Акустика негіздері

Ультрадыбыстың әсері.Ультрадыбыс толқындарының механикалық-динамикалық, физикалық-химиялық және жылулық әсерлері болады. Осыларды жеке-жеке нақты білгеннің зияны жоқ.Ультрадыбыс толқындарының биологиялық әсерлерін қарастырғанда акустикалық қысымның үлкен роль атқаратынын ескерген жөн. Ультрадыбыс тербелісінің жиілігі көп болған сайын, оның толқын ұзындығы қысқара береді де, қысым түйіндері біріне-бірі жақын орналасып, ультрадыбыстың механикалық әсері арта түседі. Зерттеулерге қарағанда клеткаға ультрадыбыспен әсер еткенде оның сырты бүтін болғанымен ішінің үлкен  өзгеріске ұшырайтыны белгілі болып отыр. Ультрадыбыс әсерінен клетка өтімділігі арта түседі. Цитоплазмада микроағындардың пайда болуы ультрадыбыстың механикалық әсерін дәлелдейді. Ультрадыбыс шығарғышпен клетканың кішкене бір ауданына әсер еткенде оның, яғни клетканың ішінде өзгерістер пайда болады. Сонымен үлкен қысымды ультрадыбыс пен микроағындар қосылып, механикалық-динамикалық әсер етеді.Ультрадыбыстың физикалық-химиялық жағдайын тексеру үшін И.Е,Эльпинер интенсивтілігі 12*104Вт/см2 ультрадыбыспен он үш аминқышқылына 12-16 сағат бойы әсер еткен. Сонда кейбіреулерінің түсі өзгерген. Мысалы, мөлдір триптофан ерітіндісі алдымен қызғылт, сонан кейін қошқыл қызыл түске енсе, гистидин ерітіндісі сары түске айналған. Осы зерттеудің нәтижесінде алдымен өзгеріске циклдік амин қышқылдары ұшырайды деген қорытынды жасалды.Ультрадыбыстың емдік қасиетін пайдаланған кезде оның химиялық әсерінің қандай болатынын білген жөн. 1961 жылы И.Е. Хурсин интенсивтігі 6*103-104 Вт/м2 ультрадыбыспен ақ тышқанның ұрығына әсер етіп, ондағы нуклеин қышқылының қалай өзгеретінін тексерген. Сонда 24 сағат ішінде ешқандай да өзгеріс болмағанын, температураның тек бір градусқа ғана жоғарылағанын байқаған. Ал енді интенсивтілігі 2*104 Вт/м2 ультрадыбыспен әсер еткенде нуклеин қышқылы азайып температурасы алты градусқа көтерілген. Осыған қарап температура көтерілген сайын нуклейн қышқылы азая береді деген қорытындыға келген. Ал, енді Эльпинердің айтуына қарағанда ультрадыбыстың химиялық әсері интенсивтілігі жоғары ультрадыбыстарда ғана пайда болады екен.Ультрадыстың келесі әсері жылулық деп аталады. Ультрадыбыспен бір затқа әсер еткенде оны, сол зат жұтып алады да, ультрадыбыс энергиясы жылулық энергияға айналады. Әсіресе ультрадыбыс тербелісі тығыздығы әр түрлі екі ортаның шекарасына келіп түскенде жылулық әсер қатты байқалады. Мысалы таза майды ультрадыбыспен өңдегендегі көтерілген температурасының сол майға құм, шыны және т.б. қатты заттар салып өңдегендегі көтерілген температурасынан әлдеқайда аз болатыны дәлелденді. Малдың сүйегі мен етін ультрадыбыспен бөлек-бөлек өңдегенде олардың температурасы еті сылынбаған сүйектің өңделген температурасынан аз болатыны байқалған. Сонымен ультрадыбыспен әсер еткен орында жылулық әсер мен механикалық күші пайда болады. Ол екеуі химиялық процестердің жүруін тездетеді. Олай болса бұл үшеуі бірімен-бірі тығыз байланысты мәселе.Сонымен жоғары интенсивтігі ультрадыбыс толқындары биологиялық объектілерді өзгеріске ұшыратады. Оған кавитация көмектеседі. Кавитацияның әсерінен клеткалар және басқа да орындар механикалық өзгеріске ұшырайды. Ол жылудың пайда болумен пара-пар. Ал, енді интенсивтілігі төмен ультрадыбыстан кавитация пайда бола алмайды. Мұндай ультрадыбыстар массаж жасай отырып, қан айналысын жақсартады. Соның әсерінен жылу пайда болады. Тканьге немесе тағы басқаларға әсер етілген ультрадыбыстың пайдал немесе пайдасыз болуы тек оны интенсивтілігіне ғана емес сонымен бірге ультрадыбыспен өңдеу уақытының ұзақтығына да, өңдеу методикасына да байланысты болады.

Диагностиканың дыбыстық әдістері.Жан-жануардың, адамның организмдегі кейбір мүшелері жұмыс істеп тұрғанда дыбыс шығарады. Мысалы, жүрек, ішек-қарын, қан айналысы кезінде дыбыс шығады. Бұл органдардың сау кезіндегі шығаратын дыбысы мен ауырған кезіндегі дыбыс шығаруы түрліше болады. Атап айтқанда, тон жоғарылығы, тембрі, ұзақтығы, қаттылығы әр түрлі келеді. Мысалы, жүрек жұмысы кезінде екі дыбыс айқын білінеді. Оны жүрек тоны деп атайды. Бірінші дыбыс төмен, күңгірттеу және созылмалы болса, екінші дыбыс – жоғары және қысқа болып естіледі. Бірінші дыбыс жүрек қарыншасы жиырылғанда (оны систола кезіндегі дыбыс деп атаса), екінші дыбыс қайта қалпына келгенде (босаңсығанда) шығады. Ол диастола кезіндегі дыбыс делінеді. Ал жүрек ауруға ұшыраса осы дыбыстардың сипаты өзгереді. Сол сияқты ішкі органдар бұзылғанда да, дыбыс сипаты өзгереді. Ішкі органдар мен жүрек соғысының дыбыстарын тыңдап, диагноз қою әдісін аускультация деп атайды. Аускультация әдісімен дыбысты тыңдау үшін стетоскоп пен фонендоскоп қолданылады. Стетоскоптың бір ұші тарлау, екінші ұшы кеңдеу болып жасалынады. Стетоскоптың кеңдеу ұшы ауру тыңдалатын жерге жапсырылады да, тарлау ұшымен тыңдайды. Ал тыңдалатын дыбысты күшейту үшін фонендоскоп деген құрал пайдаланылады. Бұл құрал тыңдалатын оймыштан және резеңкеден жасалған екі түтікшеден тұрады. Екі түтікше дәрігердің екі құлағына кигізіледі де, оймыш ауру денеге жапсырылады. Сонда екі құлақпен тыңдалған дыбыс бір құлақпен тыңдалған дыбысқа (стетоскоп) қарағанда күшейіп шығады. Ал стетоскоп пен фонендоскопты біріктірсек онда, стетофонендоскоп деп аталады. Бұл құралдағы оймышпен жүрек жұмысын тыңдаса, мембранамен өкпе жұмысын тыңдайды.Дененің әр жерін ұрып көріп, одан шыққан дыбысты тыңдау әдісін перкуссия деп атайды. Дененің әр жерін саусақпен немесе кішкене балғамен ұрып көрсе, онда еріксіз дыбыс пайда болады. Бұл дыбысты перкуторлық дыбыс деп атайды. Серпімді тканьдерді немесе ауа толған дене қуысын ұрғанда перкуторлық дыбыс резонансқа түсіп, ол дыбыс күшейіп естіледі. Ал ауруға ұшыраған жердегі дыбыс сипаты бөлекше естіледі. мысалы құрсақ қуысында сұйық көбірек жиналған болса, онда дыбыс өте қысқа және тұншығып естіледі. Қазіргі кезде электрондық стетоскоп пайдаланылады. Ол құралмен дыбысты тыңдап қана қоймай, ол дыбыстың графигін сызып алуға да болады

   Ультрадыбыстық диагностикаҚазіргі кезде медицинада ультрадыбыстық диагностика (эхолокация) кеңінен қолданылады. Осы әдіс арқылы адам ағзасының ішінде пайда болған түрліше бітімдердің (ісік, жалқаяқ – ірің, бауыр мен бүйректегі тастар және т.б.) пішінін, өлшемдерін және орнын дәл анықтауға болады. Сонымен қатар ультрадыбыстық эхолокация хирургияда, онкологияда, гинекологияда және т.б. кеңінен қолданылады.Табиғатта ультрадыбысты дельфиндер, жарқанаттар, ұшпа шегірткелер шығарады.Ғылым мен техникада ультрадыбысты алу үшін пьезоэлектрлік эффект деген құбылыс пайдаланылады. Бұл эффектінің мәнісі мынада: кейбір кристалдарды механикалық деформациялағанда (мысалы қысқанда не созғанда) олардың қарама-қарсы жақтарында электр зарядтары пайда болады.Пьезоэлектрлік эффект кварц, турмалин, сегнет тұзы, қант (бір түрі науат), қара тікен тұз және т.б. бірқатар кристалдарына байқалады.Ультрадыбыс акустикалық кедергілері әртүрлі екі ортаның шекарасынан шағылады. Мысалы, бұлшық ет – сүйек қабығы – сүйектің шекараларында, ағзаның қуыс беттерінде ультрадыбыс жақсы шағылады. Сондықтан адам ағзасындағытығыздығы әртүрлі бітімдеріанықтауға болады. Осы әдісті ультрадыбыстық локация дейді.УД-локация қондырғысы генератордан, УД-импульс тарататын датчиктен Д және шағылған дыбысты қабылдаушыдан және электрондық осцилографтан тұрады. Қабылдаушы қабылдаған импульстарының айырмасы нұсқаның жатқан тереңдігін көрсетеді, ал датчиктің қозғалысы нұсқаның пішінін көрсетеді.Осыған негізделген көптеген диагностикалық тәсілдер бар. Мысалы: эхоэнцефалография  — мидағы ісікті және мидың қабынуын анықтайтын тәсіл, УД-кардиография – жүректің өлшемдерін анықтау, офтальмологияда – көз ортасының бітімін анықтау және т.с.с. УД-локациямен қатар диагностика мақсатында УД-ның жұтылу процесін зерттеуде қолданылады. Акустикалық қасиеті әр түрлі екі ортаның шекарасында ультрадыбыс жұтылады.Медицинада диагностика мақсатында ультрадыбыстық Допплер эффектісі кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде қолданылатын ультрадыбыстық аппараттардың көптеген түрлері бар. Солардың ішінде кең тараған импульстік – толқындық аппараттар. Бұл аппараттың көмегімен тіннің үш өлшемді (ұзындығы, ені және биіктігі) кескінің алуға және олардың көлемін анықтауға болады. Ағзаның кескінін жұмсақ-табаққа, (гибкие дискеты), олар компакт дискке және магнитооптикаға жазып алуға болады. Сонымен

қатар допплер қисықтарына автоматты түрде талдау жасайды. Жедел диагностика мақсатында жеңіл, тасымалдауға қолайлы ультрадыбыстық аппараттар қолданылады. Бұл аппараттар қолдану мүмкіншілігі шағынан стационарлық аппараттардан кем емес.Ультрадыбыстар механикалық және электромеханикалық  әдістермен алынады. Өндірісте магнитострикциялық және пьезоэлектрлік сәулелерді қолданады. Біріншісі төмен жиіліктегі ультрдыбыстарды алу үшін  (200 КГц), екіншісі 50 МГц дейінгі  жиіліктегі ультрадыбыстарды алуға қолданады.Төмен жиіліктегі ультрадыбыстар ауада жақсы таралады. Ол жоғарлаған сайын ауадан таралу  жиіліктері  төмендейді. Қысқа толқынды жоғары жиіліктегі ультрадыбыстар ауада мүлдем таралмайды. Газды сұйықтыққа қарағанда ультрадыбыстар аз жұтады. Ультрдыбыстардың тесуші әсері фармацияда және өндірісте кеңінен қолданады.Ультрадыбыстың көмегімен сварка, пайка, бөлшектерді тазалау, сұйықтықтарды стерилдеу, бұрғылау, кесу, шлифовка және полировка жүзеге асады. Сонымен қатар ультрадыбысты молекулярлы физикада, биологияда және фармацияда әртүрлі химиялық реакцияларды жүргізу кезінде еру процестерін жеделдету үшін қолданылады.Дыбысты сол сияқты дыбыс генераторы да шығарып береді. Атап айтқанда, дыбыс көздері қатарына музыкалық аспаптардың ішектері, пьезоэлектрлік немесе магнитострикциялық материалдардан жасалған пластинкалар мен стерженьдер, телефон мембранасы, органдық трубалар, үрмелі музыкалық аспаптар, ысқырықтар жатады. Адам мен жануарлардың дыбыстық аппараттары күрделі тербелмелі жүйеге жатады. Дыбыс көздерінің тербелісін туғызу көбінесе соққы, т. б. әсер еткенде (ішектер, қоңырау) жүзеге асырылады. Ауа ағыны қатты денені орай аққанда құйындардың түзілуі және құйындардың сол денелерден бөлінуі далада дыбыс шығарады. Мысалы, жел соққан кезде сымдар мен кұбырлар дыбыс шығарады. Дыбыс ортаға тараған сайын оның интенсивтігі кеми береді.