超声波细胞破碎仪是一种利用超声波能量实现细胞破碎、组织匀浆或物质分散的实验设备，其核心原理基于超声波的空化效应和机械效应。以下是其工作原理的详细解析：

　　1.超声波的产生与传播

　　换能器（探头）：仪器通过压电陶瓷换能器将高频电信号（通常为20kHz-2MHz）转换为机械振动，产生超声波。

　　传播介质：超声波以纵波形式在液体介质（如水、缓冲液）中传播，能量通过介质分子间的压缩和稀疏交替传递。

　　2.空化效应（核心机制）

　　当超声波在液体中传播时，会引发以下现象：

　　负压相：超声波的稀疏区使液体局部压力降低，当压力低于液体的蒸汽压时，液体中会形成微小气泡（空化核）。

　　正压相：在压缩区，气泡被迅速压缩并破裂，产生局部高温（可达5000K以上）、高压（约1000个大气压）和冲击波。

　　微射流：气泡破裂时，周围液体以高速（约100m/s）向中心冲击，形成微射流，对细胞膜和细胞壁产生剪切力和冲击力。

　　结果：空化效应产生的物理条件直接破坏细胞结构，导致细胞膜破裂、内容物释放，实现细胞破碎。

　　3.机械效应（辅助作用）

　　超声波的振动传递：探头的高频振动（每秒数万次）直接作用于样品，通过机械摩擦和剪切力破碎细胞。

　　搅拌与混合：振动促进液体流动，增强样品均匀性，避免局部过热或破碎不均。

　　4.关键参数与影响因素

　　频率：

　　低频（20-50kHz）：空化效应强，适合大体积或硬质样品（如植物组织）。

　　高频（100kHz以上）：机械效应更显著，适合小体积或敏感样品（如动物细胞）。

　　功率：功率越高，空化强度越大，但需避免过度加热或样品结构破坏。

　　脉冲模式：通过间歇性工作（如开1秒/关2秒）控制温度，防止样品变性。

　　探头直径：直径越小，能量越集中，适合小体积样品；直径越大，覆盖范围广，适合大体积处理。