עקרון העבודה של מכשיר שיבוש תאים אולטראסוניים

אולטרסאונד הוא סוג של גל מכני אלסטי במדיום החומר. זוהי צורת גל, כך שניתן להשתמש בה כדי לזהות את המידע הפיזיולוגי והפתולוגי של גוף האדם, כלומר אולטרסאונד אבחנתי. יחד עם זאת, זוהי גם סוג של אנרגיה שכאשר מינון מסוים של אולטרסאונד מועבר בתוך אורגניזם, היא מקיימת אינטראקציה זה עם זה. אולטרסאונד הוא צליל מכני אלסטי בתווך חומרי, והשפעותיו על תאים כוללות בעיקר אפקטים תרמיים, אפקטים של קוויטציה ואפקטים מכניים.
ההשפעה התרמית היא שכאשר אולטרסאונד מתפשט במדיום, החיכוך מעכב את הרעידות המולקולריות הנגרמות על ידי אולטרסאונד, וגורם לאנרגיה מסוימת להיות מומרת לחום מקומי גבוה (42-43 מעלות ). הסיבה לכך היא שהטמפרטורה הקטלנית הקריטית של רקמה רגילה היא 45.7 מעלות, ורקמת הגידול רגישה יותר מרקמה רגילה. לכן, בטמפרטורה זו, חילוף החומרים של תאי הגידול מופרע, וסינתזת ה-DNA, ה-RNA והחלבון מושפעים, ובכך הורגים תאים סרטניים מבלי להשפיע על רקמה תקינה. אפקט הקוויטציה הוא היווצרות של ואקוולים באורגניזמים תחת הקרנת אולטרסאונד, היוצרים לחץ גזירה ומערבולת מכאנית עם הרטט והתפוצצות האלימה של הוואקוולים, הגורמים לדימום גידול, התפוררות רקמות ונמק. בנוסף, כאשר בועת הקוויטציה נקרעת, היא יוצרת טמפרטורות גבוהות מיידיות (כ-5000 מעלות) ולחצים גבוהים (עד 500 × 104Pa) עלולים לגרום לניתוק תרמי של אדי מים. OH רדיקלים חופשיים ו. H אטומים. החיזור שנגרם על ידי. OH רדיקלים חופשיים ו. אטומי H עלולים להוביל לפירוק פולימרים, אי הפעלה של אנזימים, חמצון ליפידים והרג תאים. ההשפעה המכנית היא ההשפעה העיקרית של אולטרסאונד. במהלך תהליך ההתפשטות של האולטרסאונד, הדחיסה וההרחבה לסירוגין של חלקיקי המדיום מהווים שינוי לחץ, הגורם לנזק למבנה התא. עוצמת אפקט ההרג קשורה קשר הדוק לתדירות ולעוצמת האולטרסאונד.
יחד עם זאת, זוהי גם סוג של אנרגיה, שיכולה לגרום לשינויים בתפקוד ובמבנה של אורגניזמים באמצעות אינטראקציות ביניהם כאשר מינון מסוים של אולטרסאונד מתפשט בתוך האורגניזם, המכונה אפקט ביולוגי אולטרסאונד.
העיקרון של מכשיר שיבוש תא קולי אינו מסתורי ומסובך מדי. במילים פשוטות, מדובר בהמרה של אנרגיה חשמלית לאנרגיית קול באמצעות מתמר. אנרגיה זו הופכת לבועות קטנות צפופות דרך תווך נוזלי (כגון מים), אשר מתפוצצות במהירות ומייצרות אנרגיה כמו פצצה קטנה, ובכך ממלאות תפקיד בפירוק חומרים כגון תאים (הידוע בכינויו "אפקט הקוויטציה") .