Ультразвук и инфразвук
ение такой информации с помощью рентгеновских лучей требует около
часа времени, что весьма нежелательно при тяжелом состоянии больного. При
использовании переносного зонда можно установить положение средней линии
мозга (она разделяет его на два полушария) примерно в течение одной минуты.
Принцип работы такого зонда основывается на регистрации ультразвукового эха
от границы раздела полушарий.
Ультразвуковые зонды применяются для измерения размеров глаза и
определения положения хрусталика, при определении местонахождения камней в
желчном пузыре. Существуют зонды, которые помогают во время операций на
сердце следить за работой митрального клапана, расположенного между
желудочком и предсердием.
Использование эффекта Доплера в диагностике.
Особый интерес в диагностике вызывает использование эффекта Доплера.
Суть эффекта заключается в изменении частоты звука вследствие
относительного движения источника и приемника звука. Когда звук отражается
от движущегося объекта, частота отраженного сигнала изменяется (происходит
сдвиг частоты).
При наложении первичных и отраженных сигналов возникают биения,
которые прослушиваются с помощью наушников или громкоговорителя. В
настоящее время на основе эффекта Доплера исследованы только движение крови
и биение сердца. Этот эффект широко применяется в акушерстве, так как
звуки, идущие от матки легко регистрируются. На ранней стадии беременности
звук проходит через мочевой пузырь. Когда матка наполняется жидкостью, она
сама начинает проводить звук. Положение плаценты определяется по звукам
протекающей через нее крови, а через 9 - 10 недель с момента образования
плода прослушивается биение его сердца. С помощью ультразвуковых устройств
количество зародышей или констатировать смерть плода.
Применение ультразвука в терапии и хирургии
Ультразвук, применяемый в медицине, может быть условно разделен на
ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения
ультразвука низких интенсивностей (0,125 - 3,0 Вт/см2) - неповреждающий
нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение
нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более
высоких интенсивностях (> 5 Вт/см2) основная цель - вызвать управляемое
избирательное разрушение в тканях.
Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука
в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе - ультразвуковую
хирургию.
Применение ультразвука в хирургии.
Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой
из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука
вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания
ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа
лезвий, пил, механических наконечников.
Применение ультразвука в природе
Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию,
испускают при этом ртом (кожановые - Vеsperti+ lianidae) или имеющим форму
параболического зеркала носовым отверстием (подковоносые - Rhinolophidae)
сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 - 5 см от головы
животного давление ультразвука достигает 60 мбар, т.е. соответствует в
слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным
молотком. Эхо своих сигналов летучие мыши способны воспринимать при
давлении всего 0,001 мбар, т.е. в 10000 раз меньше, чем у испускаемых
сигналов. При этом летучие мыши могут обходить при полете препятствия даже
в том случае, когда на эхолокационные сигналы накладываются ультразвуковые
помехи с давлением 20 мбар. Механизм этой высокой помехоустойчивости еще
неизвестен. При локализации летучими мышами предметов, например,
вертикально натянутых нитей с диаметром всего 0,005 - 0,008 мм на
расстоянии 20см (половина размаха крыльев), решающую роль играют сдвиг во
времени и разница в интенсивности между испускаемым и отраженным сигналами.
Подковоносы могут ориентироваться и с помощью только одного уха
(моноурально), что существенно облегчается крупными непрерывно движущимися
ушными раковинами. Они способны компенсировать даже частотный сдвиг между
испускаемыми и отраженными сигналами, обусловленный эффектом Доплера (при
приближении к предмету эхо является более высокочастотным, чем посылаемый
сигнал). Понижая во время полета эхолокационную частоту таким образом,
чтобы частота отраженного ультразвука оставалась в области максимальной
чувствительности их "слуховых" центров, они могут определить скорость
собственного перемещения.
У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор
ультразвуковых помех, "сбивающий со следа" летучих мышей, преследующих этих
насекомых.
Не менее умелые навигаторы - жирные козодои, или гуахаро. Населяют они
горные пещеры Латинской Америки - от Панамы на северо-западе до Перу на юге
и Суринама на востоке. Самый большой подарок природы - это способность
гуахаро к эхолокации. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее,
приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щелкающие
звуки, свободно улавливаемые и человеческим ухом (их частота примерно 7 000
герц). Каждый щелчок длится одну-две миллисекунды. Звук щелчка отражается
от стен подземелья, разных выступов и препятствий и воспринимается чуткой
птицей.
Медузы и инфразвуки
На краю "колокола" у медузы расположены примитивные глаза и органы
равновесия - слуховые колбочки величиной с булавочную головку. Это и есть
"уши" медузы. Однако "слышат" они не просто звуковые колебания, доступные и
нашему уху, а инфразвуки с частотой 8 – 13 герц.
Перед штормом усиливающийся ветер срывает гребни волн и захлестывает
их. Каждое такое захлопывание воды на гребне волны порождает акустический
удар, создаются инфразвуковые колебания, их-то и улавливает своим куполом
медуза. Колокол медузы усиливает инфразвуковые колебания (как рупор) и
передает на "слуховые колбочки". Шторм разыгрывается еще за сотни
километров от берега, он придет в эти места примерно часов через 20, а
медузы уже слышат его и уходят на глубину.
Нужно отдать должное бионикам, которые создали электронный
автоматический аппарат - предсказатель бурь, работа которого основана на
принципе "инфрауха" медузы. Такой прибор может предупредить о готовящейся
буре за 15 часов, а не за два, как обычный морской барометр.
| |  скачать работу |
Ультразвук и инфразвук |
