Утворення голосу людини

Джерелом голосу людини є гортань з голосовими зв'язками, розміщеними на межі голосових щілин. Повітря, що надходить з легенів, зумовлює вібрацію голосових зв'язок. їх коливання спричиняє зміну густини повітряного потоку, яка виявляється у виникненні поздовжніх хвиль.

Ці коливання згасаючі, що зумовлено передачею енергії повітряному потокові (автоколивання). Висота звуку залежить від напруження голосових зв'язок, їхньої форми, довжини коливної частини і дещо під тиску повітряного потоку.

Інтенсивність звуку залежить від інтервалів та частоти коливань голосових зв'язок. Останні, в свою чергу, залежать від тиску повітря, що виходить. Тембр голосу створюється в порожнинах носа, рота, горла, гортані і в грудній порожнині. Ці порожнини діють як резонатори: вони залежно від об'єму та форми підсилюють обертони з певними частотами і, таким чином, впливають на тембр голосу. Механізм розмови і співу однаковий, хоча вони сприймаються нами по-різному. Інтервал частот чоловічої розмови — 100...200 Гц, жіночої - 150...300 Гц. Інтервал частот при співі 60... 1600 Гц. Коефіцієнт корисної дії при утворенні голосу людини малий: лише 0,001 частина енергії переходить у звукову.

Ультразвук

Ультразвук — це механічні коливання з частотою понад 20 кГц. Ультразвукові коливання поширюються в середовищі зі сталою швидкістю, рівною швидкості звуку. В основі генерації ультразвуку лежить зворотний п'єзоелектричний ефект і магнітострикція.

Зворотний п'єзоелектричний ефект зумовлений механічною деформацією пластинки з п'єзокристалу за впливу прикладеної до її поверхні різниці потенціалів. До електродів, розміщених на поверхнях пластинки з кварцу або титанату барію, підводять змінне електричне поле. Відбувається деформація пластинки з частотою 90-10 Гц. Отже, ця пластинка є випромінювачем УЗ-хвиль.

Магнітострикція — це деформація феромагнетика за впливу магнітного поля. Якщо в змінне магнітне поле помістити феромагнетик, то його деформація зумовить поширення в середовищі пружної УЗ-хвилі.

Реєстрація інтенсивності УЗ-хвилі, що пройшла через тканини й органи з різними коефіцієнтами послаблення, дає змогу визначити їх місце розташування і розміри. На цьому ґрунтується "тіньовий" метод дослідження структури органів і тканин.

Проходження УЗ-хвилі через речовину супроводжується періодичними згущеннями та розрідженнями частинок середовища на різних ділянках. Там, де частинки згущені, тиск підвищується, і навпаки.

У терапії переважно використовують ультразвук з частотою 800 кГц та інтенсивністю 1 Вт/см². Для забезпечення контакту ділянку тіла змащують маслом і головним електродом здійснюють обертовий рух. Під час лікування головну роль відіграє теплова та механічна дія (мікромасаж).

У льтразвукова діагностика ґрунтується на тому, що здатність тканин поглинати ультразвук залежить від їхньої густини: здорова та хвора тканини мають різну густину, а тому й різну здатність до поглинання. Для діагностики, наприклад, пухлини головного мозку, один бік черепа опромінюють ультразвуком, на його протилежному боці розміщують приймач, який фіксує вихідне випромінювання. Переміщуючи джерело ультразвуку і приймач, на фотопапері отримаємо тіньове зображення пухлини, стороннього тіла. За такою методикою можна також досліджувати серце.

Інтенсивність ультразвуку, який проходить через серце, змінюється відповідно до скорочень серця внаслідок зміни товщини шару, що поглинає ультразвук. Так записується ультразвукова кардіограма (рис. 2.15).

У травматології та ортопедії використовують ультразвукову пилку — це "ніж" з насічкою, якому надають коливань з частотою від 20 до 50 кГц.

Зубці насічки рухаються з розмахом 80 мкм, вибираючи мікрочастинки кістки, і виконують філігранну роботу.

Ультразвуком можна з'єднувати (зварювати) зламані кістки під час операцій, скріплювати їх з пересадженою кістковою тканиною. Розтин триває в середньому 4 хв, зварювання — 1,5...2 хв.

Таким чином, розглянуті первинні фізичні процеси, зумовлені дією ультразвуку, спричиняють такі ефекти в біооб'єктах:

1. мікровібрації на клітинному і субклітинному рівнях;

2. руйнування і збудження макромолекул;

3. зміну проникності біологічних мембран;

4. теплову дію;

5. руйнування клітин і мікроорганізмів.

Внаслідок цього застосування ультразвуку у медичній практиці здійснюється у двох напрямах:

а) діагностика та експериментальні дослідження;

б)терапія.