СПОСОБ ИНДИКАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ В ЖИДКИХ СРЕДАХ
METHOD OF INDICATING ENERGY DENSITY DISTRIBUTION IN ULTRASONIC FIELD IN LIQUID MEDIA

Изобретение относится к ультразвуковой технике и предназначено для качественной оценки распределения плотностей ультразвуковой энергии в технологических объемах с водной средой, подвергаемой действию ультразвука. Изобретение реализуется введением в подщелоченную водную среду индикатора в виде бумаги, пропитанной фенолфталеином. Распределение плотности энергии в ультразвуковом поле оценивают по распределению интенсивности характерной окраски индикаторной бумаги, возникающей за счет различий в скорости диффузии раствора в структуру индикаторной бумаги в областях с отличающейся плотностью энергии.
Известен способ визуализации распределения плотности ультразвуковой энергии в водном растворе, включающий приготовление специальной реактивной индикаторной бумаги, в качестве которой используют трехслойную бумажную конструкцию, причем один из слоев пропитан крахмалом с концентрацией 0,1-10%, второй - йодистым калием с концентрацией 0,1-1 М/л, а третий - гидроперитом с концентрацией 0,1-3%. Распределение плотности энергии в ультразвуковом поле оценивают по распределению плотности характерной окраски индикаторной бумаги при воздействии на нее ультразвуком в водной среде [1]. Недостатком метода является сложность в обеспечении плотного и равномерного прилегания друг к другу пропитанных разными реагентами слоев бумаги, что увеличивает погрешность оценки распределения плотности энергии в поле ультразвука.
Известен способ визуализации распределения плотности ультразвуковой энергии в водном растворе красителя по окрашиванию опущенной в раствор бумаги [2], а также способ определения формы ультразвукового поля с использованием ткани клубня картофеля по окрашиванию, обусловленному взаимодействием фонофоретически введенным в ткань клубня ионов йода с крахмалом, в присутствии перекиси водорода [3].
Известны также бумаги реактивные (индикаторные бумаги), впитывающие бумаги с закрепленными на них реагентами, изменяющими цвет при взаимодействии с определяемыми веществами [4].
Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому (прототип) по совокупности существенных признаков является способ визуализации ультразвукового поля с использованием трехслойной бумажной конструкции, один из слоев которой пропитан крахмалом, второй - йодистым калием, а третий - гидроперитом [1].
Настоящий способ предназначен для контроля распределения плотности ультразвуковой энергии, излучаемой в водную среду медицинскими терапевтическими ультразвуковыми приборами, ультразвуковыми небулайзерами (генераторами аэрозолей), для контроля распределения плотности ультразвуковой энергии, в ультразвуковых ваннах или других технологических объемах с ультразвуковой активацией процессов в жидких средах. Предлагаемый способ может быть реализован с использованием воды, подщелоченной, например, пищевой содой, до уровня слабощелочных столовых минеральных вод (pH 7,2-8,5), что делает процесс оценки распределения плотности энергии в технологических объемах ультразвуковых установок экологически безопасным и безвредным для обслуживающего персонала.
Указанный результат достигается за счет применения бумажного листа - индикатора, пропитанного предварительно фенолфталеином, обеспечивающим в щелочной среде характерное малиновое окрашивание. В неоднородном ультразвуковом поле скорость диффузии подщелоченной водной среды в бумажный индикатор будет различной в разных местах индикаторной бумаги, в зависимости от плотности акустической энергии в среде, а следовательно, и будет различаться и степень окрашивания индикатора.
Таким образом, совокупность отличительных признаков описываемого способа обеспечивает достижение указанного результата.
В результате проведенного анализа уровня техники качественной оценки распределения плотности энергии в жидкости, подвергаемой ультразвуковому воздействию, источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного способа не обнаружен, следовательно, заявленный способ соответствует условию "новизна".
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного способа с получением вышеуказанного технического результата
Способ осуществляется следующим образом.
1. Готовят индикаторную бумагу, пропитывая лист бумаги спиртовым раствором фенолфталеина, и высушивают ее либо естественным образом, либо проглаживая горячим утюгом, либо используя глянцеватель для фотобумаги.
2. Опускают индикаторную бумагу в ультразвуковую ванну, в кювету ультразвукового небулайзера, или другую технологическую емкость со слегка подщелоченной (pH 7,2-8,5) водой, выдерживают 2-5 (в зависимости от материала бумаги, температуры среды и средней плотности энергии в ультразвуковом поле), извлекают индикаторную бумагу из ванны и визуально оценивают распределение плотности энергии по распределению интенсивности окрашивания индикаторной бумаги. При этом наиболее интенсивно окрашенные области, обусловленные более быстрой пропиткой бумаги и растворением фенолфталеина под действием ультразвука, соответствуют более высокой плотности энергии в ультразвуковом поле.
Приведенный пример демонстрирует, что распределение интенсивности окраски на индикаторной бумаге отражает распределение плотности энергии в ультразвуковом поле в подщелоченной водной среде.
Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что заявленный способ, предназначенный для качественной оценки распределения плотностей ультразвуковой энергии в ультразвуковых ваннах и других технологических объемах, обладает указанными выше свойствами.
Дополнительный поиск похожих решений показал, что заявленный способ не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку подобрана совокупность технических средств и условий, обеспечивающих достижение заявленного результата. Следовательно, заявленный способ соответствует условию "изобретательский уровень".
Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его реализации с помощью описанных в заявке средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию "промышленная применимость".
Литература
1. Акопян В.Б., Бамбура М.В., Беняев Н.Е., Давидов Е.Р., Леонов Б.И., Рухман А.А. Способ оценки распределения плотности энергии в ультразвуковом поле. Патент РФ №2386111, 2008.
2. Акопян В.Б., Ершов Ю.А. Основы взаимодействия ультразвука с биологическими объектами. - М., изд-во МГТУ им. Баумана, 2005, 224 с.
3. Акопян В.Б., Дубовой А.С. Способ определения формы ультразвукового поля при биологических исследованиях. - АС 918840, Бюллетень 13, 07.04.82.
4. Химическая энциклопедия. Реактивные индикаторные бумаги. М., Научное издательство «Большая Российская энциклопедия, 1995, т.4, с.398-399.