Artık bir fizik alanı olarak akustik, en düşükten son derece yükseğe, 1012 - 1013 Hz'e kadar daha geniş bir elastik titreşim aralığını dikkate almaktadır. Frekansı 16 Hz'in altında olan ve insanların duyamayacağı ses dalgalarına infrases, frekansı 20.000 Hz'den 109 Hz'e kadar olan ses dalgalarına ultrason, 109 Hz'den yüksek frekanstaki titreşimlere ise hiperses adı verilmektedir.
Bu duyulamayan sesler birçok kullanım alanı buldu.
Ultrasonik ve infrasonik seslerin canlılar dünyasında çok önemli bir rolü vardır. Örneğin balıklar ve diğer deniz hayvanları, fırtına dalgalarının oluşturduğu infrasonik dalgaları hassas bir şekilde algılar. Böylece bir fırtınanın ya da kasırganın yaklaştığını önceden hissederler ve daha güvenli bir yere doğru yüzerler. Infrasound orman, deniz ve atmosfer seslerinin bir bileşenidir.
Ultrason sesleri köpek, kedi, yunus, karınca, yarasa gibi hayvanlar tarafından üretilebilir ve algılanabilir. Yarasalar uçuş sırasında kısa, tiz sesler çıkarır. Uçuşları sırasında yol boyunca karşılaştıkları nesnelerden gelen bu seslerin yansımalarıyla yönlendirilirler; Yalnızca küçük avlarının yankılarıyla yönlendirilen böcekleri bile yakalayabilirler. Kediler ve köpekler çok tiz ıslık sesleri (ultrason) duyabilirler.
İNFRASOUND (Latince kızılötesi - alt, alt), insan kulağının duyamayacağı düşük frekanslı (16 Hz'den az) elastik dalgalar. Büyük genliklerde infrases kulakta ağrı olarak hissedilir. Depremler, su altı ve yeraltı patlamaları, fırtınalar ve kasırgalar sırasında, tsunami dalgaları vb.
Yerkabuğunda, kaya düşmesi patlamaları ve taşınan patojenler de dahil olmak üzere çok çeşitli kaynaklardan gelen ses ötesi frekanslardaki şoklar ve titreşimler gözlemlenir.
Infrasound, çeşitli ortamlarda düşük emilim ile karakterize edilir; bunun sonucunda hava, su ve yer kabuğundaki infrases dalgaları çok uzun mesafelere yayılabilir. Bu olgunun, büyük patlamaların yerinin veya ateşli bir silahın konumunun belirlenmesinde pratik uygulamaları vardır. Infrasound'un denizde uzun mesafelere yayılması, doğal bir felaketin (tsunami) tahmin edilmesini mümkün kılar. Çok sayıda infrasonik frekans içeren patlama sesleri, atmosferin üst katmanlarını ve su ortamının özelliklerini incelemek için kullanılır.
Kişi infrasonu duymaz ama hisseder; insan vücudu üzerinde yıkıcı bir etkisi vardır. Yüksek düzeyde infrasound, vestibüler aparatın işlev bozukluğuna neden olarak baş dönmesi ve baş ağrısını önceden belirler. Dikkat ve performans düşer. Korku ve genel halsizlik hissi var. Infrasound'un insan ruhunu büyük ölçüde etkilediğine dair bir görüş var. 20 rpm'den daha düşük dönüş hızlarında çalışan tüm mekanizmalar infrasound yayar. Bir araba 100 km/saatin üzerinde bir hızla hareket ettiğinde, yüzeyinden gelen hava akışının bozulması nedeniyle oluşan bir kızılötesi ses kaynağıdır. Makine mühendisliği endüstrisinde fanların, içten yanmalı motorların kompresörlerinin ve dizel motorların çalışması sırasında infrases meydana gelir. Mevcut düzenleyici belgelere göre, geometrik ortalama frekansları 2, 4, 8, 16, Hz olan oktav bantlarındaki ses basıncı seviyeleri 105 dB'den, 32 Hz frekanslı bantlar için ise 102 dB'den fazla olmamalıdır. Uzunluğu nedeniyle infrases atmosferde uzun mesafeler kat eder. Yayılma yolu boyunca yapıların inşa edilmesiyle infrasesi durdurmak neredeyse imkansızdır. Kişisel koruyucu ekipmanlar da etkisizdir. Etkili bir koruma yöntemi, oluşumunun kaynağındaki infrases seviyesini azaltmaktır. Bu önlemler arasında aşağıdakiler ayırt edilebilir: - şaft dönüş hızlarının saniyede 20 veya daha fazla devire çıkarılması; - büyük salınımlı yapıların sağlamlığının arttırılması; - düşük frekanslı titreşimlerin ortadan kaldırılması: - kaynakların yapısında, infrasonik titreşimler bölgesinden ses titreşimleri bölgesine geçişe izin veren tasarım değişikliklerinin yapılması; bu durumda ses yalıtımı ve ses emilimi kullanılarak bunların azaltılması sağlanabilir.
İnfrasonik dalgaların ana kaynakları
Endüstriyel üretim ve taşımacılığın gelişmesi, çevredeki infrasound kaynaklarında önemli bir artışa ve infrasound seviyesinin yoğunluğunun artmasına neden olmuştur.
Şehirlerdeki insan yapımı başlıca ses ötesi titreşim kaynakları tabloda gösterilmektedir.
Infrasound kaynağı Karakteristik frekans
Infrasound aralığı Infrasound seviyeleri
Karayolu taşımacılığı İnfrases aralığının tüm spektrumu 70-90 dB dışında, 120 dB'e kadar içeride
Demiryolu taşımacılığı ve tramvaylar 10-16 Hz İç ve dış mekan 85 - 120 dB
Aerodinamik ve darbe etkisine sahip endüstriyel kurulumlar 8-12 Hz 90-105 dB'ye kadar
Endüstriyel tesislerin ve binaların havalandırması, metroda da aynı 3-20 Hz 75-95 dB'ye kadar
Jet uçağı Yaklaşık 20 Hz Dış mekanda 130 dB'e kadar
Ultrason, bilim ve teknolojinin özel bölümlerinin ayrıldığı yüksek frekanslı elastik dalgalardır. Tipik olarak ultrasonik aralığın 20.000 ila birkaç milyar hertz arasındaki bir frekans aralığı olduğu kabul edilir. Her ne kadar bilim adamları ultrasonun varlığından uzun zamandır haberdar olsalar da bilimde, teknolojide ve endüstride pratik kullanımı nispeten yakın zamanda başlamıştır.
İnsan kulağı ultrasonu algılayamaz ancak yarasalar gibi bazı hayvanlar ultrasonu algılayabilir ve üretebilir. Kemirgenler, kediler, köpekler, balinalar ve yunuslar ultrasonu kısmen algılar. Araba motorlarının, takım tezgahlarının ve roket motorlarının çalışması sırasında ultrasonik titreşimler meydana gelir. Uygulamada, ultrason üretmek için genellikle elektromekanik ultrason jeneratörleri kullanılır; bunun etkisi, belirli malzemelerin manyetik (manyetostriktif jeneratörler) veya elektrik alanının (piezoelektrik jeneratörler) etkisi altında boyutlarını değiştirme kabiliyetine dayanır. yüksek frekanslı sesler. Yüksek frekansı (kısa dalga boyu) nedeniyle ultrasonun özel özellikleri vardır.
Gazlar tarafından güçlü bir şekilde, sıvılar tarafından ise zayıf bir şekilde emilir. Ultrasonun etkisi altındaki bir sıvıda, içlerindeki basınçta kısa süreli bir artışla birlikte küçük kabarcıklar şeklinde boşluklar oluşur. Ek olarak, ultrasonik dalgalar difüzyon süreçlerini (iki ortamın birbirine girmesi) hızlandırır. maddenin çözünürlüğünü ve genel olarak kimyasal reaksiyonların seyrini önemli ölçüde etkiler. Ultrasonun bu özellikleri ve çevre ile etkileşiminin özellikleri, onun geniş teknik ve tıbbi kullanımını belirler.
İlk kez, ultrasonun pratik kullanımı fikri, bilindiği gibi, geçen yüzyılın ilk yarısında denizin derinliklerindeki çeşitli nesneleri tespit etmek için yöntem ve araçların geliştirilmesiyle bağlantılı olarak ortaya çıktı. : denizaltılar, resifler, buzdağlarının su altı kısımları vb. Bunun temel nedeni 1912'de Titanik'in batması ve Birinci Dünya Savaşı sırasında denizaltıların askeri operasyonlara katılmaya başlamasıydı.
Düşük frekanslı ultrasonik titreşimler havada iyi yayılır. Etkilerinin vücut üzerindeki biyolojik etkisi, ultrasonun yoğunluğuna, maruz kalma süresine ve maruz kalan vücut yüzeyinin boyutuna bağlıdır. Havada yayılan ultrasonun uzun süreli sistematik etkisi, sinir, kardiyovasküler ve endokrin sistemlerin, işitsel ve vestibüler analizörlerin fonksiyonel bozukluklarına neden olur. Ultrason makinelerinde çalışanlarda şiddetli asteni, vasküler hipotansiyon ve kalbin ve beynin elektriksel aktivitesinde azalma olduğu belirtiliyor. Başlangıç aşamasında merkezi sinir sistemindeki değişiklikler, beynin refleks fonksiyonlarının ihlali ile kendini gösterir (karanlıkta, kapalı alanda korku hissi, artan kalp atış hızı ile ani ataklar, aşırı terleme, midede spazmlar) , bağırsaklar, safra kesesi). En tipik belirtileri şiddetli yorgunluk, baş ağrıları ve kafada baskı hissi, konsantrasyon güçlüğü, düşünce sürecinin engellenmesi ve uykusuzluk şikayetleriyle seyreden bitkisel-vasküler distonidir.
Yüksek frekanslı ultrasonun ellere temas etkisi, ellerde kılcal kan dolaşımının bozulmasına, ağrı duyarlılığının azalmasına, yani periferik nörolojik bozuklukların gelişmesine neden olur. Ultrasonik titreşimlerin kemik yoğunluğunda azalmayla birlikte kemik yapısında değişikliklere neden olabileceği tespit edilmiştir.
Endüstriyel titreşim.
Temel kavramlar ve tanımlar. Titreşimin insan vücudu üzerindeki etkisi. Üretimde titreşim düzenlemesinin ilkeleri
2.1 Kapsam ve genel hükümler titreşim
Titreşimin ölçümü ve hijyenik değerlendirmesinin yanı sıra önleyici tedbirler de 2.2.4/2.1.8-96 "Üretim ve çevrenin fiziksel faktörlerinin hijyenik değerlendirmesi" (onay altında) kılavuzuna uygun olarak gerçekleştirilmelidir.
Bu sıhhi standartların onaylanmasıyla birlikte, 3041-84 sayılı “İşçilerin ellerine iletilen yerel titreşim yaratan makine ve ekipmanlarla çalışmaya ilişkin sıhhi standartlar ve kurallar”, 3044-84 sayılı “İşyerlerinin titreşimine ilişkin sıhhi standartlar”, 1304-75 sayılı "İzin verilen titreşimlere ilişkin sıhhi standartlar" konut binalarında geçersiz hale gelir.
2.2 Terimler ve tanımlar
İzin verilen maksimum titreşim seviyesi (MAL), günlük (hafta sonları hariç) çalışma sırasında, ancak tüm çalışma süresi boyunca haftada 40 saatten fazla olmamak üzere, modern araştırmalar tarafından tespit edilen hastalıklara veya sağlık sorunlarına neden olmaması gereken bir faktörün seviyesidir. çalışma sürecinde veya şimdiki ve sonraki nesillerin yaşamlarının uzun vadedeki yöntemleri. Titreşim sınırlarına uyum, aşırı duyarlı bireylerde sağlık sorunlarını dışlamaz.
Konut ve kamu binalarında izin verilen titreşim seviyesi, insanlarda önemli bir endişe yaratmayan, titreşime duyarlı sistem ve analizörlerin işlevsel durum göstergelerinde önemli değişikliklere neden olmayan faktörün seviyesidir.
Düzeltilmiş titreşim seviyesi, oktav düzeltmeleri dikkate alınarak oktav frekans bantlarındaki titreşim seviyelerinin enerji toplamının sonucu olarak belirlenen tek sayısal bir titreşim özelliğidir.
Eşdeğer (enerji) düzeltilmiş zamanla değişen titreşim seviyesi, belirli bir zaman aralığı sırasında verilen sabit olmayan titreşimle aynı RMS ayarlı titreşim ivmesi ve/veya titreşim hızı değerine sahip, ayarlanmış zamanla sabit titreşim düzeyidir.
2.3 İnsanları etkileyen titreşimlerin sınıflandırılması
İnsanlara bulaşma yöntemine göre ayırt edilirler:
Destek yüzeyleri aracılığıyla oturan veya ayakta duran bir kişinin vücuduna iletilen genel titreşim;
İnsan eliyle iletilen yerel titreşim.
Not. Oturan bir kişinin bacaklarına ve çalışma masalarının titreşen yüzeyleriyle temas eden ön kollara iletilen titreşime yerel titreşim denir.
Titreşimlerin kaynağına göre ayırt edilirler:
Elde taşınan elektrikli aletlerden (motorlu), makine ve ekipmanların manuel kontrollerinden bir kişiye iletilen yerel titreşim;
Elde tutulan mekanize olmayan aletlerden (motorsuz), örneğin çeşitli modellerin ve iş parçalarının düzleştirici çekiçlerinden bir kişiye iletilen yerel titreşim;
Kategori 1'in genel titreşimi - kendinden tahrikli ve çekilen makinelerin, arazide hareket eden araçların, tarımsal arka planların ve yolların (inşaatları dahil) işyerindeki bir kişiyi etkileyen taşıma titreşimi. Taşıma sırasındaki titreşim kaynakları arasında şunlar yer alır: tarımsal ve endüstriyel traktörler, kendinden tahrikli tarım makineleri (biçerdöverler dahil); kamyonlar (traktörler, kazıyıcılar, greyderler, silindirler vb. dahil); kar küreme makineleri, kendinden tahrikli madencilik demiryolu taşımacılığı;
Kategori 2'nin genel titreşimi - üretim tesislerinin, endüstriyel tesislerin ve maden işletmelerinin özel olarak hazırlanmış yüzeyleri üzerinde hareket eden makinelerin işyerindeki bir kişiyi etkileyen taşıma ve teknolojik titreşim. Taşıma ve teknolojik titreşim kaynakları arasında şunlar yer alır: ekskavatörler (döner dahil), endüstriyel ve inşaat vinçleri, metalurji üretiminde açık ocak fırınlarının yüklenmesine (doldurulmasına) yönelik makineler; madencilik biçerdöverleri, maden yükleme makineleri, kendinden tahrikli sondaj arabaları; paletli makineler, beton döşeme taşları, zemine monteli üretim araçları;
Kategori 3'ün genel titreşimi - Sabit makinelerin bulunduğu işyerlerinde insanları etkileyen veya titreşim kaynakları olmayan işyerlerine iletilen teknolojik titreşim. Teknolojik titreşim kaynakları şunları içerir: metal ve ahşap işleme makineleri, dövme ve presleme ekipmanları, dökümhane makineleri, elektrikli makineler, sabit elektrik tesisatları, pompalama üniteleri ve fanlar, sondaj kuyuları için ekipmanlar, sondaj kuleleri, hayvancılık makineleri, tahıl temizleme ve ayırma ( kurutucular dahil), inşaat malzemeleri endüstrisine yönelik ekipmanlar (beton döşeme taşları hariç), kimya ve petrokimya endüstrisine yönelik tesisler vb.
a) işletmelerin endüstriyel tesislerinin daimi işyerlerinde;
b) titreşim üreten makinelerin bulunmadığı depolar, kantinler, malzeme odaları, görev odaları ve diğer endüstriyel tesislerdeki işyerlerinde;
c) fabrika yönetim binaları, tasarım büroları, laboratuvarlar, eğitim merkezleri, bilgisayar merkezleri, sağlık merkezleri, ofis binaları, çalışma odaları ve zihinsel çalışanlara yönelik diğer tesislerdeki işyerlerinde;
Konut binalarında ve kamu binalarında dış kaynaklardan kaynaklanan genel titreşim: kentsel demiryolu taşımacılığı (sığ ve açık metro hatları, tramvaylar, demiryolu taşımacılığı) ve araçlar; endüstriyel işletmeler ve mobil endüstriyel tesisler (hidrolik ve mekanik presler, planya, kesme ve diğer metal işleme mekanizmaları, pistonlu kompresörler, beton karıştırıcıları, kırıcılar, inşaat makineleri vb. çalıştırılırken);
Konut binalarında ve kamu binalarında iç kaynaklardan gelen genel titreşim: binaların ve ev aletlerinin (asansörler, havalandırma sistemleri, pompalar, elektrikli süpürgeler, buzdolapları, çamaşır makineleri vb.) yanı sıra yerleşik perakende satış kuruluşlarının mühendislik ve teknik ekipmanları ( soğutma ekipmanları), kamu hizmetleri işletmeleri, kazan daireleri vb.
Titreşim spektrumunun doğasına bağlı olarak aşağıdakiler ayırt edilir:
Bir 1/3 oktav frekans bandındaki kontrol edilen parametrelerin, bitişik 1/3 oktav bantlarındaki değerlerden 15 dB'den daha yüksek olduğu dar bant titreşimleri;
Geniş bant titreşimleri: Bir oktav genişliğinden daha geniş sürekli bir spektruma sahiptir.
Titreşimlerin frekans bileşimine göre aşağıdakilere ayrılırlar:
Düşük frekanslı titreşimler (genel titreşimler için 1-4 Hz, yerel titreşimler için 8-16 Hz oktav frekans bantlarında maksimum seviyelerin baskınlığı ile);
Orta frekanslı titreşimler (8-16 Hz - genel titreşimler için, 31,5-63 Hz - yerel titreşimler için);
Yüksek frekanslı titreşimler (genel titreşimler için 31,5-63 Hz, yerel titreşimler için 125-1000 Hz).
Titreşimlerin zaman özelliklerine göre ayrılırlar:
Normalleştirilmiş parametrelerin değerinin gözlem süresi boyunca 2 kattan fazla (6 dB) değişmediği sabit titreşimler;
Aşağıdakileri içeren, 1 saniyelik bir zaman sabitiyle ölçüldüğünde, en az 10 dakikalık bir gözlem süresi sırasında standartlaştırılmış parametrelerin değerinin en az 2 kat (6 dB kadar) değiştiği sabit olmayan titreşimler:
a) standartlaştırılmış parametrelerin değerinin zaman içinde sürekli olarak değiştiği, zamanla dalgalanan titreşimler;
b) insanın titreşimle teması kesildiğinde ve temasın gerçekleştiği aralıkların süresi 1 saniyeden fazla olduğunda aralıklı titreşimler;
c) her biri 1 saniyeden kısa süren bir veya daha fazla titreşim darbesinden (örneğin darbelerden) oluşan darbe titreşimleri.
2.4 Standartlaştırılmış parametrelerin izin verilen maksimum değerleri
480 dakika (8 saat) titreşime maruz kalma süresiyle endüstriyel yerel titreşimin standartlaştırılmış parametrelerinin izin verilen maksimum değerleri Tablo'da verilmiştir. 1.
tablo 1
*Eksenlerde izin verilen maksimum değerler
Oktav bantlarının geometrik ortalama frekansları, Hz titreşim ivmesi titreşim hızı
m/sn dB m/sn 10 dB
8 1,4 123 2,8 115
16 1,4 123 1,4 109
31,5 2,8 129 1,4 109
63 5,6 135 1,4 109
125 11,0 141 1,4 109
250 22,0 147 1,4 109
500 45,0 153 1,4 109
1000 89,0 159 1,4 109
Düzeltilmiş ve eşdeğer düzeltilmiş değerler ve düzeyleri 2,0 126 2,0 112
* İntegral değerlendirmeye göre bu sağlık standartlarını 12 dB'den (4 kat) fazla aşan seviyelerde veya herhangi bir oktav bandında titreşim koşullarında çalışmaya izin verilmez.
Elektrik güvenliği.
Akımın insan vücudu üzerindeki etkisi. Elektrik yaralanmaları ve sınıflandırılması.
Elektrik çarpması türleri.
Canlı bir organizmanın içinden geçmek. akım şu etkiyi yaratır:
1. Termal - belirli bölgelerin yanıklarında, kan damarlarının, kanın, sinirlerin ısınması.
2. Elektrolitik - kanın ve diğer organik sıvıların ayrışması.
3. Biyolojik - kalp ve akciğer kasları da dahil olmak üzere istemsiz kasılma kasılmalarının eşlik ettiği vücudun canlı dokularının tahrişi ve uyarılması.
Tüm bunların sonucunda kalp ve akciğerlerin tamamen durmasına kadar vücutta çeşitli rahatsızlıklar meydana gelebilir.
Bütün bunlar iki yenilgiye yol açar: elektrik yaralanmaları ve elektrik çarpması.
Elektrik yaralanması, elektriğe maruz kalmanın vücut dokularında neden olduğu, açıkça tanımlanmış lokal hasardır. akım veya ark. Genellikle cildi, bağları ve kemikleri etkiler. Çoğu durumda e-posta. yaralanmalar tamamen veya kısmen iyileşir. Bazı durumlarda ölüm meydana gelebilir.
Aşağıdaki e-postalar ayırt edilir: yaralanmalar: el. yan, el. izler, ciltte metalleşme ve mekanik hasar.
E-posta yanık en yaygın elektriktir incinme.
İki tür yanık vardır: akım ve ark.
Elektrik yanığı vücuttan akım geçtiğinde meydana gelir ve yanıklar gözlemlenir.
Ark yanması, vücuttaki elektriğe maruz kalmanın sonucudur. ark, burada yüksek sıcaklıklar gözlenir - 3500'e kadar.
E-posta işaretler - elektriğin geçişi sırasında gövde üzerindeki gri renkli işaretler. akım.
Cildin metalleşmesi - küçük metal parçacıklarının, erimiş elektriğin cilde nüfuz etmesi. ark.
E-posta şok, elektriğin geçişi sırasında canlı dokuların uyarılmasıdır. akım. Ciddiyete göre bunlardan dördü vardır:
Klinik (hayali) ölüm, kalp ve akciğerin çalışmayı bıraktığı andan itibaren meydana gelen, yaşamdan ölüme geçiş dönemidir. Klinik ölüm durumundaki bir kişide tüm yaşam belirtileri yoktur. Ancak vücut henüz ölmemiştir; metabolik süreçler devam etmektedir.
Elektrikten ölüm nedeni akım - kalbin, akciğerlerin, elektriğin çalışmasının durması. şok.
Fibrilasyon kaotik hızlı kalp kasılmalarıdır.
Ortaya çıkan sonuçlara bağlı olarak elektrik çarpması dört dereceye ayrılır:
I - bilinç kaybı olmadan konvülsif kas kasılması;
II - bilinç kaybıyla birlikte konvülsif kas kasılması, ancak solunum ve kalp fonksiyonu korunmuş;
III - bilinç kaybı ve kalp aktivitesinde veya solunumda (veya her ikisinde) bozulma;
IV - klinik ölüm durumu.
Elektrik çarpmasının sonucunu etkileyen ana faktörler.
Bir kişiden geçen akımın miktarı, yaralanmanın sonucunu belirleyen ana faktördür. Bir kişi, 0,6-1,5 mA'lık endüstriyel frekanslı (50 Hz) alternatif bir akımın ve 5-7 mA'lık bir DC akımının geçişini hissetmeye başlar - bunlar, akım algılama eşikleri olarak adlandırılır. Büyük akıntılar insanlarda kasılmalara neden olur.
10-15 mA'da ağrı zar zor dayanılır hale gelir ve kasılmalar öyledir ki kişi bunların üstesinden gelemez.
Yaralanmanın sonucu insan vücudunun direncinden büyük ölçüde etkilenir. En yüksek direnç (3...20 kOhm) ölü keratinize hücrelerden oluşan derinin üst tabakasında (0,2 mm) bulunurken, beyin omurilik sıvısının direnci 0,5...0,6 Ohm'dur. Cildin üst katmanının direncinden dolayı vücudun genel direnci oldukça yüksektir ancak bu katman hasar gördüğü anda değeri hızla düşer.
Elektriksel güvenlikle ilgili hesaplamalarda insan vücudunun direnci 1 kOhm olarak alınır.
Akımın insan vücudundan geçiş süresi yaralanmanın sonucunu etkiler: akım ne kadar uzun olursa, ciddi ölümcül yaralanma olasılığı da o kadar artar.
Kurbanın vücudundaki akımın yolu, yaralanmanın sonucunda önemli bir rol oynar. Yani akımın yolunda hayati organlar varsa - kalp, akciğerler, beyin, o zaman hasar tehlikesi çok yüksektir.
Doğru akımın türü ve frekansı, alternatif akımdan yaklaşık dört kat daha az tehlikelidir, ancak bu 250-300 V'a kadar geçerlidir. Frekansın artması tehlikenin artmasına neden olur.
En tehlikeli akım kalpten, akciğerlerden ve beyinden geçer.
Hasarın derecesi aynı zamanda akımın türüne ve frekansına da bağlıdır. En tehlikelisi 20... 1000 Hz frekanslı alternatif akımdır. Alternatif akım, 300 V'a kadar voltajlarda doğru akımdan daha tehlikelidir. Daha yüksek voltajlarda - doğru akım.
Elektrik güvenliği.
Ses dalgaları 16 Hz ila 20 kHz arasında değişen bir frekansla karakterize edilir. Frekansı v olan elastik dalgalar< 16 Гц называются kızılötesi ve v>20 kHz frekansıyla - ultrason(Şekil 56).
Infrason. İnsan kulağı infrases dalgalarını algılayamaz. Buna rağmen insanlar üzerinde belirli fizyolojik etkiler gösterme yeteneğine sahiptirler. Bu eylemler rezonansla açıklanmaktadır. Vücudumuzun iç organları oldukça düşük doğal frekanslara sahiptir: karın boşluğu ve göğüs - 5-8 Hz, baş - 20-30 Hz. Tüm vücudun ortalama rezonans frekansı 6 Hz'dir. Frekansları aynı olan infrases dalgaları organlarımızın titreşmesine neden olur ve çok yüksek yoğunlukta iç kanamalara neden olabilir.
Özel deneyler, insanları yeterince yoğun kızılötesi ses ile ışınlamanın denge kaybına, mide bulantısına, gözbebeklerinin istemsiz dönmesine vb. neden olabileceğini göstermiştir. Örneğin, 4-8 Hz frekansında kişi iç organlarının hareketini hisseder ve 12 Hz frekansı - deniz tutması krizi.
Amerikalı fizikçi R. Wood'un (meslektaşları arasında büyük bir orijinal ve neşeli bir adam olarak tanınan) bir gün tiyatroya infrasonik dalgalar yayan özel bir aparat getirdiğini ve onu çalıştırarak onu sahneye yönlendirdiğini söylüyorlar. Kimse ses duymadı ama oyuncu histeriye kapıldı.
Düşük frekanslı seslerin insan vücudu üzerindeki rezonans etkisi aynı zamanda modern rock müziğinin tekrar tekrar güçlendirilmiş düşük frekanslı davul, bas gitar vb. ile doyurulmuş uyarıcı etkisini de açıklamaktadır.
İnfrasound insan kulağı tarafından algılanmaz ancak bazı hayvanlar bunu duyabilir. Örneğin denizanası, hava akımlarının deniz dalgalarının tepeleriyle etkileşimi sonucu fırtına sırasında ortaya çıkan 8-13 Hz frekansındaki infrases dalgalarını güvenle algılar. Denizanasına ulaşan bu dalgalar, onları yaklaşan fırtınaya karşı önceden (15 saat önceden!) “uyarır”.
İnfrasound kaynakları yıldırım deşarjları, silah sesleri, volkanik patlamalar, atom bombası patlamaları, depremler, çalışan jet motorları, deniz dalgalarının tepeleri üzerinden akan rüzgar vb. olabilir.
Infrasound, çeşitli ortamlarda düşük emilim ile karakterize edilir ve bunun sonucunda çok uzun mesafelerde yayılabilir. Bu, güçlü patlamaların yerini, ateş eden silahın konumunu belirlemeyi, yer altı nükleer patlamalarını izlemeyi, tsunamileri tahmin etmeyi vb. mümkün kılar.
ultrason. Ultrason da insan kulağı tarafından algılanmaz. Ancak bazı hayvanlar bunu yayabiliyor ve algılayabiliyor. Örneğin yunuslar bu sayede çamurlu suda güvenle gezinebilirler. Geri dönen ultrasonik darbeler gönderip alarak, 20-30 m mesafeden dikkatlice suya indirilen küçük bir topağı bile tespit edebiliyorlar. Ultrason ayrıca görme yeteneği zayıf olan veya hiçbir şey göremeyen yarasalara da yardımcı olur. İşitme cihazlarını kullanarak ultrasonik dalgalar (saniyede 250 defaya kadar) yayarak, uçuş sırasında yön bulabilir ve zifiri karanlıkta bile avını başarılı bir şekilde yakalayabilirler. Bazı böceklerin buna yanıt olarak özel bir savunma tepkisi geliştirmesi ilginçtir: Bazı güve ve böcek türlerinin de yarasaların yaydığı ses ötesi dalgaları algılayabildikleri ve bunları duyduktan sonra hemen kanatlarını katlayıp yere düştükleri ortaya çıktı. yerde donmak.
Ultrasonik sinyaller bazı dişli balinalar tarafından da kullanılır. Bu sinyaller, ışığın tamamen yokluğunda kalamar avlamalarına olanak tanır.
Frekansı 25 kHz'in üzerinde olan ultrasonik dalgaların kuşlarda ağrıya neden olduğu da tespit edilmiştir. Bu, örneğin martıları içme suyu rezervuarlarından uzaklaştırmak için kullanılır.
Ultrason, çeşitli mekanik (örneğin siren) ve elektromekanik cihazlar kullanılarak elde edildiği bilim ve teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ultrason kaynakları gemilere ve denizaltılara kurulur. Kısa ultrasonik dalga darbeleri göndererek bunların alttan veya başka nesnelerden yansımalarını yakalayabilirsiniz. Yansıyan dalganın gecikme süresine bağlı olarak engele olan mesafe değerlendirilebilir. Bu durumda kullanılan yankı sirenleri ve sonarlar, denizin derinliğini ölçmeyi (Şek. 57), çeşitli navigasyon sorunlarını çözmeyi (kayaların, resiflerin vb. yakınında yüzmeyi), balıkçılık keşiflerini gerçekleştirmeyi (balık sürülerini tespit etmeyi) mümkün kılar. ve aynı zamanda askeri sorunları da çözer (su altı düşman teknelerinin aranması, periskopsuz torpido saldırıları vb.).
Endüstride, metal dökümlerdeki çatlaklardan ultrasonun yansıması, ürünlerdeki kusurları değerlendirmek için kullanılır.
Ultrason, sıvı ve katı maddeleri ezerek çeşitli emülsiyonlar ve süspansiyonlar oluşturur.
Ultrason kullanarak, başka yöntemlerle yapılamayan alüminyum ürünleri lehimlemek mümkündür (çünkü alüminyum yüzeyinde her zaman yoğun bir oksit film tabakası vardır). Ultrasonik havyanın ucu sadece ısınmakla kalmaz, aynı zamanda alüminyum üzerindeki oksit filminin tahrip olması nedeniyle yaklaşık 20 kHz frekansta titreşir.
Ultrasonun elektriksel titreşimlere ve ardından ışığa dönüştürülmesi, ses görüşüne olanak sağlar. Ses görüşünü kullanarak sudaki ışığı geçirmeyen nesneleri görebilirsiniz.
Tıpta ultrason, kırık kemikleri kaynaklamak, tümörleri tespit etmek, kadın doğumda teşhis testleri yapmak vb. için kullanılır. Ultrasonun biyolojik etkisi (mikropların ölümüne yol açar), sütün, tıbbi maddelerin sterilizasyonunda kullanılmasına izin verir. ve tıbbi aletler.
1. İnfrases nedir? 2. İnfrasonik dalga kaynaklarına örnekler verin. 3. İnfrasonun insanlar üzerindeki fizyolojik etkisini ne açıklıyor? 4. Ultrason nedir? 5. Hayvan dünyasının temsilcileri tarafından ultrasonik dalgaların kullanımına örnekler verin. 6. Kızılötesi ve ultrason nerede ve ne için kullanılır?
Ultrason:
- Ultrason nedir;
- Ultrasonun insan vücudu üzerindeki etkisi;
- Ultrasonun endüstride ve ekonomide kullanımı;
- Ultrason kullanımı için beklentiler.
İnfrason:
- İnfrason nedir;
- İnfrasonun insan vücudu üzerindeki etkisi;
- Infrasound anomalileri;
- İnfrasound kullanan hayvanlar;
- İnfrasound kullanımına ilişkin beklentiler;
- Çözüm
ultrason
1. Ultrason nedir?
Son zamanlarda, ultrason enerjisinin kullanımına dayalı teknolojik süreçler üretimde giderek yaygınlaşmaktadır. Ultrason tıpta da uygulama alanı bulmuştur. Çeşitli ünite ve makinelerin ünite güçlerinin ve hızlarının artması nedeniyle, ultrasonik frekans aralığı da dahil olmak üzere gürültü seviyeleri artmaktadır.
Ultrason, işitilebilirlik üst sınırını -20 kHz'i aşan bir frekansa sahip elastik bir ortamın mekanik titreşimidir. Ses basıncı seviyesinin birimi dB'dir. Ultrason yoğunluğunun ölçüm birimi santimetre kare başına watt'tır (W/s2). İnsan kulağı ultrasonu algılayamaz, ancak yarasalar gibi bazı hayvanlar ultrasonu hem duyabilir hem de üretebilir. Kemirgenler, kediler, köpekler, balinalar ve yunuslar tarafından kısmen algılanır. Araba motorlarının, takım tezgahlarının ve roket motorlarının çalışması sırasında ultrasonik titreşimler meydana gelir.
Yüksek frekansı (kısa dalga boyu) nedeniyle ultrasonun özel özellikleri vardır. Böylece, ışık gibi ultrasonik dalgalar da kesin olarak yönlendirilmiş ışınlar oluşturabilir. Bu ışınların iki ortamın sınırında yansıması ve kırılması geometrik optik yasalarına uyar. Gazlar tarafından güçlü bir şekilde, sıvılar tarafından ise zayıf bir şekilde emilir. Ultrasonun etkisi altındaki bir sıvıda, içlerindeki basınçta kısa süreli bir artışla birlikte küçük kabarcıklar şeklinde boşluklar oluşur. Ayrıca ultrasonik dalgalar difüzyon süreçlerini hızlandırır.
Ultrasonun bu özellikleri ve çevre ile etkileşiminin özellikleri, onun geniş teknik ve tıbbi kullanımını belirler. Ultrason tıpta ve biyolojide ekolokasyon amacıyla, vücut dokularındaki tümörleri ve bazı bozuklukları tespit etmek ve tedavi etmek için, cerrahi ve travmatolojide çeşitli operasyonlar sırasında yumuşak ve kemik dokularını kesmek için, kırık kemikleri kaynaklamak için, hücreleri yok etmek için (yüksek güçlü ultrason) kullanılır. Ultrason terapisinde tedavi amaçlı 800-900 kHz salınımlar kullanılır.
2. Ultrasonun insan vücudu üzerindeki etkisi
Ultrason, ultrasonik bir aletle, iş parçalarıyla veya ultrasonik titreşimlerin uyarıldığı ortamlarla doğrudan temas yoluyla iletildiği için vücut üzerinde esas olarak lokal bir etkiye sahiptir. Ultrasonik düşük frekanslı endüstriyel ekipmanların ürettiği ultrasonik titreşimlerin insan vücudu üzerinde olumsuz etkisi vardır. Havadaki ultrasona uzun süreli sistematik maruz kalma, sinir, kardiyovasküler ve endokrin sistemlerde, işitsel ve vestibüler analizörlerde değişikliklere neden olur.
Canlı dokulardaki ultrasonik titreşimler alanında, ultrasonun mekanik, termal, fizikokimyasal etkileri vardır (hücrelerin ve dokuların mikro masajı). Aynı zamanda metabolik süreçler aktive edilir ve vücudun bağışıklık özellikleri artar.
3. Ultrasonun endüstride ve ekonomide kullanımı
Günümüzde ultrason çok sayıda endüstride kullanılmaktadır. Bunların arasında: tıp, jeoloji, çelik endüstrisi, askeri endüstri vb. Ultrason jeolojide son derece yoğun bir şekilde kullanılmaktadır; özel bir bilim vardır - jeofizik.
Jeofizikçiler ultrason kullanarak değerli mineral yataklarını bulur ve konumlarının derinliğini belirler. Metal döküm endüstrisinde, metal kristal kafesin durumunu teşhis etmek için ultrason kullanılır. Yüksek kaliteli ürünlerin borularını ve kirişlerini "dinlerken" belirli bir sinyal elde edilir, ancak ürün normdan farklı bir şeye sahipse (yoğunluk, tasarım hatası), sinyal farklı olacaktır ve bu da mühendise şunu gösterecektir: kusurludur.
Düşman gemileriyle çevrili bir denizaltının üsle iletişim kurmanın tek güvenli yolu vardır: su ortamında bir sinyal iletmek. Bunun için belirli bir frekansta özel şartlandırılmış bir ultrasonik sinyal kullanılır - böyle bir mesajı yakalamak neredeyse imkansızdır çünkü Bunu yapmak için frekansını, tam iletim süresini ve “rotasını” bilmeniz gerekir. Bununla birlikte, bir tekneden sinyal göndermek de karmaşık bir prosedürdür; tüm derinlikleri, su sıcaklığını vb. hesaba katmak gerekir. Sinyali alan ve seyahat süresini bilen üs, tekneye olan mesafeyi ve bunun sonucunda konumunu hesaplayabilir. Denizaltı filosu ayrıca doğrudan denizaltıdan sonar tarafından gönderilen özel kısa ultrasonik darbeleri de kullanıyor; dürtü nesnelerden - kayalardan, diğer gemilerden yansıtılır ve onun yardımıyla engele olan yön ve mesafe hesaplanır (gece avcılarından - yarasalardan ödünç alınan bir teknik).
Ultrasonik banyolar hem aletlerin dezenfeksiyonu hem de kozmetik amaçlı olarak ayak, el ve yüz masajı için kullanılır. Ultrasonik hava nemlendiriciler ve nozulların yanı sıra telemetreler de çok etkilidir (tanınmış trafik polisi hız radarları da ultrasonik darbeler kullanır).
4. Ultrason kullanımına ilişkin beklentiler
Gelecekte, ultrason darbelerinin kozmetik amaçlar için daha yaygın olarak kullanılması bekleniyor - bilim adamları halihazırda ultrasonu gözenekleri temizlemek, yenilemek ve yaşlanan cildi gençleştirmek için kullanıyorlar - ultrasonik peeling. Ultrasonik silahlar oluşturma ve bunlara karşı koruma sistemleri geliştirme çalışmaları sürüyor. Ultrasonun evlerde daha yaygın olarak kullanılması bekleniyor.
Infrason
5. İnfrases nedir?
Teknolojinin ve araçların gelişmesi, teknolojik süreçlerin ve ekipmanların iyileştirilmesine, makinelerin gücünde ve boyutlarında bir artış eşlik ediyor, bu da spektrumdaki düşük frekanslı bileşenlerin artma eğilimini ve infrasound'un ortaya çıkışını belirliyor. üretim ortamında nispeten yeni, tam olarak incelenmemiş bir faktör.
İnfrases, frekansı 20 Hz'in altında olan akustik titreşimleri ifade eder. Bu frekans aralığı işitilebilirlik eşiğinin altındadır ve insan kulağı bu frekanslardaki titreşimleri algılayamaz. Endüstriyel kızılötesi ses, duyulabilir frekanslardaki gürültüyle aynı işlemler nedeniyle oluşur. İnfrasonik titreşimlerin en büyük yoğunluğu, düşük frekanslı mekanik titreşimler (mekanik kökenli infrasound) veya türbülanslı gaz ve sıvı akışları (aerodinamik veya hidrodinamik kökenli infrasound) gerçekleştiren geniş yüzeylere sahip makineler ve mekanizmalar tarafından oluşturulur. Endüstriyel ve ulaşım kaynaklarından kaynaklanan düşük frekanslı akustik titreşimlerin maksimum seviyeleri 100-110 dB'e ulaşır.
6. İnfrasonun insan vücudu üzerindeki etkisi
İnfrasound'un vücut üzerindeki biyolojik etkisine ilişkin çalışmalar, 110 ila 150 dB veya daha yüksek seviyelerde, insanlarda hoş olmayan subjektif hislere ve merkezi sinir, kardiyovasküler ve solunum sistemlerinde değişiklikler dahil olmak üzere çok sayıda reaktif değişikliğe neden olabileceğini göstermiştir. vestibüler analizör. İnfrasonun öncelikle düşük ve orta frekanslarda işitme kaybına neden olduğuna dair kanıtlar vardır. Bu değişikliklerin ciddiyeti, infrasound şiddetinin düzeyine ve faktörün süresine bağlıdır.
Infrasound kesinlikle yeni keşfedilen bir olgu değildir. Aslında orgcular tarafından 250 yılı aşkın süredir bilinmektedir. Pek çok katedral ve kilisede org boruları o kadar uzundur ki, insan kulağının algılayamayacağı 20 Hz'den daha düşük bir frekansta ses üretirler. Ancak, İngiliz araştırmacıların bulduğu gibi, bu tür bir infrasound izleyiciye çeşitli ve pek hoş olmayan duygular aşılayabilir - melankoli, soğukluk hissi, kaygı, omurgada titreme. İnfrasese maruz kalan insanlar, hayaletlerle karşılaşılan yerleri ziyaret ederken yaşadıkları hislerin hemen hemen aynısını yaşıyorlar.
7. Infrasound anormallikleri
Hatteras Burnu çevresindeki Kuzey Amerika kıyı şeridi, Florida Yarımadası ve Küba adası dev bir yansıtıcı oluşturur. Atlantik Okyanusu'nda meydana gelen bir fırtına, bu reflektörden yansıyan infrasonik dalgalar üretir ve Bermuda Şeytan Üçgeni bölgesine odaklanır. Odaklanma yapısının muazzam boyutları, infrasonik titreşimlerin önemli değerlere ulaşabildiği alanların varlığını akla getiriyor ve burada meydana gelen anormal olayların nedeni de bu. Bilindiği gibi güçlü infrasonik titreşimler, kapalı alandan kaçma isteğinin yanı sıra kişide panik korkusuna da neden olur. Açıkçası, bu davranış, uzak geçmişte bir depremin habercisi olarak geliştirilen infrasona karşı "içgüdüsel" bir reaksiyonun sonucudur. Mürettebat ve yolcuların panik içinde gemilerini terk etmelerine neden olan da bu tepkidir. Teknelere binip gemiden yüzerek uzaklaşabilirler ya da güverteye koşup kendilerini denize atabilirler. İnfrasonun yoğunluğu çok yüksekse, ölebilirler bile; eğer insan biyoritimleriyle rezonansa girerse, özellikle yüksek yoğunluktaki infrases anında ölüme neden olabilir.
Kızılötesi ses, gemi direklerinde rezonans titreşimlerine neden olarak bunların bozulmasına yol açabilir (infrasonun uçağın yapısal elemanları üzerindeki etkisi de benzer sonuçlara yol açabilir). Düşük frekanslı ses titreşimleri, okyanus üzerinde hızla ortaya çıkan ve aynı zamanda hızla kaybolan kalın ("süt benzeri") sisin ortaya çıkmasına neden olabilir. Ve son olarak 5-7 hertz frekansındaki infrases, aynı salınım periyoduna sahip mekanik, elde taşınan bir saatin sarkacıyla rezonansa girebilmektedir.
Açıkçası, dünyanın diğer bölgelerinde de benzer odaklama yapıları mevcuttur. Anlaşılan o ki, bu yapılardan birinde yoğun infrasonik titreşimlerin yarattığı panik, siren mitinin “başlangıç noktası” olmuş...
İnfrases su altında yayılabilir ve odaklama yapısı alt topoğrafya tarafından oluşturulabilir. İnfrasonik titreşimlerin kaynağı su altı volkanları ve depremler olabilir. Doğal olarak “manzara” reflektörlerinin şekli mükemmel olmaktan çok uzaktır. Bu nedenle her duruma özel bir yansıtıcı unsurlar sisteminden bahsetmek gerekir. Dalgaboyu ile orantılı boyutlara sahip yapı rezonansa sahip olabilir.
8. İnfrasound kullanan hayvanlar
Amerikalı bilim adamları, kaplanların ve fillerin birbirleriyle iletişim kurmak için sadece hırıltı, mırıltı veya kükreme ve trompet çağrılarını değil, aynı zamanda infrasonu, yani insan kulağının duyamayacağı çok düşük frekanslı ses sinyallerini de kullandıklarını keşfettiler. Bilim adamlarına göre, infrason sinyallerinin yayılımı araziden kaynaklanan müdahalelere karşı neredeyse duyarsız olduğundan ve hava durumu ve havanın nemi gibi iklim faktörlerine çok az bağlı olduğundan, infra ses hayvanların 8 kilometreye kadar bir mesafede iletişimi sürdürmesine olanak tanıyor.
Bilim insanları artık kaplan seslerinin frekans spektrumunun, hayvanları tanımlamaya olanak sağlayacak bireysel özelliklere sahip olup olmadığını bulmayı amaçlıyor. Bu, hayvanlarının muhasebesini büyük ölçüde kolaylaştıracaktır.
Oregon'daki Portland Hayvanat Bahçesi'nde bir grup filin davranışlarını inceleyen bir grup araştırmacı, havada olağandışı titreşimler "hissediyordu". Gelişmiş bir elektronik ses algılama sistemi kullanan araştırmacılar, bunların filler tarafından yayılan infrasonik dalgalar olduğunu keşfettiler. Aynı ekipmanı kullanan araştırmacılar, Kenya'da serbest dolaşan filleri gözlemlerken tamamen aynı türde dalgaları kaydetti. Bilim insanları, hayvanların kilometrelerce mesafe boyunca birbirleriyle iletişim kurmak için düşük frekanslı sesler kullandıkları sonucuna vardı.
Bilim adamları gelecekte, infrasound sinyallerinin anlamını belirledikten sonra deneylerin en heyecan verici aşamasına geçmeyi umuyorlar: fillerle onların yardımıyla temas kurmak.
9. İnfrasound kullanımına ilişkin beklentiler
Şimdi bilim adamları sözde "infrasonik silah" geliştiriyorlar. Burada düşük frekanslı ses dalgalarının “panik jeneratörü” olarak kullanılması planlanıyor. Bu durumda infrases, insan sağlığına tehdit oluşturduğu için yüksek frekanslı dalgalardan çok daha uygundur. Sinir sistemimizin ve kalbimizin frekansları infrasound aralığındadır - 6 Hz. Bu frekansların taklit edilmesi sağlığın bozulmasına, mantıksız korkuya, paniğe, deliliğe ve son olarak ölüme yol açar.
10. Sonuç
Bu sorunla ilgili büyük miktarda materyalin toplanması, işlenmesi ve özetlenmesinden oluşan bu çalışmayı tamamladıktan sonra, sesin doğası hakkında çok şey öğrendik. İnsan vücuduna verebileceği tehlikeler ve evde ne kadar yaygın olarak kullanılabileceği hakkında. Bizim için en ilginç hipotez, tapınaktaki insanların duyduğu "huşu"nun doğasıyla ilgiliydi. Hayvanlarla iletişim yöntemleri üzerine yapılan araştırmaları ve tabii ki gelecekteki patlamaların ve depremlerin yerini ve zamanını tahmin etmek için infrasound kullanımını çok umut verici buluyoruz.
Ultrason, insanın işitilebilirlik sınırının üzerindeki aralıktaki bir sestir; 20 kHz'in üzerinde ses dalgası frekansına sahip.
İnfrases, insanın işitilebilirlik sınırının altındaki aralıktaki bir sestir; ses dalgası frekansı 20 Hz'den az olan.
Ultrason, infrason ve insanlar
Son zamanlarda, ultrason enerjisinin kullanımına dayalı teknolojik süreçler üretimde giderek yaygınlaşmaktadır. Ultrason tıpta da uygulama alanı bulmuştur. Çeşitli ünite ve makinelerin ünite güçlerinin ve hızlarının artması nedeniyle, ultrasonik frekans aralığı da dahil olmak üzere gürültü seviyeleri artmaktadır.
Ultrason, işitilebilirlik üst sınırını -20 kHz'i aşan bir frekansa sahip elastik bir ortamın mekanik titreşimidir. Ses basıncı seviyesinin birimi dB'dir. Ultrason yoğunluğunun ölçüm birimi santimetre kare başına watt'tır (W/cm2).
Ultrason, ultrasonik bir aletle, iş parçalarıyla veya ultrasonik titreşimlerin uyarıldığı ortamlarla doğrudan temas yoluyla iletildiği için vücut üzerinde esas olarak lokal bir etkiye sahiptir. Ultrasonik düşük frekanslı endüstriyel ekipmanların ürettiği ultrasonik titreşimlerin insan vücudu üzerinde olumsuz etkisi vardır. Havadaki ultrasona uzun süreli sistematik maruz kalma, sinir, kardiyovasküler ve endokrin sistemlerde, işitsel ve vestibüler analizörlerde değişikliklere neden olur. En karakteristik olanı bitkisel-vasküler distoni ve astenik sendromun varlığıdır.
Değişikliklerin ciddiyet derecesi, ultrasona maruz kalmanın yoğunluğuna ve süresine bağlıdır ve spektrumda yüksek frekanslı gürültünün varlığında artarken, belirgin bir işitme kaybı da eklenir. Ultrasonla temas devam ederse bu bozukluklar daha kalıcı hale gelir.
Lokal ultrasonun etkisi altında, ellerde ve önkollarda parezi ve bitkisel-vasküler fonksiyon bozukluğunun gelişmesine kadar, ellerde (daha az sıklıkla bacaklarda) değişen şiddet derecelerinde bitkisel polinörit olgusu meydana gelir.
Ultrasonun etkisi altında vücutta meydana gelen değişikliklerin doğası, maruz kalma dozuna bağlıdır.
Küçük dozlar - ses seviyesi 80-90 dB - uyarıcı bir etki sağlar - mikro masaj, metabolik süreçlerin hızlanması. Büyük dozlar (120 dB veya daha yüksek ses seviyeleri) zarar verici etkiye sahiptir.
Ultrasonun ultrasonik kurulumlara bakım yapan kişiler üzerindeki olumsuz etkilerini önlemenin temeli hijyenik düzenlemedir.
GOST 12.1.01-89 "Ultrason. Genel güvenlik gereksinimleri", "Endüstriyel ultrasonik tesislerde çalışmak için sıhhi standartlar ve kurallar" (No. 1733-77) uyarınca duyulabilir seslerin yüksek frekans bölgesindeki ses basıncı seviyeleri ve işyerlerindeki ultrasonlar sınırlıdır (12,5 ila 100 kHz arasındaki üçte bir oktav bantlarının geometrik ortalama frekanslarında 80 ila 110 dB).
Temas yoluyla iletilen ultrason, 2282-80 sayılı “İşçilerin ellerine temas yoluyla iletilen ultrason oluşturan ekipmanlarla çalışmaya ilişkin sıhhi normlar ve kurallar” ile düzenlenmektedir.
Ultrasonun teknolojik tesislerin operatörleri ve tedavi ve teşhis odaları personeli üzerindeki olumsuz etkilerini önlemeye yönelik önlemler, öncelikle teknik nitelikte önlemlerin alınmasından oluşur. Bunlar arasında otomatik, uzaktan kumandalı ultrason ekipmanlarının oluşturulması; mümkün olduğunca düşük güçlü ekipmanların kullanılması, bu da işyerindeki gürültü ve ultrason yoğunluğunun 20-40 dB kadar azaltılmasına yardımcı olur; ekipmanın ses yalıtımlı odalara veya uzaktan kumandalı odalara yerleştirilmesi; kauçuk, gürültü önleyici mastik ve diğer malzemelerle kaplanmış çelik sac veya duraluminden yapılmış ses yalıtım cihazları, mahfazalar, ekranlar ekipmanı.
Ultrasonik kurulumları tasarlarken, duyulabilir aralıktan en uzak olan, 22 kHz'den düşük olmayan çalışma frekanslarının kullanılması tavsiye edilir.
Sıvı ve katı ortamlarla temas halindeyken ultrasona maruz kalmayı ortadan kaldırmak için, temasın mümkün olduğu işlemler sırasında (örneğin, malzemelerin yüklenmesi ve boşaltılması) ultrasonik dönüştürücüleri otomatik olarak kapatacak bir sistemin kurulması gerekir. Elleri ultrasonun temas etkisinden korumak için titreşim önleyici saplı özel bir çalışma aleti kullanılması tavsiye edilir.
Üretim nedenlerinden dolayı gürültü seviyesini ve ultrason yoğunluğunu kabul edilebilir değerlere düşürmek mümkün değilse, kişisel koruyucu ekipman - gürültü koruması, pamuklu astarlı lastik eldivenler vb. - kullanılması gerekir.
Teknolojinin ve araçların gelişmesi, teknolojik süreçlerin ve ekipmanların iyileştirilmesine, makinelerin gücünde ve boyutlarında bir artış eşlik ediyor, bu da spektrumdaki düşük frekanslı bileşenlerin artma eğilimini ve göreceli olarak infrasound'un ortaya çıkışını belirliyor. üretim ortamında yeni, tam olarak incelenmemiş bir faktör.
Infrasound, sıklıkla meydana gelen akustik titreşimlere verilen isimdir! 20 Hz'nin altında. Bu frekans aralığı işitilebilirlik eşiğinin altındadır ve insan kulağı bu frekanslardaki titreşimleri algılayamaz.
Endüstriyel kızılötesi ses, duyulabilir frekanslardaki gürültüyle aynı işlemler nedeniyle oluşur. İnfrasonik titreşimlerin en büyük yoğunluğu, düşük frekanslı mekanik titreşimler (mekanik kökenli infrasound) veya türbülanslı gaz ve sıvı akışları (aerodinamik veya hidrodinamik kökenli infrasound) gerçekleştiren geniş yüzeylere sahip makineler ve mekanizmalar tarafından oluşturulur.
Endüstriyel ve ulaşım kaynaklarından kaynaklanan düşük frekanslı akustik titreşimlerin maksimum seviyeleri 100-110 dB'e ulaşır.
İnfrasound'un vücut üzerindeki biyolojik etkilerine ilişkin çalışmalar, 110 ila 150 dB veya daha yüksek seviyelerde, insanlarda hoş olmayan subjektif hislere ve merkezi sinir, kardiyovasküler ve solunum sistemlerinde değişiklikler dahil olmak üzere çok sayıda reaktif değişikliğe neden olabileceğini göstermiştir. vestibüler analizör. İnfrasonun öncelikle düşük ve orta frekanslarda işitme kaybına neden olduğuna dair kanıtlar vardır. Bu değişikliklerin ciddiyeti, infrasound şiddetinin düzeyine ve faktörün süresine bağlıdır.
İşyerlerinde Infrasound Hijyenik Standartlarına (No. 2274-80) uygun olarak, spektrumun doğasına göre infrases, geniş bant ve harmonik olarak ikiye ayrılır. Spektrumun harmonik yapısı, oktav frekans bantlarında, bir banttaki seviyenin komşu bantlara göre en az 10 dB aşılmasıyla belirlenir.
Zamansal özelliklerine göre infrasound sabit ve sabit olmayan olarak ikiye ayrılır.
İş yerlerinde infrasonun normalleştirilmiş özellikleri, geometrik ortalama frekansları 2, 4, 8, 16 Hz olan oktav frekans bantlarındaki desibel cinsinden ses basıncı seviyeleridir.
Kabul edilebilir ses basıncı seviyeleri 2, 4, 8, 16 Hz oktav bantlarında 105 dB ve 31,5 Hz oktav bandında 102 dB'dir. Bu durumda toplam ses basıncı seviyesi 110 dB Lin'i aşmamalıdır.
Sabit olmayan infrases için normalize edilmiş karakteristik, genel ses basıncı seviyesidir.
İnfrasound ile mücadelenin en etkili ve pratik olarak tek yolu, onu kaynağında azaltmaktır. Tasarımları seçerken, yüksek sertliğe sahip küçük boyutlu makineler tercih edilmelidir, çünkü geniş alanlı düz yüzeylere ve düşük sertliğe sahip yapılarda, infrasound üretimi için koşullar yaratılmıştır. Kaynağında kızılötesi sese karşı mücadele, teknolojik ekipmanın çalışma modunun değiştirilmesi - hızının arttırılması (örneğin, dövme ve presleme makinelerinin çalışma stroklarının sayısının arttırılması, böylece güç darbelerinin ana frekansının arttırılması) yönünde gerçekleştirilmelidir. kızılötesi aralığının dışındadır).
Aerodinamik süreçlerin yoğunluğunu azaltmak için önlemler alınmalıdır - araç hızlarının sınırlandırılması, sıvıların akış hızlarının azaltılması (uçak ve roket motorları, içten yanmalı motorlar, termik santrallerin buhar tahliye sistemleri vb.).
Yayılma yolları boyunca kızılötesi sese karşı mücadelede, girişim tipi sinyal bozucular, genellikle kızılötesi spektrumdaki ayrı bileşenlerin varlığında belirli bir etkiye sahiptir.
Rezonans tipi soğurucularda doğrusal olmayan süreçlerin akışının son zamanlarda teorik olarak doğrulanması, düşük frekans bölgesinde etkili olan ses emici paneller ve muhafazalar tasarlamak için gerçek yollar açıyor.
Kişisel koruyucu ekipman olarak kulağı eşlik eden gürültünün olumsuz etkilerinden koruyan kulaklık ve kulak tıkacı kullanılması tavsiye edilir.
Örgütsel önleyici tedbirler, çalışma ve dinlenme programına uyumu ve fazla mesai yasağını içermelidir. Çalışma süresinin %50'sinden fazlası ultrasonla temas halinde olduğunda, her 1,5 saatlik çalışma için 15 dakikalık molalar önerilir. Önemli bir etki, bir dizi fizyoterapötik prosedür (masaj, UT-ışınlama, su prosedürleri, vitaminizasyon vb.) ile elde edilir.
Yunus sonarı.
Yunusların alışılmadık derecede gelişmiş bir işitme duyusuna sahip olduğu gerçeği onlarca yıldır bilinmektedir. Beynin işitsel işlevleri yöneten bölümlerinin hacimleri, insanlardan onlarca (!) kat daha fazladır (beynin toplam hacminin yaklaşık olarak aynı olmasına rağmen). Yunus, insanlardan (15-18 kHz'e kadar) 10 kat daha yüksek (150 kHz'e kadar) ses titreşimlerinin frekanslarını algılayabilmektedir ve gücü, insanın duyabileceği seslerden 10-30 kat daha düşük olan sesleri duyabilmektedir. Örneğin yunusun görüşü ne kadar iyi olursa olsun suyun şeffaflığının düşük olması nedeniyle yetenekleri sınırlıdır. Dolayısıyla yunus, çevresiyle ilgili temel bilgileri işitme yoluyla alır. Aynı zamanda aktif konumu kullanıyor: Çıkardığı sesler çevredeki nesnelerden yansıdığında oluşan yankıyı dinliyor. Yankı ona yalnızca nesnelerin konumu hakkında değil aynı zamanda boyutları, şekli ve malzemesi hakkında da doğru bilgi verir. Başka bir deyişle işitme, yunusun etrafındaki dünyayı görmesinden daha kötü, hatta daha iyi algılamasını sağlar.
1. Ultrason yayıcıları ve alıcıları.
2. Ultrasonun bir maddede emilmesi. Akustik akışlar ve kavitasyon.
3. Ultrason yansıması. Ses görüşü.
4. Ultrasonun biyofiziksel etkisi.
5. Ultrasonun tıpta kullanımı: terapi, cerrahi, teşhis.
6. Infrasound ve kaynakları.
7. İnfrasound'un insanlar üzerindeki etkisi. İnfrasound'un tıpta kullanımı.
8. Temel kavramlar ve formüller. Tablolar.
9. Görevler.
Ultrason - yaklaşık 20x10 3 Hz (20 kHz) ile 10 9 Hz (1 GHz) arası frekanslara sahip elastik titreşimler ve dalgalar. 1 ila 1000 GHz arasındaki ultrason frekans aralığına genel olarak denir hiper ses. Ultrasonik frekanslar üç aralığa ayrılır:
ULF - düşük frekanslı ultrason (20-100 kHz);
USCh - orta frekanslı ultrason (0,1-10 MHz);
UHF - yüksek frekanslı ultrason (10-1000 MHz).
Her aralığın tıbbi kullanım açısından kendine has özellikleri vardır.
5.1. Ultrason yayıcılar ve alıcılar
Elektromekanik yayıcılar Ve ultrason alıcılarıÖzü Şekil 2'de gösterilen piezoelektrik etki olgusunu kullanın. 5.1.
Kuvars, Rochelle tuzu vb. gibi kristalin dielektrikler belirgin piezoelektrik özelliklere sahiptir.
Ultrason yayıcılar
Elektromekanik Ultrason yayıcı ters piezoelektrik etki olgusunu kullanır ve aşağıdaki unsurlardan oluşur (Şekil 5.2):
Pirinç. 5.1. A - doğrudan piezoelektrik etki: piezoelektrik plakanın sıkıştırılması ve gerilmesi, karşılık gelen işaretin potansiyel farkının ortaya çıkmasına yol açar;
B - ters piezoelektrik etki: Piezoelektrik plakaya uygulanan potansiyel farkın işaretine bağlı olarak sıkıştırılır veya gerilir
Pirinç. 5.2. Ultrasonik yayıcı
1 - piezoelektrik özelliklere sahip bir maddeden yapılmış plakalar;
2 - yüzeyinde iletken katmanlar halinde biriktirilen elektrotlar;
3 - elektrotlara gerekli frekansın alternatif voltajını sağlayan bir jeneratör.
Jeneratörden (3) elektrotlara (2) alternatif voltaj uygulandığında, plaka (1) periyodik olarak esneme ve sıkışmaya maruz kalır. Frekansı voltaj değişimlerinin frekansına eşit olan zorunlu salınımlar meydana gelir. Bu titreşimler ortamdaki parçacıklara iletilerek karşılık gelen frekansta mekanik bir dalga oluşturulur. Vericinin yakınındaki ortam parçacıklarının salınımlarının genliği, plakanın salınımlarının genliğine eşittir.
Ultrasonun özellikleri, nispeten küçük titreşim genliklerinde bile yüksek yoğunlukta dalgalar elde etme olasılığını içerir, çünkü belirli bir genlikte yoğunluk artar.
Pirinç. 5.3. Plano-içbükey pleksiglas mercekle ultrasonik ışının suya odaklanması (ultrason frekansı 8 MHz)
enerji akışı orantılıdır kare frekansı(bkz. formül 2.6). Ultrason radyasyonunun maksimum yoğunluğu, yayıcıların malzemesinin özelliklerine ve kullanım koşullarının özelliklerine göre belirlenir. USF bölgesindeki ABD üretimi için yoğunluk aralığı son derece geniştir: 10-14 W/cm2 ila 0,1 W/cm2 arası.
Birçok amaç için, yayıcının yüzeyinden elde edilebilecek olandan önemli ölçüde daha yüksek yoğunluklar gereklidir. Bu durumlarda odaklanmayı kullanabilirsiniz. Şekil 5.3, pleksiglas mercek kullanılarak ultrasonun odaklanmasını göstermektedir. Almak için çok büyük ultrason yoğunlukları daha karmaşık odaklama yöntemleri kullanır. Böylece, iç duvarları kuvars plakalar mozaiğinden veya baryum titanit piezoseramiklerinden yapılmış bir paraboloidin odağında, 0,5 MHz frekansta 10 5 W/cm2'ye kadar ultrason yoğunlukları elde etmek mümkündür. Suda.
Ultrason alıcıları
Elektromekanik Ultrason alıcıları(Şekil 5.4) doğrudan piezoelektrik etki olgusunu kullanır. Bu durumda ultrasonik bir dalganın etkisi altında kristal plakanın (1) titreşimleri meydana gelir,
Pirinç. 5.4. Ultrason alıcısı
bunun sonucunda elektrotlar (2) üzerinde kayıt sistemi (3) tarafından kaydedilen alternatif bir voltaj belirir.
Çoğu tıbbi cihazda alıcı olarak ultrasonik dalga üreteci de kullanılır.
5.2. Ultrasonun bir maddede emilmesi. Akustik akışlar ve kavitasyon
Ultrasonun fiziksel özü itibarıyla sesten hiçbir farkı yoktur ve mekanik bir dalgadır. Yayıldıkça, ortam parçacıklarının alternatif yoğunlaşma ve seyrekleşme alanları oluşur. Ultrason ve sesin ortamdaki yayılma hızı aynıdır (havada ~340 m/s, suda ve yumuşak dokularda ~1500 m/s). Bununla birlikte, ultrasonik dalgaların yüksek yoğunluğu ve kısa uzunluğu, bir takım spesifik özelliklere yol açmaktadır.
Ultrason bir madde içinde yayıldığında, ses dalgasının enerjisinin diğer enerji türlerine, özellikle de ısıya geri dönüşü olmayan bir geçişi meydana gelir. Bu fenomene denir sesin emilmesi. Parçacık titreşimlerinin genliğindeki ve soğurma nedeniyle ultrasonun yoğunluğundaki azalma üsteldir:
burada A, A 0, maddenin yüzeyinde ve h derinliğinde ortam parçacıklarının titreşim genlikleridir; I, I 0 - ultrasonik dalganın karşılık gelen yoğunlukları; α - emme katsayısı, ultrasonik dalganın frekansına, sıcaklığına ve ortamın özelliklerine bağlıdır.
Emilim katsayısı - ses dalgasının genliğinin “e” faktörü kadar azaldığı mesafenin tersi.
Absorbsiyon katsayısı ne kadar yüksek olursa, ortam ultrasonu o kadar güçlü emer.
Absorbsiyon katsayısı (α), ultrason frekansının artmasıyla artar. Bu nedenle, bir ortamdaki ultrasonun zayıflaması, duyulabilir sesin zayıflamasından kat kat daha fazladır.
İle birlikte emme katsayısı, Ultrason emilimi de bir karakteristik olarak kullanılır yarı emme derinliği(H), bununla ters bir ilişkiyle ilişkilidir (H = 0,347/α).
Yarı emme derinliği(H), ultrason dalgasının yoğunluğunun yarıya indirildiği derinliktir.
Çeşitli dokulardaki emilim katsayısı ve yarı emilim derinliği değerleri tabloda sunulmaktadır. 5.1.
Gazlarda ve özellikle havada ultrason yüksek zayıflamayla yayılır. Sıvılar ve katılar (özellikle tek kristaller) kural olarak iyi ultrason iletkenleridir ve içlerindeki zayıflama çok daha azdır. Örneğin suda, ultrasonun zayıflaması, diğer koşullar eşit olmak üzere, havaya göre yaklaşık 1000 kat daha azdır. Bu nedenle, ultrasonik frekans ve ultrasonik frekansın kullanım alanları neredeyse tamamen sıvı ve katıları kapsamaktadır ve hava ve gazlarda yalnızca ultrasonik frekans kullanılmaktadır.
Isı salınımı ve kimyasal reaksiyonlar
Ultrasonun bir madde tarafından emilmesine, mekanik enerjinin maddenin iç enerjisine geçişi eşlik eder, bu da ısınmasına neden olur. En yoğun ısınma, yansıma katsayısı birliğe (%100) yakın olduğunda arayüzlere bitişik alanlarda meydana gelir. Bunun nedeni yansıma sonucunda sınıra yakın dalganın yoğunluğunun artması ve buna bağlı olarak emilen enerji miktarının artmasıdır. Bu deneysel olarak doğrulanabilir. Ultrason yayıcıyı ıslak elinize takmanız gerekir. Kısa süre sonra, avuç içi karşı tarafında cilt-hava arayüzünden yansıyan ultrasonun neden olduğu bir his (yanık ağrısına benzer) ortaya çıkar.
Karmaşık yapıya sahip dokular (akciğerler), ultrasonik ısıtmaya homojen dokulara (karaciğer) göre daha duyarlıdır. Yumuşak doku ve kemik arasındaki arayüzde nispeten fazla ısı üretilir.
Dokuların bir dereceye kadar lokal olarak ısıtılması, biyolojik nesnelerin hayati aktivitesini arttırır ve metabolik süreçlerin yoğunluğunu arttırır. Ancak uzun süreli maruz kalma aşırı ısınmaya neden olabilir.
Bazı durumlarda odaklanmış ultrason, vücudun bireysel yapılarını lokal olarak etkilemek için kullanılır. Bu etki kontrollü hipertermi elde etmeyi mümkün kılar; Bitişik dokuları aşırı ısıtmadan 41-44 °C'ye ısıtma.
Ultrasonun geçişine eşlik eden sıcaklık artışı ve büyük basınç düşüşleri, moleküllerle etkileşime girebilecek iyonların ve radikallerin oluşumuna yol açabilir. Bu durumda normal şartlarda mümkün olmayan kimyasal reaksiyonlar meydana gelebilir. Ultrasonun kimyasal etkisi, özellikle bir su molekülünün H + ve OH - radikallerine bölünmesiyle ve ardından hidrojen peroksit H202'nin oluşmasıyla ortaya çıkar.
Akustik akışlar ve kavitasyon
Yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgalara bir dizi spesifik efekt eşlik eder. Böylece gaz ve sıvılarda ultrasonik dalgaların yayılmasına akustik akış adı verilen ortamın hareketi eşlik eder (Şekil 5.5, A). Birkaç W/cm2 yoğunluğuna sahip bir ultrasonik alandaki ultrasonik frekans aralığındaki frekanslarda sıvı fışkırması meydana gelebilir (Şekil 5.5, B) ve çok ince bir sis oluşturacak şekilde püskürtüyoruz. Ultrasonik yayılımın bu özelliği ultrasonik inhalerlerde kullanılır.
Yoğun ultrason sıvılarda yayıldığında ortaya çıkan önemli olaylardan biri akustiktir. kavitasyon - ultrasonik alanda mevcut olanlardan kabarcıkların büyümesi
Pirinç. 5.5. a) ultrason benzende 5 MHz frekansta yayıldığında oluşan akustik akış; b) Sıvının içinden yüzeye bir ultrasonik ışın düştüğünde oluşan bir sıvı çeşmesi (ultrason frekansı 1,5 MHz, yoğunluk 15 W/cm2)
Boyutu bir mm'ye kadar olan sıvılardaki mikroskobik gaz veya buhar çekirdekleri, ultrasonik frekansta titreşmeye başlar ve pozitif basınç fazında çöker. Gaz kabarcıkları çöktüğünde, büyük yerel basınçlar oluşur. bin atmosfer küresel şok dalgaları. Bir sıvının içerdiği parçacıklar üzerinde bu kadar yoğun bir mekanik etki, ultrasonun termal etkisinin etkisi olmasa bile, yıkıcı olanlar da dahil olmak üzere çeşitli etkilere yol açabilir. Odaklanmış ultrasona maruz kaldığında mekanik etkiler özellikle önemlidir.
Kavitasyon kabarcıklarının çökmesinin diğer bir sonucu, moleküllerin iyonlaşması ve ayrışmasıyla birlikte içeriklerinin güçlü bir şekilde ısıtılmasıdır (yaklaşık 10.000 °C sıcaklığa kadar).
Kavitasyon olgusuna yayıcıların çalışma yüzeylerinin aşınması, hücrelerin hasar görmesi vb. eşlik eder. Bununla birlikte, bu fenomen aynı zamanda bir takım faydalı etkilere de yol açmaktadır. Örneğin kavitasyon alanında emülsiyon hazırlamak için kullanılan maddenin karışımının artması meydana gelir.
5.3. Ultrason yansıması. Ses görüşü
Tüm dalga türleri gibi ultrason da yansıma ve kırılma olgularıyla karakterize edilir. Bununla birlikte, bu fenomen yalnızca homojensizliklerin boyutu dalga boyuyla karşılaştırılabilir olduğunda fark edilebilir. Ultrasonik dalganın uzunluğu, ses dalgasının uzunluğundan önemli ölçüde daha azdır (λ = v/v). Böylece yumuşak dokulardaki 1 kHz ve 1 MHz frekanslarındaki ses ve ultrasonik dalgaların uzunlukları sırasıyla eşittir: λ = 1500/1000 = 1,5 m;
1500/1.000.000 = 1,5x10 -3 m = 1,5 mm. Yukarıdakilere uygun olarak, 10 cm büyüklüğündeki bir cisim pratikte λ = 1,5 m dalga boyuna sahip sesi yansıtmaz, ancak λ = 1,5 mm'ye sahip bir ultrasonik dalga için bir yansıtıcıdır.
Yansıma verimliliği yalnızca geometrik ilişkilerle değil aynı zamanda orana bağlı olan yansıma katsayısı r ile de belirlenir. ortamın dalga direnci x(bkz. formül 3.8, 3.9):
X'in 0'a yakın değerleri için yansıma neredeyse tamamlanmıştır. Bu durum ultrasonun havadan yumuşak dokulara geçişine engel teşkil etmektedir (x = 3x10 -4, R= %99,88). Bir ultrason yayıcı doğrudan bir kişinin cildine uygulanırsa, ultrason içeri girmeyecek, yayıcı ile cilt arasındaki ince hava tabakasından yansıtılacaktır. Bu durumda küçük değerler X olumsuz bir rol oynar. Hava tabakasını ortadan kaldırmak için derinin yüzeyi, yansımayı azaltan bir geçiş ortamı görevi gören uygun bir yağlayıcı madde (su jölesi) tabakası ile kaplanır. Tam tersine, ortamdaki homojensizlikleri tespit etmek için küçük değerler X olumlu bir faktördür.
Çeşitli dokuların sınırlarındaki yansıma katsayısının değerleri tabloda verilmiştir. 5.2.
Alınan yansıyan sinyalin yoğunluğu yalnızca yansıma katsayısının değerine değil, aynı zamanda ultrasonun yayıldığı ortam tarafından emilme derecesine de bağlıdır. Bir ultrasonik dalganın emilmesi, derinde bulunan bir yapıdan yansıyan yankı sinyalinin, yüzeye yakın bulunan benzer bir yapıdan yansıdığında oluşandan çok daha zayıf olmasına yol açar.
Ultrasonik dalgaların homojensizliklerden yansımasına dayanmaktadır. ses görüşü, Tıbbi ultrason muayenelerinde (ultrason) kullanılır. Bu durumda, homojensizliklerden (bireysel organlar, tümörler) yansıyan ultrason, elektriksel titreşimlere ve ikincisi ışığa dönüştürülür, bu da belirli nesneleri, ışığı geçirmeyen bir ortamda ekranda görmenizi sağlar. Şekil 5.6 görüntüyü göstermektedir
Pirinç. 5.6. 5 MHz ultrason kullanılarak elde edilen 17 haftalık insan fetüsünün görüntüsü
Ultrason kullanılarak elde edilen 17 haftalık insan fetüsü.
Ultrasonik aralıktaki frekanslarda bir ultrasonik mikroskop oluşturuldu - geleneksel mikroskoba benzer bir cihaz, bunun optik mikroskoba göre avantajı biyolojik araştırma için nesnenin ön boyamasının gerekli olmamasıdır. Şekil 5.7'de optik ve ultrason mikroskoplarıyla elde edilen kırmızı kan hücrelerinin fotoğrafları gösterilmektedir.
Pirinç. 5.7. Optik (a) ve ultrason (b) mikroskoplarıyla elde edilen kırmızı kan hücrelerinin fotoğrafları
Ultrasonik dalgaların frekansı arttıkça çözünürlük artar (daha küçük homojensizlikler tespit edilebilir), ancak nüfuz etme yetenekleri azalır, yani. ilgilenilen yapıların incelenebileceği derinlik azalır. Bu nedenle ultrason frekansı, yeterli çözünürlüğü gerekli araştırma derinliğiyle birleştirecek şekilde seçilir. Böylece doğrudan derinin altında bulunan tiroid bezinin ultrason muayenesi için 7,5 MHz frekanslı dalgalar, karın organlarının muayenesi için ise 3,5-5,5 MHz frekans kullanılır. Ek olarak, yağ tabakasının kalınlığı da dikkate alınır: zayıf çocuklar için 5,5 MHz frekans kullanılır ve aşırı kilolu çocuklar ve yetişkinler için 3,5 MHz frekans kullanılır.
5.4. Ultrasonun biyofiziksel etkisi
Ultrason, ışınlanmış organ ve dokulardaki biyolojik nesnelere dalga boyunun yarısı kadar uzaklıkta etki ettiğinde, birimlerden onlarca atmosfere kadar basınç farklılıkları ortaya çıkabilmektedir. Bu tür yoğun etkiler, fiziksel doğası, çevrede ultrasonun yayılmasına eşlik eden mekanik, termal ve fizikokimyasal olayların birleşik etkisi ile belirlenen çeşitli biyolojik etkilere yol açmaktadır.
Ultrasonun dokular ve bir bütün olarak vücut üzerindeki genel etkileri
Ultrasonun biyolojik etkisi, yani. Ultrasona maruz kaldığında biyolojik nesnelerin yaşam aktivitesinde ve yapılarında meydana gelen değişiklikler, esas olarak ışınlamanın yoğunluğu ve süresi ile belirlenir ve organizmaların yaşam aktivitesi üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkilere sahip olabilir. Böylece, nispeten düşük ultrason yoğunluklarında (1,5 W/cm2'ye kadar) meydana gelen parçacıkların mekanik titreşimleri, dokularda bir tür mikro masaj oluşturarak daha iyi metabolizmayı ve dokulara daha iyi kan ve lenf beslemesini teşvik eder. Dokuların kesirler ve derece birimleri ile yerel olarak ısıtılması, kural olarak, biyolojik nesnelerin hayati aktivitesini teşvik ederek metabolik süreçlerin yoğunluğunu arttırır. Ultrasonik dalgalar küçük Ve ortalama yoğunluklar canlı dokularda olumlu biyolojik etkilere neden olur ve normal fizyolojik süreçlerin ortaya çıkmasını teşvik eder.
Ultrasonun bu yoğunluklarda başarılı kullanımı nörolojide kronik radikülit, poliartrit, nevrit ve nevralji gibi hastalıkların rehabilitasyonunda kullanılmaktadır. Ultrason, omurga ve eklem hastalıklarının tedavisinde (eklemler ve boşluklardaki tuz birikintilerinin yok edilmesi) kullanılır; eklemlere, bağlara, tendonlara vb. zarar verdikten sonra çeşitli komplikasyonların tedavisinde.
Yüksek yoğunluklu ultrasonun (3-10 W/cm2) tek tek organlar ve bir bütün olarak insan vücudu üzerinde zararlı etkisi vardır. Yüksek ultrason yoğunluğu neden olabilir
akustik kavitasyonun biyolojik ortamlarında, hücrelerin ve dokuların mekanik tahribatının eşlik ettiği. Ultrasona uzun süreli yoğun maruz kalma, biyolojik yapıların aşırı ısınmasına ve bunların tahrip olmasına (proteinlerin denatürasyonu vb.) yol açabilir. Yoğun ultrasona maruz kalmanın uzun vadeli sonuçları da olabilir. Örneğin, bazı endüstriyel koşullarda ortaya çıkan 20-30 kHz frekanslı ultrasona uzun süre maruz kaldığında, kişide sinir sistemi bozuklukları gelişir, yorgunluk artar, sıcaklık önemli ölçüde yükselir ve işitme bozukluğu oluşur.
Çok yoğun ultrason insanlar için ölümcüldür. Böylece İspanya'da 80 gönüllü ultrasonik türbülanslı motorlara maruz bırakıldı. Bu barbar deneyin sonuçları felaketti: 28 kişi öldü, geri kalanı tamamen veya kısmen felç oldu.
Yüksek yoğunluklu ultrasonun ürettiği termal etki çok önemli olabilir: 20 saniye boyunca 4 W/cm2 gücünde ultrason ışınlaması ile 2-5 cm derinlikteki vücut dokularının sıcaklığı 5-6 °C artar.
Ultrasonik tesislerde çalışan kişiler arasında meslek hastalıklarını önlemek için, ultrasonik titreşim kaynaklarıyla temas mümkün olduğunda, elleri korumak için 2 çift eldiven kullanılması gerekir: dış lastik ve iç pamuk.
Ultrasonun hücresel düzeyde etkisi
Ultrasonun biyolojik etkisi ayrıca ikincil fizikokimyasal etkilere de dayanabilir. Böylece akustik akışların oluşumu sırasında hücre içi yapıların karışması meydana gelebilir. Kavitasyon, biyopolimerlerdeki ve diğer hayati bileşiklerdeki moleküler bağların kopmasına ve redoks reaksiyonlarının gelişmesine yol açar. Ultrason, biyolojik membranların geçirgenliğini arttırır, bunun sonucunda difüzyon nedeniyle metabolik süreçler hızlanır. Sitoplazmik membran boyunca çeşitli maddelerin akışındaki bir değişiklik, hücre içi ortamın ve hücre mikro ortamının bileşiminde değişikliklere yol açar. Bu, belirli veya belirli maddelerin içeriğine duyarlı olan enzimleri içeren biyokimyasal reaksiyonların hızını etkiler.
diğer iyonlar. Bazı durumlarda, hücre içindeki ortamın bileşimindeki bir değişiklik, hücreler düşük yoğunluklu ultrasona maruz kaldığında gözlemlenen enzimatik reaksiyonların hızlanmasına yol açabilir.
Birçok hücre içi enzim potasyum iyonları tarafından aktive edilir. Bu nedenle, ultrason yoğunluğunun artmasıyla, hücredeki enzimatik reaksiyonların baskılanmasının etkisi daha muhtemel hale gelir, çünkü hücre zarlarının depolarizasyonunun bir sonucu olarak hücre içi ortamdaki potasyum iyonlarının konsantrasyonu azalır.
Ultrasonun hücreler üzerindeki etkisine aşağıdaki olaylar eşlik edebilir:
Hücre zarlarının mikro ortamının, zarların yakınındaki çeşitli maddelerin konsantrasyon gradyanlarındaki değişiklikler, hücre içindeki ve dışındaki ortamın viskozitesindeki değişiklikler şeklinde ihlali;
Normal ve kolaylaştırılmış difüzyonun hızlanması şeklinde hücre zarlarının geçirgenliğinde değişiklikler, aktif taşımanın etkinliğinde değişiklikler, zar yapısının bozulması;
Hücre içi ortamın bileşiminin hücre içindeki çeşitli maddelerin konsantrasyonundaki değişiklikler, viskozitedeki değişiklikler şeklinde ihlali;
Enzimlerin çalışması için gerekli olan maddelerin optimal konsantrasyonlarındaki değişikliklere bağlı olarak hücredeki enzimatik reaksiyonların oranlarındaki değişiklikler.
Hücre zarlarının geçirgenliğindeki bir değişiklik, belirli bir durumda hücreye etki eden ultrason faktörlerinden hangisinin baskın olduğuna bakılmaksızın, ultrasona maruz kalmaya karşı evrensel bir yanıttır.
Yeterince yüksek bir ultrason yoğunluğunda membran tahribatı meydana gelir. Bununla birlikte, farklı hücreler farklı dirençlere sahiptir: bazı hücreler 0,1 W/cm2 yoğunlukta, diğerleri ise 25 W/cm2 yoğunlukta yok edilir.
Belirli bir yoğunluk aralığında ultrasonun gözlemlenen biyolojik etkileri geri döndürülebilir. Bu aralığın üst sınırı olan 0,8-2 MHz frekansındaki 0,1 W/cm2 eşik olarak kabul edilir. Bu sınırın aşılması hücrelerde belirgin yıkıcı değişikliklere yol açar.
Mikroorganizmaların yok edilmesi
Kavitasyon eşiğini aşan yoğunluktaki ultrason ışınlaması, sıvıda bulunan bakteri ve virüsleri yok etmek için kullanılır.
5.5. Ultrasonun tıpta kullanımı: terapi, cerrahi, teşhis
Ultrasonun etkisi altındaki deformasyonlar, ortamın taşlanması veya dağıtılması sırasında kullanılır.
Kavitasyon olgusu, karışmayan sıvıların emülsiyonlarını elde etmek ve metalleri kireç ve yağlı filmlerden temizlemek için kullanılır.
Ultrason terapisi
Ultrasonun terapötik etkisi mekanik, termal ve kimyasal faktörler tarafından belirlenir. Kombine etkileri membran geçirgenliğini artırır, kan damarlarını genişletir, metabolizmayı geliştirir, bu da vücudun denge durumunu yeniden sağlamaya yardımcı olur. Dozlanmış bir ultrason ışını, kalp, akciğerler ve diğer organ ve dokulara hafif bir masaj yapmak için kullanılabilir.
Kulak burun boğazda ultrason kulak zarını ve burun mukozasını etkiler. Bu sayede kronik burun akıntısı ve üst çene boşluklarının hastalıklarının rehabilitasyonu gerçekleştirilir.
FONOFOREZ - tıbbi maddelerin ultrason kullanılarak cildin gözenekleri yoluyla dokulara verilmesi. Bu yöntem elektroforeze benzer, ancak elektrik alanından farklı olarak ultrasonik alan yalnızca iyonları değil aynı zamanda iyonları da hareket ettirir. şarj edilmemiş parçacıklar. Ultrasonun etkisi altında hücre zarlarının geçirgenliği artar, bu da ilaçların hücreye nüfuz etmesini kolaylaştırır, elektroforezde ise ilaçlar esas olarak hücreler arasında yoğunlaşır.
OTOHEMTERAPİ - Bir kişinin damarından alınan kendi kanının kas içine enjeksiyonu. Alınan kanın infüzyondan önce ultrasonla ışınlanması durumunda bu işlemin daha etkili olduğu ortaya çıkıyor.
Ultrason ışınlaması hücrelerin kimyasalların etkilerine karşı duyarlılığını arttırır. Bu, daha az zararlı oluşturmanıza olanak tanır
aşılar, çünkü üretimlerinde daha düşük konsantrasyonlu kimyasal reaktifler kullanılabilir.
Ultrasona ön maruz kalma, γ- ve mikrodalga ışınlamanın tümörler üzerindeki etkisini arttırır.
İlaç endüstrisinde ultrason, belirli tıbbi maddelerin emülsiyonlarını ve aerosollerini üretmek için kullanılır.
Fizyoterapide ultrason, uygun bir yayıcı kullanılarak gerçekleştirilen, bir merhem bazı aracılığıyla vücudun belirli bir bölgesine temas halinde uygulanan lokal etkiler için kullanılır.
Ultrason ameliyatı
Ultrason ameliyatı iki türe ayrılır; bunlardan biri ses titreşimlerinin doku üzerindeki etkisiyle, ikincisi ise ultrasonik titreşimlerin cerrahi bir alete uygulanmasıyla ilgilidir.
Tümörlerin yok edilmesi. Hastanın vücuduna monte edilen birkaç yayıcı, tümöre odaklanan ultrason ışınları yayar. Her bir ışının yoğunluğu sağlıklı dokuya zarar verecek kadar yeterli değildir ancak ışınların birleştiği yerde yoğunluk artar ve tümör kavitasyon ve ısı ile yok edilir.
Ürolojide ultrasonun mekanik etkisini kullanarak idrar yollarındaki taşları kırarak hastaları ameliyattan kurtarırlar.
Yumuşak dokuların kaynaklanması. Kesilmiş iki kan damarını bir araya getirip birbirine bastırırsanız ışınlamanın ardından bir kaynak oluşacaktır.
Kaynak kemikleri(ultrasonik osteosentez). Kırılma alanı, ultrasonun etkisi altında hızla polimerize olan sıvı bir polimer (siyakrin) ile karıştırılmış ezilmiş kemik dokusuyla doldurulur. Işınlamadan sonra, yavaş yavaş eriyen ve yerini kemik dokusuna bırakan güçlü bir kaynak oluşur.
Ultrasonik titreşimlerin cerrahi aletlere uygulanması(neşter, eğe, iğne) kesme kuvvetlerini önemli ölçüde azaltır, ağrıyı azaltır ve hemostatik ve sterilize edici etkilere sahiptir. Kesici takımın 20-50 kHz frekanstaki titreşim genliği 10-50 mikrondur. Ultrasonik neşterler, göğüs açılmadan solunum organlarında operasyon yapılmasına olanak sağlar,
yemek borusu ve kan damarlarındaki operasyonlar. Uzun ve ince bir ultrasonik neşterin damar içine yerleştirilmesiyle damardaki kolesterol kalınlaşmaları yok edilebilir.
Sterilizasyon. Ultrasonun mikroorganizmalar üzerindeki yıkıcı etkisi, cerrahi aletlerin sterilize edilmesinde kullanılır.
Bazı durumlarda ultrason diğer fiziksel etkilerle birlikte kullanılır; örneğin kriyojenik, Hemanjiyomların ve yara izlerinin cerrahi tedavisi için.
Ultrason teşhisi
Ultrason teşhisi, ultrason kullanımına dayalı olarak sağlıklı ve hasta bir insan vücudunu incelemek için kullanılan bir dizi yöntemdir. Ultrason teşhisinin fiziksel temeli, biyolojik dokulardaki ses yayılma parametrelerinin (ses hızı, zayıflama katsayısı, dalga empedansı) doku tipine ve durumuna bağlı olmasıdır. Ultrason yöntemleri vücudun iç yapılarını görselleştirmenin yanı sıra biyolojik nesnelerin vücut içindeki hareketini incelemeyi mümkün kılar. Ultrason teşhisinin temel özelliği, yoğunluk veya elastikiyet bakımından biraz farklılık gösteren yumuşak dokular hakkında bilgi edinme yeteneğidir. Ultrason muayene yöntemi son derece hassastır, röntgenle tespit edilemeyen oluşumların tespitinde kullanılabilir, kontrast madde kullanımını gerektirmez, ağrısızdır ve kontrendikasyonu yoktur.
Teşhis amacıyla 0,8 ila 15 MHz arasındaki ultrason frekansı kullanılır. Düşük frekanslar, derin konumdaki nesneleri incelerken veya kemik dokusunu incelerken, yüksek frekanslar - vücut yüzeyine yakın konumdaki nesneleri görselleştirmek için, oftalmolojide teşhis için, yüzeysel olarak yerleştirilmiş damarları incelerken kullanılır.
Ultrason tanısında en yaygın olarak kullanılanlar, darbeli ultrason sinyallerinin yansımasına veya saçılmasına dayanan ekolokasyon yöntemleridir. Bilgi edinme yöntemine ve sunumun niteliğine bağlı olarak, ultrason teşhisine yönelik cihazlar 3 gruba ayrılır: A tipi endikasyonlu tek boyutlu cihazlar; M tipi göstergeli tek boyutlu aletler; B tipi göstergeli iki boyutlu cihazlar.
A tipi bir cihaz kullanılarak yapılan ultrason teşhisi sırasında, kısa (yaklaşık 10-6 saniye süren) ultrason darbeleri yayan bir radyatör, bir temas maddesi aracılığıyla vücudun incelenen bölgesine uygulanır. Atımlar arasındaki duraklamalarda cihaz, dokulardaki çeşitli homojensizliklerden yansıyan atımları alır. Amplifikasyondan sonra bu darbeler katot ışın tüpünün ekranında yatay çizgiden ışın sapmaları şeklinde gözlenir. Yansıyan darbelerin tam desenine denir tek boyutlu ekogram tip A.Şekil 5.8 gözün ekoskopisi sırasında elde edilen ekogramı göstermektedir.
Pirinç. 5.8. A yöntemini kullanarak gözün ekoskopisi:
1 - korneanın ön yüzeyinden yankı; 2, 3 - merceğin ön ve arka yüzeylerinden yankılar; 4 - retinadan ve göz küresinin arka kutbunun yapılarından yankı
Çeşitli tipteki dokuların ekogramları, darbe sayısı ve genlikleri bakımından birbirinden farklılık gösterir. Çoğu durumda A tipi ekogramın analizi, patolojik alanın durumu, derinliği ve kapsamı hakkında ek bilgi elde edilmesini sağlar.
A tipi endikasyona sahip tek boyutlu cihazlar nöroloji, beyin cerrahisi, onkoloji, kadın doğum, oftalmoloji ve tıbbın diğer alanlarında kullanılmaktadır.
M tipi göstergeli cihazlarda, amplifikasyondan sonra yansıyan darbeler katot ışın tüpünün modülasyonlu elektroduna beslenir ve parlaklığı darbenin genliği ile ilgili olan ve genişliği süresiyle ilgilidir. Bu çizgilerin zaman içindeki gelişimi bireysel yansıtıcı yapıların resmini verir. Bu tür endikasyon kardiyografide yaygın olarak kullanılmaktadır. Ultrason kardiyogramı, hafızalı bir katot ışın tüpü kullanılarak veya bir kağıt kayıt cihazına kaydedilebilir. Bu yöntem, kalp elemanlarının hareketlerini kaydederek mitral kapak darlığı, doğuştan kalp kusurları vb.'nin belirlenmesini mümkün kılar.
A ve M tipi kayıt yöntemlerini kullanırken dönüştürücü hastanın vücudu üzerinde sabit bir konumdadır.
B tipi gösterge durumunda, dönüştürücü vücudun yüzeyi boyunca hareket eder (tarar) ve katot ışın tüpünün ekranına iki boyutlu bir ekogram kaydedilir ve incelenen alanın kesitini yeniden üretir. vücut.
Yöntem B'nin bir varyasyonu: çoklu tarama, Sensörün mekanik hareketinin yerini, aynı hat üzerinde bulunan bir dizi elemanın sıralı elektriksel anahtarlaması alır. Çoklu tarama, incelenen bölümleri neredeyse gerçek zamanlı olarak gözlemlemenize olanak tanır. Yöntem B'nin başka bir varyasyonu, yankı sondasının hareketinin olmadığı, ancak ultrason ışınının giriş açısının değiştiği sektör taramadır.
B tipi endikasyonlu ultrason cihazları onkoloji, doğum ve jinekoloji, üroloji, kulak burun boğaz, oftalmoloji vb. alanlarda kullanılmaktadır. Kardiyolojide B tipi cihazların çoklu tarama ve sektör taramalı modifikasyonları kullanılmaktadır.
Ultrason teşhisinin tüm ekolokasyon yöntemleri, vücut içinde farklı dalga empedanslarına sahip alanların sınırlarını bir şekilde kaydetmeyi mümkün kılar.
Yeni bir ultrason teşhisi yöntemi - rekonstrüktif (veya hesaplamalı) tomografi - ses yayılma parametrelerinin mekansal dağılımını verir: zayıflama katsayısı (yöntemin zayıflama modifikasyonu) veya ses hızı (kırılma modifikasyonu). Bu yöntemde, incelenen nesnenin bölümü farklı yönlerde tekrar tekrar seslendirilir. Sesin koordinatları ve yanıt sinyalleri hakkındaki bilgiler bir bilgisayarda işlenir ve bunun sonucunda yeniden yapılandırılmış bir tomogram ekranda görüntülenir.
Son zamanlarda bu yöntem uygulanmaya başlandı elastometri karaciğer dokusunun hem normal hem de mikrozisin çeşitli aşamalarında incelenmesi için. Yöntemin özü şudur. Sensör gövde yüzeyine dik olarak monte edilir. Sensöre yerleştirilmiş bir vibratör kullanılarak, düşük frekanslı bir ses mekanik dalgası oluşturulur (ν = 50 Hz, A = 1 mm), bunun altta yatan karaciğer dokusu boyunca yayılma hızı, ν = frekanslı ultrason kullanılarak değerlendirilir. 3,5 MHz (özünde ekolokasyon gerçekleştirilir). Kullanma
kumaşın E modülü (esneklik). Karaciğer pozisyonunun projeksiyonunda hastaya interkostal boşluklardan bir dizi (en az 10) ölçüm yapılır. Tüm veriler otomatik olarak analiz edilir; cihaz, hem sayısal hem de renkli olarak sunulan esnekliğin (yoğunluğun) niceliksel bir değerlendirmesini sağlar.
Vücudun hareketli yapıları hakkında bilgi edinmek için çalışması Doppler etkisine dayanan yöntemler ve aletler kullanılır. Bu tür cihazlar genellikle iki piezoelement içerir: sürekli modda çalışan bir ultrasonik yayıcı ve yansıyan sinyallerin bir alıcısı. Hareketli bir nesneden (örneğin bir geminin duvarından) yansıyan bir ultrasonik dalganın Doppler frekans kaymasının ölçülmesiyle, yansıtan nesnenin hareket hızı belirlenir (bkz. formül 2.9). Bu türden en gelişmiş cihazlar, bir sinyali uzayda belirli bir noktadan izole etmeyi mümkün kılan bir darbe-Doppler (tutarlı) konum yöntemini kullanır.
Doppler etkisini kullanan cihazlar, kardiyovasküler sistem hastalıklarını teşhis etmek için kullanılır (belirleme
kalbin bazı kısımlarının ve kan damarlarının duvarlarının hareketleri), obstetrikte (fetal kalp atışının incelenmesi), kan akışının incelenmesi vb. için.
Organlar, sınırlandıkları yemek borusu yoluyla incelenir.
Ultrasonik ve röntgen "mumlama"nın karşılaştırılması
Bazı durumlarda ultrasonik taramanın röntgene göre avantajı vardır. Bunun nedeni, X ışınlarının, "yumuşak" doku arka planına karşı "sert" dokunun net bir görüntüsünü sağlamasıdır. Örneğin kemikler, yumuşak dokunun arka planında açıkça görülebilir. Diğer yumuşak dokuların arka planına karşı yumuşak dokuların bir X-ışını görüntüsünü elde etmek için (örneğin, kasların arka planına karşı bir kan damarı), damarın, X-ışını radyasyonunu iyi emen bir madde (kontrast maddesi) ile doldurulması gerekir. . Ultrasonik transillüminasyon, daha önce bahsedilen özellikleri sayesinde bu durumda kontrast madde kullanılmadan görüntü sağlar.
X-ışını muayenesi, yoğunluk farkını %10'a kadar ve ultrasonda ise %1'e kadar ayırt eder.
5.6. Infrasound ve kaynakları
Infrason- insanların duyabileceği frekans aralığının altında frekanslara sahip elastik titreşimler ve dalgalar. Tipik olarak infrasound aralığının üst sınırı olarak 16-20 Hz alınır. Bu tanım koşulludur, çünkü yeterli yoğunlukta işitsel algı birkaç Hz'lik frekanslarda da meydana gelir, ancak bu durumda duyumun tonal doğası kaybolur ve yalnızca bireysel salınım döngüleri ayırt edilebilir hale gelir. İnfrasonun alt frekans sınırı belirsizdir; mevcut çalışma alanı yaklaşık 0,001 Hz'e kadar uzanmaktadır.
İnfrasonik dalgalar havada ve suda olduğu kadar yer kabuğunda da (sismik dalgalar) yayılır. Düşük frekansından dolayı infrasonun ana özelliği düşük emilimdir. 10-20 Hz frekansındaki infrasonik dalgalar, derin denizde ve atmosferde yer seviyesinde yayılırken, 1000 km mesafede birkaç desibelden fazla zayıflamaz. Seslerin geldiği biliniyor
Volkanik patlamalar ve atomik patlamalar dünyayı birçok kez çevreleyebilir. Uzun dalga boyundan dolayı infrasound saçılımı da düşüktür. Doğal ortamlarda, gözle görülür saçılma yalnızca çok büyük nesneler (tepeler, dağlar, yüksek binalar) tarafından oluşturulur.
Doğal infrasound kaynakları meteorolojik, sismik ve volkanik olaylardır. Infrasound, atmosferik ve okyanustaki türbülanslı basınç dalgalanmaları, rüzgar, deniz dalgaları (gelgit dalgaları dahil), şelaleler, depremler ve toprak kaymaları tarafından üretilir.
İnsan faaliyetleriyle ilişkili infrasound kaynakları patlamalar, silah sesleri, süpersonik uçaklardan gelen şok dalgaları, kazık çakma makinelerinin çarpması, jet motorlarının çalışması vb.'dir. Infrasound, motorların ve teknolojik ekipmanların gürültüsünde bulunur. Endüstriyel ve evsel patojenlerin yarattığı bina titreşimleri kural olarak infrasonik bileşenler içerir. Taşıma gürültüsü çevrenin infrasonik kirliliğine önemli bir katkıda bulunur. Örneğin, 100 km/saat hıza ulaşan binek otomobiller, 100 dB'e varan yoğunlukta kızılötesi ses oluşturur. Büyük gemilerin motor bölmesinde, çalışan motorların oluşturduğu infrasonik titreşimler 7-13 Hz frekansta ve 115 dB yoğunluk seviyesinde kaydedilmiştir. Yüksek binaların üst katlarında özellikle kuvvetli rüzgarlarda infrasound yoğunluk düzeyine ulaşıyor.
Infrasound'u izole etmek neredeyse imkansızdır - düşük frekanslarda, tüm ses emici malzemeler neredeyse tamamen etkinliğini kaybeder.
5.7. Infrasound'un insanlar üzerindeki etkisi. Infrasound'un tıpta kullanımı
Infrasound, kural olarak insanlar üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir: depresif bir ruh hali, yorgunluk, baş ağrısı ve tahrişe neden olur. Düşük yoğunluklu kızılötesi sese maruz kalan kişide deniz tutması, mide bulantısı ve baş dönmesi belirtileri görülür. Baş ağrısı ortaya çıkar, yorgunluk artar ve işitme zayıflar. 2-5 Hz frekansında
ve 100-125 dB yoğunluk seviyesinde subjektif reaksiyon, kulakta basınç hissine, yutma güçlüğüne, sesin zorla modülasyonuna ve konuşma zorluğuna indirgenir. İnfrasese maruz kalmak görmeyi olumsuz etkiler: görme işlevleri bozulur, görme keskinliği azalır, görüş alanı daralır, uyum sağlama yeteneği zayıflar ve gözün gözlenen nesneye sabitlenmesinin stabilitesi bozulur.
100 dB yoğunluk seviyesinde 2-15 Hz frekansındaki gürültü, kadranlı göstergelerin izleme hatasının artmasına neden olur. Göz küresinin konvülsif seğirmesi ve denge organlarının fonksiyon bozukluğu ortaya çıkar.
Eğitim sırasında kızılötesi sese maruz kalan pilotlar ve kozmonotlar, basit aritmetik problemleri bile çözmede daha yavaştı.
Kötü hava koşullarında insanların durumunda iklim koşullarıyla açıklanan çeşitli anormalliklerin aslında infrasonik dalgaların etkisinin bir sonucu olduğu varsayımı vardır.
Orta şiddette (140-155 dB) bayılma ve geçici görme kaybı meydana gelebilir. Yüksek yoğunluklarda (yaklaşık 180 dB), ölümcül sonuçlarla felç meydana gelebilir.
Infrasound'un olumsuz etkisinin, insan vücudunun bazı organlarının ve bölümlerinin doğal titreşim frekanslarının infrasound bölgesinde yer almasından kaynaklandığına inanılmaktadır. Bu istenmeyen rezonans olaylarına neden olur. İnsanlar için doğal salınımların bazı frekanslarını gösterelim:
Yatar pozisyonda insan vücudu - (3-4) Hz;
Göğüs - (5-8) Hz;
Karın - (3-4) Hz;
Gözler - (12-27) Hz.
İnfrasound'un kalp üzerindeki etkileri özellikle zararlıdır. Yeterli güçle kalp kasının zorunlu salınımları meydana gelir. Rezonansta (6-7 Hz), genlikleri artar ve bu da kanamaya yol açabilir.
Infrasound'un tıpta kullanımı
Son yıllarda infrasound tıbbi uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Bu nedenle oftalmolojide infrasound dalgaları
Miyop tedavisinde 12 Hz'e kadar frekansları kullanılmaktadır. Göz kapağı hastalıklarının tedavisinde, fonoforez (Şekil 5.9) ve ayrıca yara yüzeylerinin temizlenmesi, göz kapaklarındaki hemodinamik ve rejenerasyonun iyileştirilmesi, masaj (Şekil 5.10) vb. için infrasound kullanılır.
Şekil 5.9 yenidoğanlarda lakrimal kanal anormalliklerini tedavi etmek için infrasonun kullanımını göstermektedir.
Tedavinin bir aşamasında gözyaşı kesesine masaj yapılır. Bu durumda, infrason jeneratörü lakrimal kesede aşırı basınç oluşturur ve bu da lakrimal kanaldaki embriyonik dokunun yırtılmasına katkıda bulunur.
Pirinç. 5.9.İnfrasound fonoforez şeması
Pirinç. 5.10. Lakrimal kesenin masajı
5.8. Temel kavramlar ve formüller. Tablolar
Tablo 5.1. 1 MHz frekansında soğurma katsayısı ve yarı soğurma derinliği
Tablo 5.2. Farklı dokuların sınırlarında yansıma katsayısı
5.9. Görevler
1. Dalgaların küçük homojensizliklerden yansıması, boyutları dalga boyunu aştığında fark edilir hale gelir. ν = 5 MHz frekansında ultrason tanısıyla tespit edilebilecek bir böbrek taşının minimum d boyutunu tahmin edin. Ultrason dalga hızı v= 1500 m/sn.
Çözüm
Dalga boyunu bulalım: λ = v/ν = 1500/(5*10 6) = 0,0003 m = 0,3 mm. d > λ.
Cevap: d > 0,3 mm.
2. Bazı fizyoterapötik prosedürlerde frekans ν = 800 kHz ve yoğunluk I = 1 W/cm2 olan ultrason kullanılır. Yumuşak doku moleküllerinin titreşim genliğini bulun.
Çözüm
Mekanik dalgaların yoğunluğu formül (2.6) ile belirlenir.
Yumuşak dokuların yoğunluğu ρ « 1000 kg/m3'tür.
dairesel frekans ω = 2πν ≈ 2x3,14x800x10 3 ≈ 5x10 6 s -1;
Yumuşak dokularda ultrason hızı ν ≈ 1500 m/s.
Yoğunluğu SI'ya dönüştürmek gerekir: I = 1 W/cm2 = 104 W/m2.
Sayısal değerleri son formülde değiştirerek şunları buluruz:
Ultrasonun geçişi sırasında moleküllerin bu kadar küçük yer değiştirmesi, etkisinin hücresel düzeyde ortaya çıktığını gösterir. Cevap: bir = 0,023 mikron.
3. Çelik parçalar, ultrasonik hata dedektörü kullanılarak kalite açısından kontrol edilir. Parçada hangi derinlikte bir çatlak tespit edildi ve ultrasonik bir sinyal gönderildikten sonra 0,1 ms ve 0,2 ms'de iki yansıyan sinyal alındıysa parçanın kalınlığı d nedir? Ultrasonik dalganın çelikte yayılma hızı eşittir v= 5200 m/sn.
Çözüm
2h = televizyon →h = televizyon/2. Cevap: h = 26 cm; d = 52 cm.
