Інфразвук, особливості його розповсюдження. Біофізичні основи дії інфразвуку.Шум, вібрації, їх фізичні характеристики.

Інфразвук- це коливання з частотою меншою від 16 Гц. Джерела інфразвуку є природні та штучні. Інфразвук слабо поглинається різними середовищами, що дозволяє йому поширюватись на великі відстані і дає можливість локалізувати центри вибухів і землетрусів та попередити цунамі. За рахунок значної довжини хвилі інфразвук здатний огинати перешкоди і проникати в приміщення. Він негативно діє на організм людини. Інфразвук спричиняє біль голови, підвищує втомленість, подразливість, агресивність, знижує працездатність (частота 7 Гц негативно діє на серце). Із зменшенням частоти інфразвуку негативні симптоми посилюються, виникає біль у хребті. Різні внутрішні органи людини коливаються з частотою яка входить у діапазон інфразвукових частот.Тому при збіганні частот інфразвуку з частотами коливань внутрішніх органів спричиняє його негативну дію на організм.
Вібрації – це механічні коливання твердого тіла біля положення рівноваги частотою від 15-40 до 700-1000 Гц, що викликають у людини специфічні відчуття, для яких характерні мінімальні пороги на частоті коливань близько 250 Гц та відсутність частотної різниці при однаковій надпороговій інтенсивності впливу.. Іх характеризують частотою і амплітудою. Внаслідок тривалої дії вібрації порушується фізіологічні функції. (вібраційна хвороба) Шум-це звук виражений складною, яка не повторюється, часовою залежністю.Спектр шуму суцільний. Наприклад: вібрації машин, оплески, приголосні звуки.

Кожна людина сприймає шум по-різному. Багато чого залежить від віку, темпераменту, стану здоров’я, оточуючих умов. Деякі люди втрачають слух навіть після короткого впливу шуму порівняно збільшеної інтенсивності.
Постійна дія сильного шуму може не лише негативно вплинути на слух, але й викликати інші шкідливі наслідки – дзвін у вухах, запаморочення, головний біль, підвищення втоми, зниження працездатності.
Шум має акумулятивныий ефект, тобто акустичні подразнення, накопичуючись в організмі людини, все сильніше пригнічують нервову систему. Тому перед втратою слуху від впливу шумів виникає функціональний розлад центральної нервової системи. Особливо шкідливий вплив шуму позначається на нервово-психічній діяльності людини. Процес нервово-психічних захворювань вищий серед осіб, що працюють у гомінких умовах, ніж у людей, що працюють у нормальних звукових умовах.
Шуми викликають функціональні розлади серцево-судинної системи; шкідливо впливають на зоровий і вестибулярний аналізатори; знижують рефлекторну діяльність, що часто стає причиною нещасних випадків і травм.

Ультразвук. Джерела та приймачі ультразвуку. Особливості поширення ультразвукових хвиль. Дія ультразвуку на речовину. Біофізичні основи дії ультразвуку на клітини і тканини організму. Застосування ультразвуку в діагностиці та лікуванні.

Ультразвук- це механічні коливання з частотою понад 20 кГц. Ультразвукові коливання поширюються і середовищі зі сталою швидкістю, рівною швидкості звуку. В основі генерації ультразвуку лежить зворотний п єзоелектричний ефект та магнітострикція. Зворотний п єзоелектричний ефект зумовлений механічною деформацією пластинки з п єзокристалу за впливу прикладеної до її поверхні різниці потенціалів. До електродів, розміщених на поверхні пластинки з кварцу або титанату барію, підводять змінне електричне поле. Відбувається деформація пластинки, пластинка стає випромінювачем УЗ-хвиль. Магнітострикція - це деформація феромагнетика за впливу магнітного поля. Якщо в змінне магнітне поле внести феромагнетик, то його деформація зумовить поширення в середовищі пружної УЗ-хвилі. Під час проходження ультразвуку через речовину його інтенсивність зменшується за експоненціальним законом. Реєстрація інтенсивності УЗ-хвилі, що пройшла через тканини й органи з різними коефіцієнтами послаблення, дає змогу визначити їх місце розташування та розміри. На цьому грунтується "тіньовий" метод дослідження структури органів і тканин. Проходження УЗ-хвилі через речовину супроводжується згущеннями та розрідженнями частинок середовища на різних ділянках. Там, де частинки згущені, тиск підвищується, і навпаки. Хвильовий опір біологічних середовищ у 3 тис. разів більший, ніж такий опір повітря, тому УЗ-хвилі сильно відбиваються від таких середовищ. На цьому грунтується УЗ-діагностика. Ультразвук поглинається повітрям та іншими газами, менше - рідинами і ще менше твердими тілами. Під час введення ультразвуку в тканину повітряний прошарок між датчиком (випромінювачем) і тілом людини необхідно заповнити водою або кремом, щоб зменшити поглинання. Завдяки короткій довжині хвилі ультразвук можна сконцентрувати на малій ділянці.

Хвильовий опір біологічних середовищ у 3 тис. разів більший, ніж такий опір повітря, тому УЗ-хвилі сильно відбиваються від цих середовищ. На цьому грунтується УЗ-діагностика. Ультразвук поглинається повітрям і газами, менше-рідинами і ще менше твердими тілами. Завдяки короткій довжині хвиль УЗ можна сконцентрувати на малій ділянці.

У рідинах під впливом ультразвуку виникають змінні напруження стиску та розтягу. Вони перевищують сили, що втримують молекули, тому між частинками утворюються мікроскопічні порожнини(кавітація). Ці порожнини швидко закриваються, внаслідок чого виділяється велика енергія, яка може зумовити іонізацію і дисоціацію навколишніх молекул. Поширюючись у середовищі, ультразвукова хвиля тисне на перешкоди. Як результат, на межі рідина - повітря утворюється "фонтан". У середовищі енергія хвилі втрачається внаслідок поглинання. Ця енергія перетворюється в тепло, тому на межі двох різних середовищ виникає локальний нагрів. Частинки (наприклад мікроорганізми), що перебувають в опроміненому ультразвуком середовищі, коливатимуться разом з ультразвуком. Амплітуда коливань залежить від частоти та інтенсивності ультразвуку, а також від розмірів частинок і вязкості середовища. За певних умов ці коливання зумовлюють рівномірний розподіл частинок у середовищі, або їх розпад. Під впливом ультразвуку у водних розчинах відбувається радіоліз води. Енергія, необхідна для цього виділяється внаслідок кавітації. Ультразвук виявляє бактерицидну дію, яку використовують для стерилізації ліків та продуктів харчуванн, для виділення білків, бактерій. За великих інтенсивностей ультразвуку переважає його руйнівна дія, за малих - ультразвук покращує обмін речовин. У терапії переважно використовують ультразвук з частотою 800 кГц і інтенсивністю 1Вт/см^2. Для забезпечення контакту ділянку тіла змащують маслом і головним електродом здійснюють обертовий рух. Під час лікування головну роль відіграє теплова і механічна дія (мікромасаж). УЗ-діагностика грунтується на здатності тканин поглинати УЗ в залежності від їхньої густини: здорова й хвора людина мають різну густину, а тому й різну здатність поглинання.

Інтенсивність ультразвуку, який проходить через серце, змінюється відповідно до скорочень серця внаслідок зміни товщини шару, що поглинає ультразвук. Так записується ультразвукова кардіограма.

У траматології та ортопедії використовують ультразвукову пилку - це "ніж" з насічкою, якому надають коливань з частотою від 20 до 50 кГц. Зубці насічки рухаються з розмахом 80 мкм, вибираючи мікрочастинки кістки, і виконують філігранну роботу.Ультразвуком можна з’єднувати (зварювати) зламані кістки під час операцій, скріплювати їх з пересадженою кістковою тканиною.

Таким чином, розглянуті первинні фізичні процеси, зумовлені дією ультразвуку, спричиняють такі ефекти в біооб єктах:

1) мікровібрації на клітинному та субклітинному рівнях

2) руйнування і збудження макромолекул

3) зміну проникності біомембран

4) теплову дію

5) руйнування клітин і мікроорганізмів.

Внаслідок цього застосування ультразвуку у медичній практиці здійснюється у двох напрямках:

а) діагностка та експериментальні дослідження

б) терапія.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: