14. Строение улитки(поперечный разрез).Распространение звуковых волн в замкнутых гидромеханических системах. Механизм звукопроведения в улитке(теория бекеши)
На поперечном срезе улитковый канал имеет форму треугольника, вершиной обращенного к центральному костному стержню улитки. Улитковый канал, имеющий длину около 3,5 см, по спирали делает 2,5 завитка, слепо заканчиваясь на верхушке улитки. Канал заполнен эндолимфой. Снаружи от улиткового канала находятся перилимфатические пространства, называемые лестницами: сверху — вестибулярная (преддверная), снизу — барабанная (тимпанальная).
Вестибулярная лестница отделяется от полости среднего уха овальным окном, в котором располагается основание стремечка. Барабанная лестница отделяется от полости среднего уха посредством мембраны круглого окна.
Стенка улиткового канала, обращенная к вестибулярной лестнице, называется вестибулярной (или рейснеровой) мембраной. Она представлена соединительнотканной тонкофибриллярной пластинкой, покрытой со стороны улиткового канала однослойным плоским глиальным эпителием, а со стороны вестибулярной перилимфатической лестницы — эндотелием.
Боковая стенка улиткового канала выстлана так называемой сосудистой полоской, эпителий которой участвует в продукции эндолимфы. Эпителий представляет собой многорядный глиальный эпителий, среди клеток которого различают плоские светлые и высокие отростчатые призматические клетки. Последние в своей цитоплазме содержат многочисленные митохондрии и выглядят темными клетками.
Стенка улиткового канала, примыкающая к барабанной лестнице, имеет очень сложное строение, так как на ней расположен спиральный орган — рецептор звука.
Теория Бекеши:
Когда звуковые волны поступают в ушную раковину и наружный слуховой проход, они попадают на барабанную перепонку и вызывают ее колебания. Эти колебания через слуховые косточки среднего уха, действующие наподобие рычагов, передаются на улитку – спиральную трубку, расположенную в заполненной жидкостью полости внутреннего уха. По всей своей длине улитка перегорожена основной мембраной; на этой мембране расположен так называемый кортиев орган, включающий специализированные волосковые клетки. При колебаниях основной мембраны эти клетки возбуждаются и передают сигналы волокнам слуховых нервов.
15.Ультразвук:способы получения(обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияние га биообъекты. Применение в медицине. Инфразвук: естественные и искусственные источники, свойства , механизм влияние на ЦНС человека.
Ультразвук-это механическая волна с частотой большей 20 кГц и соответственно длиной волны меньшей чем у звуковой волны. Для получения ультразвука используют пьезоэлектрический эффект магнитострикцию и электрострикцию.
Обратный пьезоэлектрический эффект состоит в том, что пластинка, вырезанная определенным образом их кристалла кварца под действием электрического поля сжимается и удлиняется в зависимости от направления электрического поля. Если поместить такую пластинку между обкладками плоского конденсатора, на которое падает переменное напряжения, то пластинка придет в вынужденные колебания. Колебания пластинки передаются частицами окр. среды . что и порождает ультразвуковую волну.
Явление магнитострикции состоит в том, что ферромагнитные стержни изменяют свои линейные размеры под действием магнитного поля, направленного по оси стержня. Поместив такой стержень в переменное магнитное поле, мы вызовем в стержне вынужденные колебания. Колеблющийся торец стержня создает в окр среде ультразвуковые волны.
Свойства ультразвука:
1.Отражение ультразвуковой волны от границы раздела двух сред с различными свойствами.
Для количественной характеристики процесса вводят понятие коэффициента отражения R= I/I0 , где I-интенсивность отражения звуковой волны, а Io-интенсивность падающей.
На явлении отражения звука от границы раздела основана эхолокация- метод локализации неоднородностей в средах.
Ультразвук широко применятся в стоматологии: он уничтожает многие вирусы, бактерии и грибы.
Под действие ультразвука повышается проницаемость мембран клеток кожи, поэтому его можно использовать для введения через кожу различных лекарственных веществ.
Ультразвук высокой интенсивности применяют в хирургии для разрушения злокачественных опухолей. Разрезания тканей, распиливания и сварки костей.
Ультразвук используют для размельчения частиц среды при изготовлении коллоидных растворов, лекарственных эмульсий.
Инфразву́к — упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16—25 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0.001 Гц. Практический интерес могут представлять колебания от десятых и даже сотых долей герц, то есть с периодами в десяток секунд.
Источники инфразвука
Естественные источники
Возникает при землетрясениях, во время бурь и ураганов, цунами. При помощи достаточно сильных инфразвуков (более 60 дБ) общаются между собой киты.
Искусственные источники
К основным искусственным источникам инфразвука относится мощное оборудование — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы. Кроме того, инфразвук излучают ветряные электростанции и, в некоторых случаях, вентиляционные шахты.
Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень далёкие расстояния. Это явление находит практическое применение при определении места сильных взрывов или положения стреляющего орудия. Распространение инфразвука на большие расстояния в море даёт возможность предсказания стихийного бедствия — цунами. Звуки взрывов, содержащие большое количество инфразвуковых частот, применяются для исследования верхних слоев атмосферы, свойств водной среды.
Влияние инфразвука на организм человека
В конце 60-х годов французский исследователь Гавро обнаружил, что инфразвук определенных частот может вызвать у человека тревожность и беспокойство. Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека.
Действие инфразвука может вызвать головные боли, снижение внимания и работоспособности и даже иногда нарушение функции вестибулярного аппарата.
Довольно эффективно, в смысле влияния на человека, задействование механического резонанса упругих колебаний с частотами ниже 16 Гц, обычно невоспринимаемыми на слух. Самым опасным здесь считается промежуток от 6 до 9 Гц. Значительные психотронные эффекты сильнее всего выказываются на частоте 7 Гц, созвучной альфаритму природных колебаний мозга, причем любая умственная работа в этом случае делается невозможной, поскольку кажется, что голова вот-вот разорвется на мелкие кусочки. Звук малой интенсивности вызывает тошноту и звон в ушах, а также ухудшение зрения и безотчетный страх. Звук средней интенсивности расстраивает органы пищеварения и мозг, рождая паралич, общую слабость, а иногда слепоту. Упругий мощный инфразвук способен повредить, и даже полностью остановить сердце. Обычно неприятные ощущения начинаются со 120 дБ напряженности, травмирующие - со 130 дБ. Инфрачастоты около 12 Гц при силе в 85-110 дБ, наводят приступы морской болезни и головокружение, а колебания частотой 15-18 Гц при той же интенсивности внушают чувства беспокойства, неуверенности и, наконец, панического страха
В начале 1950-х годов французский исследователь Гавро, изучавший влияние инфразвука на организм человека, установил, что при колебаниях порядка 6 Гц у добровольцев, участвовавших в опытах возникает ощущение усталости, потом беспокойства, переходящего в безотчетный ужас. По мнению Гавро, при 7 Гц возможен паралич сердца и нервной системы
16.Механический сердечный цикл. Сердце как 6-камерный бионасос. Ударный, минутный объем крови. Работа, мощность сердца. Механизм преобразования импульсного выброса крови из сердца в непрерывный кровоток в артериальных сосудах. Теория «пульсирующей камеры». Пульс. Пульсовая волна. «Периферическое» сердце.
Сердце. Сердечный цикл
Механическая работа сердца связана с сокращением его миокарда. Работа правого желудочка в три раза меньше работы левого желудочка. Общая работа желудочков за сутки такова, что она достаточна для того, чтобы поднять человека массой 64 кг на высоту 300 метров. В течение жизни сердце перекачивает столько крови, что ею можно было бы заполнить канал длиной 5 метров, по которому бы прошел большой теплоход.Сердце с механической точки зрения представляет собой насос ритмического действия, чему способствует клапанный аппарат. Ритмические сокращения и расслабления сердца обеспечивают непрерывный ток крови. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, его расслабление - диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из сердца в аорту и легочный ствол.
В обычных условиях систола и диастола четко согласованы во времени. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл. Его продолжительность у взрослого человека равна 0,8 секунды при частоте сокращений 70 - 75 раз в минуту. Началом каждого цикла является систола предсердий. Она длится 0,1 сек.
По окончании систолы предсердий наступает их диастола, а также систола желудочков. Систола желудочков длится 0,3 сек. В момент систолы в желудочках повышается давление крови, оно достигает в правом желудочке 25 мм рт. ст., а в левом - 130 мм рт. ст. По окончании систолы желудочков начинается фаза общего расслабления, длящаяся 0,4 сек. В целом период расслабления предсердий равен 0,7 сек., а желудочков - 0,5 сек. Физиологическое значение периода расслабления состоит в том, что за это время в миокарде происходят обменные процессы между клетками и кровью, т. е. происходит восстановление работоспособности сердечной мышцы.
Ударным объемом сердца (ударным объемом крови) называется то количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в течение одного сердечного сокращения. Минутный объем крови Представляет собой объем крови (в миллилитрах), поступающий в аорту на протяжении 1 мин. Он определяется по формуле Эрландера — Гукера: мок-пд х чсс где ПД — пульсовое давление, ЧСС — частота сердечных сокращений. Кроме того, минутный объем крови можно рассчитать, умножив величину ударного объема крови на частоту сердечных сокращений. Кроме венозного возврата на величины ударного и минутного объемов крови могут влиять сократительная способность миокарда и величина общего периферического сопротивления.
Пульс (от лат. pulsus — удар, толчок) — толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с сердечными циклами. В более широком смысле под пульсом понимают любые изменения в сосудистой системе, связанные с деятельностью сердца, поэтому в клинике различают артериальный, венозный и капиллярный пульс.
Пульсовая волна. При сокращении сердечной мышцы (систоле) кровь выбрасывается из сердца в аорту и отходящие от нее артерии. Если стенки этих 22б сосудов были жесткими, то давление, возникающее в крови на выходе из сердца, со скоростью звука передалось бы к периферии. Систолическое давление человека в норме равно приблизительно 16 кПа. Во время расслабления сердца (диастолы) растянутые кровеносные сосуды спадают, и потенциальная энергия, сообщенная им сердцем через кровь, переходит в кинетическую энергию тока крови, при этом поддерживается диастолическое давление, приблизительно равное 11 кПа. Пульсовая волна распространяется со скоростью 5—10 м/с и даже более. Вязкость крови и упруговязкие свойства стенок сосуда уменьшают амплитуду волны. Можно записать следующее уравнение для гармонической пульсовой волны:
где р0 – амплитуда давления в пульсовой волне;
х – расстояние до произвольной точки от источника колебаний (сердца);
t – время;
w – круговая частота колебаний;
c – некоторая константа, определяющая затухание волны.
Длину пульсовой волны можно найти из формулы:
где Е – модуль упругости;
р – плотность вещества сосуда;
h– толщина стенки сосуда;
d– диаметр сосуда.