаж. У результаті підвищується тонус шкіри, підшкірних тканин та м'язів. Ультразвуковий масаж сприяє виділенню біологічних активних речовин, ліквідує спазм у м'язах, внаслідок чого розгладжуються зморшки, підтягуються тканини обличчя та тіла. За допомогою ультразвуку здійснюється найбільш глибоке введення косметичних засобів та препаратів, а також виводяться токсини та очищаються клітини.