Technologie de base des processeurs à ultrasons

Le mécanisme fondamental d’un processeur à ultrasons est l’effet de cavitation ultrasonique. Le fonctionnement commence avec l'unité principale convertissant l'énergie électrique en un signal électrique à haute fréquence - (généralement autour de 20 kHz) ; ce signal entraîne les éléments céramiques piézoélectriques à l'intérieur du transducteur, transformant l'énergie électrique en vibrations mécaniques à la même fréquence. Ces vibrations mécaniques sont amplifiées par une sonde (corne) et transmises à la pointe qui est immergée dans la solution échantillon.

Lorsque des ondes ultrasonores-de haute intensité se propagent dans un milieu liquide, des phases alternées de compression et de raréfaction sont générées. Pendant la phase de raréfaction (zone de basse-pression), la pression locale du liquide chute en dessous de sa pression de vapeur, provoquant la « déchirure » du liquide et entraînant la formation de nombreuses bulles de cavitation de la taille du micron-. À l’arrivée de la phase de compression suivante (zone de haute-pression), ces bulles de cavitation s’effondrent et implosent rapidement. Au moment où une bulle de cavitation s'effondre, de l'énergie est libérée dans un espace infime, générant des ondes de choc avec des pressions locales atteignant jusqu'à 1 000 atmosphères et des micro-jets se déplaçant à des vitesses supérieures à 400 km/h. Ces puissantes forces mécaniques agissent directement sur les membranes cellulaires ou les parois cellulaires de l’échantillon, provoquant fatigue et rupture, libérant ainsi le contenu intracellulaire. Le principal avantage d'une conception multi-canaux réside dans l'intégration de plusieurs sondes ultrasoniques (cornes) pour permettre le traitement simultané et parallèle de plusieurs échantillons, offrant des avantages tels qu'un débit élevé, une excellente reproductibilité et un fonctionnement automatisé.