Ультрадыбыстың қасиеттері
Астана 2015ж.
Жоспар:
1. Ультрадыбыстың ерекшелігі
2. Ультрадыбыстың биологиялық әсері
3. Ультрадыбыспен сәулелену техникасы
4. Ультрадыбыстық диагностика
5. Ультрадыбысты медицинада қолданылуы
Кіріспе.
Клиникалық диагностиканың қазіргі заманғы жетістіктері зерттеу әдістерінің жетілдірілуімен анықталады. Медициналық суреттерді алудың жаңа жолдары, соның ішінде ультрадыбыстық әдістің жасалуы және қолданысқа енгізілуі арқылы, бұл сұрақ айтарлықтай жетістікке жеткен. Бұған дейін дәстүрлі рентгенологиялық бақылауға мүмкін болмаған эхографияның өте қажетті қасиетті – паренхиматоздық мүшелердің ішкі құрылымын корсетуі. Ультрадыбыстық әдістің жоғарғы ақпараттылығы мен сенімділігі арқасында көптеген аурулар мен зақымданулардың диагностикасы сапалы жаңа деңгейге көтерілді. Қазіргі таңда, компьютерлік томография және басқа да заманауи әдістермен қоса, ультрадыбыстық диагностика түгел дерлік барлық жерде қолданылып, клиникалық медицинаның көптеген бөлімдерінде диагностикалық әдістердің жетекшісі болып табылады.
Соңғы жылдары ультрадыбысты аппараттардың кеңінен қолданылуынан, олар кез келген медициналық мекемеде қол жетімді болды. Ультрадыбыстық зерттеу техникасын және әдістемесін мүлтіксіз қолдана алатын мамандарға деген сұраныс заманы келмекші.
Дыбыс
Дыбыс-серпімді орта бөлшектерінің толқын түрінде таралатын тербелмелі қозғалысын айтамыз. Осы тербелістер адам немесе жануардың есту мүшесіне әсер еткенде дыбыс түйсігін туғызады. Адам құлағы жиілігі 20 Гц -20·10³Гц аралығындағы дыбысты ести алады. Ал жиілігі 20 Гц төмен дыбыстарды адам құлағы естімейді. Оны инфрадыбыстар деп атайды. 10 Гц-тен 1013 Гц -ке дейінгі дыбыстарды гипердыбыстар деп атайды.
Дыбыстың негізгі жиілігі — дыбыс биіктігін, ал оның гармониялық құраушыларының жиыны дыбыс тембрі деп аталады. Дыбыс интенсивтілігі -толқынның таралу бағытына перпендикуляр қойылған бірлік бет (S) арқылы бірлік уақыт (t)ішінде дыбыс толқыны таситын энергия мөлшеріне тең. Яғни дыбыс интенсивтілігі (I) мына формуламен өрнектеледі: I = E/St ; Мұндағы Е — энергия, S — аудан, t – уақыт.
Ультрадыбыс
Жиілігі 20·10³ Гц жоғары дыбыстарды ультрадыбыстар деп атайды. Оларды адам естімейді. Ал,естілмейтін дыбыстар физиологиялық тұрғыдан былайша түсіндіріледі.
Негізгі мембрана бірімен-бірі өте нашар байланысқан көлденең талшықтардан тұрады. Сондықтан негізгі мембрананың кейбір бөліктері өз алдына меншікті тербелісін жасап тұруы мүмкін. Егер сопақша терезені жайлап басып тербеліске келтірсек, онда негізгі мембрананың кейбір бөліктері ғана болмаса, оның өзі түгелдей тербеліске түспеуі мүмкін. Басқаша айтқанда жиілігі 20 Гц дыбыс толқындары негізгі мембрананы тербеліске түсіре алмайды. Сөйтіп ондай дыбыстарды да адам құлағы естімейді. Олай болса, адам құлағының төменгі есту шегі 20 герц жиіліктегі дыбыс екен.
Орыстың атақты физигі және физиологы П.П. Лазарев естудің шегін былайша түсіндіреді. Дабыл жарғақшасы есту жолына бұрыш жасай орналасқан. Егер дыбыстың жиілігі 20,000 Гц болса, онда оның толқын ұзындығы 0,6 сантиметрдей болады. Бұл кезде көлденең тұрған дабыл жарғақшасына бүтін толқын сыйып кетеді де, оның кейбір бөліктері қарама-қарсы әсер күшін сезбейді. Сөйтіп тербеліс есту сүйектеріне берілмейді. Олай болса, мұндай дыбысты адам құлағы естімейді. Ондай дыбыстарды бұдан бұрын айтқанымыздай ультрадыбыстардеп атайды.
Ультрадыбыстың қасиеттері
Толқын ұзындығы. Естілетін дыбыс толқыны өзін шығарып тұрған құралдың жан-жағына бірдей таралады. Былайша айтқанда, естілетін дыбыс толқынын бір ғана нүктеге естілетіндей етіп бағыттап жіберуге болмайды. Мысалы адамның сөйлеген сөзі оның барлық жағына бірдей естіліп тұрады. Ал, жарық толқыны дыбыс толқыны сияқты барлық жаққа бірдей таралмайды. Ол белгілі бір бағытта тарайды. Дыбыс та, жарық та толқын тәрізді. Ендеше бұл екеуінің тарауындағы мұндай айырмашылық неге байланысты? Оның толқын ұзындығы мен жолай кездесетін кедергінің (оларды шығарып тұрған құралдың) шамасына тығыз байланысты екені анықталды. Естілетін дыбыстардың толқын ұзындықтары 1,4-1,5 метрге дейін жетеді. Ал жарық толқынының ұзындығы миллиметрдің он мыңдаған үлесімен өлшенеді. Олай болса, адам сөйлегендегі естілетін дыбыс толқынының ұзындығы адам аузының шамасына қарағанда әлдеқайда үлкен үлкен болады. Ендеше естілетін дыбыс толқыны жан-жаққа бірдей таралады. Ал жарық толқынының ұзындығы жарық көзінің шамасынан әлдеқайда кіші. Сондықтан да ол бір шоқ болып бағытталады.
Зерттеулер нәтижесінде дыбыс толқыны неғұрлым кіші болған сайын соғұрлым оны бағытталған шоқ түрінде алуға болатындығы анықталды.
Байқап қарасақ, көрінетін жарық сәулесінің толқын ұзындығы мен өте мол жиіліктегі ультрадыбыс толқынының ұзындығы шамалас. Ультрадыбыс толқынының қысқалығы ультрадыбыс сәулелерін де (жарық сәулелері сияқты) бағытталған түрде алуға мүмкіндік береді. Сондай-ақ ультрадыбыс сәулелері жарық сәулелері секілді шағылысады, сынады және фокустелінеді.
Ультрадыбыс энергиясы. Ультрадыбыстың тамаша қасиеттерінің бірі – энергияны өте көп тасымалдайды.
Ультрадыбыс толқындары, материалдық бөлшектердің серпімді тербелісі болғандықтан, өзі таралған ортада белгілі бір мөлшерде энергия тасиды. Ал біз ультрадыбыс тербелісінің жиілігі естілетін дыбыстың жиілігіне қарағанда жүз мың және миллион есе артық екенін білеміз. Олай болса, ультрадыбыс дегеніміз естілетін дыбыстарға қарағанда миллион есе артық энергия тасымалдайды екен. Ультрадыбыс толқындары тасымалдайтын энергия механикалық толқындардың қайсысының болса да таситын энергиясынан әлдеқайда көп болады. Естілетін дыбыс энергиясының қаншалықты аз екенін төмендегі мысал айқын көрсетеді. Егер бір шәйнек суды сөйлегенде шыққан дыбыстан ешбір шығын шығармай жылуға айналдырылған энергиясы арқылы қайнатқымыз келсе, Москва қаласының бүкіл тұрғынының бір тәулік бойы үздіксіз қатты сөйлеуі керек болар еді, ал мұндай шәйнекті электр плиткасы 20 минутта қайнатады. Бұдан естілетін дыбыс энергиясының өте аз екенін аңғарған шығарсыз.
Ал, ультрадыбыс энергиясының көптігі соншалық, оның көмегімен судың ішіндегі қорғасын, күміс тәрізді металдарды ұнтақтауға, араласпайтын екі сұйықты араластырып (мысалы керосин мен су), тұрақты эмульсия алуға және алмаз, кварц тәрізді өте қатты кристалдарды кесуге, тесуге, өңдеуге болады.