Factor de contraste acústico

En acústica , el factor de contraste acústico es un número que describe la relación entre las densidades y las velocidades del sonido de dos medios, o equivalentemente (debido a la forma de la expresión), la relación entre las densidades y las compresibilidades de dos medios. Se utiliza con mayor frecuencia en el contexto de las técnicas de imágenes ultrasónicas biomédicas que utilizan agentes de contraste acústico y en el campo de la manipulación ultrasónica de partículas (acustoforesis) mucho más pequeñas que la longitud de onda utilizando ondas estacionarias ultrasónicas. En este último contexto, el factor de contraste acústico es el número que, dependiendo de su signo, indica si un tipo dado de partícula en un medio dado será atraído por los nodos o antinodos de presión .

Ejemplo: partícula en un medio

La figura muestra la sección transversal de un canal recto, de paredes duras (gris) y lleno de agua (azul) con una resonancia de presión ultrasónica unidimensional de media longitud de onda (curva verde). F _rad es la fuerza de radiación sobre una pequeña partícula suspendida. Las partículas que tienen un factor de contraste positivo (rojo) en el agua se mueven hacia los nodos de presión, mientras que las partículas con un factor de contraste negativo (amarillo) en el agua se mueven hacia los nodos de antipresión.

En un campo de ondas estacionarias ultrasónicas, una pequeña partícula esférica ( , donde es el radio de la partícula y es la longitud de onda) suspendida en un fluido no viscoso se moverá bajo el efecto de una fuerza de radiación acústica. La dirección de su movimiento está determinada por las propiedades físicas de la partícula y el medio circundante, expresadas en forma de un factor de contraste acustoforético . ^{[1] [2]} ${\displaystyle a\ll \lambda }$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \phi }$

Dadas las compresibilidades y densidades del medio y de la partícula, respectivamente, el factor de contraste acústico se puede expresar como: ^[2 ] ${\displaystyle \beta _{m}}$ ${\displaystyle \beta _{p}}$ ${\displaystyle \rho _{m}}$ ${\displaystyle \rho _{p}}$ ${\displaystyle \phi }$

${\displaystyle \phi ={\frac {5\rho _{p}-2\rho _{m}}{2\rho _{p}+\rho _{m}}}-{\frac {\beta _{p}}{\beta _{m}}}}$

Para un valor positivo de , las partículas serán atraídas hacia los nodos de presión. ${\displaystyle \phi }$

Para un valor negativo de , las partículas serán atraídas hacia los antinodos de presión. ${\displaystyle \phi }$

Véase también

• Impedancia acústica
• Pinzas acústicas

Referencias

1. Bruus, Henrik (2012). "Acoustofluídica 7: La fuerza de la radiación acústica sobre partículas pequeñas". Lab on a Chip . 12 (6): 1014. doi :10.1039/c2lc21068a. ISSN  1473-0197. PMID  22349937.
2. Lenshof, Andreas; Laurell, Thomas (2010). "Separación continua de células y partículas en sistemas microfluídicos". Chemical Society Reviews . 39 (3): 1203. doi :10.1039/b915999c. ISSN  0306-0012. PMID  20179832.