Динамика оболочечных и капельных микроструктур при акусто-вибрационном воздействии

• Автор: Илюхина, Мария Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ДИНАМИКА ОБОЛОЧЕЧНЫХ И КАПЕЛЬНЫХ МИКРОСТРУКТУР ПРИ АКУСТО-ВИБРАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
ГЛАВА I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДМЕТА И МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
§ 1. Оболочечные, капельные микроструктуры и акустическое
воздействие на них в современных технологиях
§2. Основные математические модели и методы в решаемых задачах
Глава II. АКУСТОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБОЛОЧЕЧНЫХ
МИКРОСТРУКТУР ДЛЯ ЗАДАЧ МЕДИЦИНСКОЙ АКУСТИКИ.
РАСЧЕТ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (УЗВ)
НА ЭТИ СТРУКТУРЫ
§ 1. Актуальность задач медицинской акустики относительно УЗВ на оболочечные микроструктуры. Классификация и основные характеристики этих систем
§2. Постановка и аналитическое решение задачи об
изменении формы микрокапсул при УЗВ
§3. Расчет УЗВ на клетки в рамках оболочечной модели
§4. Интегральное и локальное изменение площади микрооболочки
при вызываемых УЗВ деформациях
ГЛАВА III. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ПОВЕРХНОСТНО-СТРУКТРУКТУРНЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ УЗВ НА ОБОЛОЧЕЧНЫЕ МИКРОСТРУКТУРЫ
В МЕДИЦИНСКОЙ АКУСТИКЕ
§ 1. Анализ деформационной динамики микрокапсул
при ударно-импульсном воздействии
§2. Новый локальный критерий образования сквозных дефектов (пор) в
клеточной мембране при ее деформации в процессе УЗВ
§3. Влияние ультразвуковой волны на барьерные
функции клеточных мембран
§4. Рекомендации по оптимизации УЗВ и параметров
обол очечных структур
ГЛАВА IV. ДИНАМИКА ЗАКРЕПЛЕННОЙ НА ВИБРИРУЮЩЕМ
ОСНОВАНИИ КАПЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УГЛАХ СМАЧИВАНИЯ
§ 1. Система «капля на подложке» как объект современных научных исследований и перспективных технологий с использованием акустических методов
§2. Постановка и решение задачи о трансформации формы капли на
вибрирующем основании при произвольных углах смачивания
§3. Анализ резонансных частот и поверхностных возмущений капли
на вибрирующем основании
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
БЛАГОДАРНОСТИ
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
На современном этапе развития медицинской акустики большое значение приобретают исследования акустических и вибрационных воздействий на оболочечные микрообъекты. К ним в данном случае относятся как более простые системы в виде оболочечных микропузырьков (контрастных агентов) и капсулированных газожидкостных структур, так и более сложные капельно-оболочечные модели живых клеток; сюда же при значительной роли поверхностного натяжения можно отнести активно изучаемую в последнее время систему «микрокапля на вибрирующей подложке».
В данной диссертационной работе изучается деформационная динамика оболочечных микроструктур при акустическом и вибрационном воздействии с целью анализа образования и изменения сложных, сферически несимметричных форм (на основе суперпозиции высших поверхностных мод) указанных объектов, когда локальные поверхностные участки большой кривизны влияют на «жизненные» процессы (образование локальных дефектов с дальнейшим их «залечиванием» или разрушением мембраны, изменение барьерных функций оболочки).
Актуальность работы в целом определяется общей тенденцией изучения все более мелкомасштабных процессов, эффектов и т.п., что в медицинской акустике проявляется в естественном переходе к отдельной клетке и ее структурам (например, клеточной мембране) как объектам акустического (ударно-волнового, ультразвукового) и вибрационного воздействия [1]. В этом же направлении медицинскую акустику «заставляет» двигаться и появление новых, соразмерных эритроциту микрообъектов, играющих существенную роль в современных акустомедицинских технологиях: акустоконтрастных агентов (оболочечных
микропузырьков) и капсулированных газожидкостных систем, обеспечивающих «адресную» доставку лекарственных и генных препаратов с кровотоком [2].
Имеющиеся в этой новой области акустики работы по анализу процесса акустического воздействия на оболочечные микросистемы, реально рассматривая только оболочечные газовые микропузырьки, в основном продолжают традиции

^15 I77* ^2 ) -^16 -^2 )
А25 («, Т?2 ) ^26 (И! ^2 ) О о
о о
-1 о
-1 о

Ец (и> А ) Е21(п,Я2)
Ец (и> А)
А 7 (и> А)
-£37(и,Л2)

— £47 (и, )
•А (и> А)
Я28(и,Л2)
АвО7’А)
еаАп>к2)
~~ Е; $ (ст

~Е4е{п,Я2)
Я17(я, Л,)
су Л,
2(7!
СУ СУ
^^^£37(и,Л,) £)8 („,*,)-
СУ л, 2ег,
Л,2 су
Е2г{п> К)
Е„ (и, Л.)+-^ ■- £37 к Л) Ав к Л, )+-Г7~ А* («>
Л, су
Ч'"
й/
А'
аг 2 Л
с;
Л'.
-Я"’ + Ф
и 1я=«2 "
А/|
1я=я2
К1"!
" 1я=я2
й/|
1я=я2

я=я2
(П-81)
£17(и,Л)=
, ,, , ,2 я(и+3)) ,2 С , 2 ,
-Iсор +2р | к, ^Г^-к1 к “з7?

Еп{п,Я)=2р'

п—1 1?
я„(/:,'л)-А; пп+](к,' я)
£27(я,Д)=-2^- к„(к/кУк/ п„+х{к,'к)
К К
(И-82)
£28(и,Л)=-27‘
1 , ,2 я +
-«г
2 Л
ппЬ'к)+~ппЛк-'К)
Еп{п’К)=^пп{к,'К)-К' и„+1(*/'л)> £38(и,Д)=-^-и„(*,'д),
ЕА1{пЛ)=-^п„(к;к), ЕА,{пЛ)=-^пХк>'К)-к;пЛк<,к)

Система (П-79) - (П-82) описывает деформации мембраны для гармоник я>0. Для я = 0, в силу отсутствия сдвига, из системы исключаются второе, четвертое, шестое и восьмое уравнения, при этом группа независимых переменных сводится к набору В0‘, В0‘, С0', а0, а остальные переменные при этом