Ультразвук, инфразвук

Ультразвук – упругие колебания с частотой выше 20 тыс.Гц. Может возникать от механических, электромагнитных и тепловых источников. С увеличением частоты ультразвуковых колебаний увеличивается их поглощение средой и уменьшается глубина проникновения в ткани человека. Поглощение ультразвука сопровождается нагреванием среды. Ультразвук подразделяется:

· низкочастотный;

· высокочастотный;

· воздушный;

· контактный.

Низкочастотные звуковые колебания хорошо распространяются в воздухе.

В настоящее время ультразвук широко применяется в различных областях техники и промышленности, в особенности для анализа и контроля: дефектоскопия, структурный анализ вещества, определение физико-химических свойств материалов и др.

Технологические процессы: очистка и обезжиривание деталей, механическая обработка твёрдых и хрупких материалов, сварка, пайка, лужение, электролитические процессы, ускорение химических реакций - используют ультразвуковые колебания низкой частоты от 18 до 30 КГц и высокой мощности – до 6-7 Вт/см². Наиболее распространёнными источниками ультразвука являются пьезоэлектрические и магнитные преобразователи. Кроме того, в производственных условиях НЧ ультразвук часто образуется при аэродинамических процессах: работа реактивных двигателей, газовых турбин, мощных пневмодвигателей и др.

Значительное распространение ультразвук получил в медицине для лечения заболеваний позвоночника, суставов, периферической нервной системы, а также для выполнения хирургических операций и диагностики. В 2002 году американскими учёными был разработан метод удаления опухолей головного мозга, не поддающихся обычному хирургическому лечению. В его основе принцип, использующийся при удалении катаракты – дробление патологического образования фокусированным ультразвуком.

В 2006 году медики из канадского университета Альберты разработали технологию, с помощью которой научились пульсирующим ультразвуком низкой интенсивности стимулировать повторный рост выбитых и выпавших зубов.

Интенсивно используется в течение трёх десятилетий диагностический ультразвук во время беременности и при заболеваниях отдельных органов. Ультразвук, натыкаясь на препятствие в виде органов человека или плода, определяет их наличие и размеры. Интенсивность применяемого терапевтического ультразвука чаще всего не превышает 0,2-0,4 Вт/см²; частота колебаний ультразвука, применяемая для диагностики, колеблется от 800 КГц до 20 МГц, интенсивность варьируется от 0,01 до 20 Вт/см² и более. В нейрохирургии используется электронная аппаратура с мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1000 КГц) пучком.

Биологический эффект воздействия на организм зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров тела, подвергаемого воздействию ультразвука.

Длительное систематическое влияние ультразвука, распространяющегося в воздухе, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечнососудистой, эндокринной системы, слухового и вестибулярного анализаторов.

У людей, работающих на ультразвуковых установках, отмечают выраженную астению, сосудистую гипотонию, снижение электрической активности сердца и мозга. Наблюдаются изменения ЦНС рефлекторного характера – чувство страха в темноте, в ограниченном пространстве; резкие приступы с учащением пульса, чрезмерной потливостью, спазмы в желудке, кишечнике, желчном пузыре.

Наиболее характерны вегетососудистая дистония с жалобами на резкое утомление, головные боли и чувство давления в голове, затруднения при концентрации внимания, торможение мыслительного процесса, бессонницу.

Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности. Установлено, что ультразвуковые колебания могут вызвать изменения костной структуры с разрежением плотности костной ткани.

Инфразвук – упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоты ниже слышимых человеком. Обычно за верхнюю границу инфразвукового (ИЗ) диапазона принимают 16-25 Гц, нижняя граница не определена. Инфразвук содержится в шуме атмосферы, леса, моря. Источниками ИЗ-колебаний являются грозовые разряды (гром), взрывы, орудийные выстрелы. В земной коре наблюдаются ИЗ-колебания, возбуждаемые разными источниками, в том числе землетрясениями, взрывами, обвалами и транспортными средствами.

Инфразвук слабо поглощается в различных средах, поэтому может распространяться на очень большие расстояния. Это находит практическое применение при определении местоположения эпицентра землетрясения, сильного взрыва или стреляющего орудия. Распространение ИЗ на большие расстояния в море даёт возможность предсказывать стихийные бедствия (цунами). Взрывы, порождающие большой спектр ИЗ-частот, применяются для исследования верхних слоёв атмосферы, свойств водной среды.

Развитие промышленного производства и транспорта привело к значительному увеличению источников инфразвука в окружающей среде и возрастанию его уровня. Основные техногенные источники инфразвука в городе приведены в таблице (таблица 3):

Таблица 3

Источник инфразвука	Частота, Гц	Уровень, Дб
Автомобильный транспорт   Железнодорожный транспорт и трамваи Промышленные установки аэродинамического и ударного действия Вентиляционные установки для промышленных помещений и метрополитенов Реактивные самолёты	Весь спектр   10-16     8-12     3-20 ~20	Снаружи 70-90, внутри 120     85-120 (внутри и снаружи)     До 90-105     До 75-95 До 130

В условиях производства инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, а в ряде случаев – с низкочастотной вибрацией.

В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвуковые волны определённых частот могут вызывать у человека тревожность и беспокойство, головную боль, снижать внимание и работоспособность, нарушать функцию вестибулярного аппарата и вызывать кровотечение из носа и ушей. Профессор Гавро высказал предположение, что биологическое действие инфразвука проявляется, в случае, если частота волны совпадает с альфа-ритмом головного мозга человека.

Механизм восприятия инфразвука и его физиологическое действие на человека пока полностью не установлен. Возможно, что он связан с возбуждением резонансных колебаний в организме. Так, собственная частота нашего вестибулярного аппарата близка к 6 Гц, и многим знакомы неприятные ощущения при длительной езде в автобусе, поезде, плавании на корабле или качания на качелях. Инфразвук частотой 7 Гц смертелен. Свойство инфразвука вызывать страх используется полицией в ряде стран мира: для разгона толпы включаются мощные генераторы, частоты которых отличаются на 5-9 Гц. Излучения, возникающие вследствие различия частот этих генераторов, имеют ИЗ-частоту и вызывают у многих людей неосознанное чувство страха, желание поскорее уйти.

Под воздействием инфразвука зрительные картинки, создаваемые левым и правым глазом, могут отличаться, начинает искажаться горизонт, возникают проблемы с ориентацией в пространстве. Подобные ощущения вызывает и пульсация света частотой 4-8 Гц. Ещё египетские жрецы, чтобы подавить психику и добиться признания у пленника, связывали его и с помощью зеркал направляли в глаза пульсирующий солнечный луч. Через некоторое время у пленника появлялись судороги, начинала идти пена изо рта, и он отвечал на вопросы.

При воздействии инфразвука на организм уровнем 110-150 Дб могут возникать нарушения в ЦНС, сердечнососудистой системе, дыхательной системе, вестибулярном анализаторе. Отмечают жалобы на головные боли, головокружение, звон в ушах и голове, снижение внимания и работоспособности. Может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи, нарушение равновесия, появление тревожности и неуверенности, эмоциональная неустойчивость.

Дата добавления: 2014-01-03