超聲波細胞破碎儀是將電能通過換能器轉(zhuǎn)換為聲能，這種能量通過液體介質(zhì)而變成一個個密集的小氣泡，這些小氣泡迅速炸裂，產(chǎn)生的象小炸彈一樣的能量，從而起到破碎細胞等物質(zhì)的作用。基于超聲波在液體中的空化效應(yīng)。換能器將通過變幅桿的電能在刀頭頂部的液體中產(chǎn)生高強度的剪切力，形成高頻交變水壓，使腔體膨脹爆炸，粉碎細胞。另一方面，由于超聲波在液體中的劇烈擾動，粒子產(chǎn)生大的加速度，使它們相互碰撞或與裝置壁碰撞而破碎。

超聲對細胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機械效應(yīng)

熱效應(yīng)是當超聲在介質(zhì)中傳播時，摩擦力阻礙了由超聲引起的分子震動，使部分能量轉(zhuǎn)化為局部高熱（42-43℃），因為正常組織的臨界致死溫度為45.7℃，而腫瘤組織比正常組織敏感性高，故在此溫度下腫瘤細胞的代謝發(fā)生障礙，DNA、RNA、蛋白質(zhì)合成受到影響，從而殺傷癌細胞而正常組織不受影響。

空化效應(yīng)是在超聲照射下，生物體內(nèi)形成空泡，隨著空泡震動和其猛烈的聚爆而產(chǎn)生出機械剪切壓力和動蕩，使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。另外，空化泡破裂時產(chǎn)生瞬時高溫（約5000℃）、高壓（可達500×104Pa），可使水蒸氣熱解離產(chǎn)生OH自由基和H原子，由OH自由基和H原子引起的氧化還原反應(yīng)可導(dǎo)致多聚物降解、酶失活、脂質(zhì)過氧化和細胞殺傷。

機械效應(yīng)是超聲的原發(fā)效應(yīng)，超聲波在傳播過程中介質(zhì)質(zhì)點交替地壓縮與伸張構(gòu)成了壓力變化，引起細胞結(jié)構(gòu)損傷。殺傷作用的強弱與超聲的頻率和強度密切相關(guān)。