Индивидуальный проект на тему "Ультразвук".

• 1 слайд

  Индивидуальный проект: «Ультразвук в медицине». Выполнил: обучающийся 12 группы Чуприков Александр Олегович Проверил: преподаватель Максаков Евгений Андреевич

• 2 слайд

  История изучения звука. Звуки начали изучать ещё в далёкой древности. Первые наблюдения по акустике были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук. В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука от препятствий. В XV веке Леонардо да Винчи сформулировал принцип независимости звуковых волн от различных источников.

• 3 слайд

  Звук - распространяющиеся в упругих средах, газах, жидкостях и твердых телах механические колебания, воспринимаемые ухом. Звук (звуковые волны) - это упругие волны, способные вызвать у человека слуховые ощущения. Процесс распространения звука также представляет собой волну. Впервые это предположение сделал знаменитый английский физик Исаак Ньютон (1643 –1727). Звук.

• 4 слайд

  Источники звука. Мир, в котором мы живем, полон всевозможных звуков. Наш мир даже научился воспроизводить их, чтобы приманивать птиц и зверей. Шелест листвы, раскаты грома, шум морского прибоя, свист ветра, звериное рычание, пение птиц... Эти звуки слышал еще древний человек. Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать информацию о том, что происходит вокруг.

• 5 слайд

  Камертон -  представляет собой металлическую "рогатку", укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если специальным резиновым молоточком ударить по "ножкам" камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным тоном. Камертон. Изобретен в 18 веке для настройки музыкальных инструментов.

• 6 слайд

  Первый генератор ультразвука . Первый генератор ультразвука сделал в 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон. Ультразвук создавался подобно свисту на острие ножа, если на него дуть. Роль такого острия в свистке Гальтона играл цилиндр с острыми краями. Воздух или другой газ, выходящий под давлением через кольцевое сопло, диаметром таким же, как и кромка цилиндра, набегал на кромку, и возникали высокочастотные колебания. Продувая свисток водородом, удалось получить колебания до 170 кГц.

• 7 слайд

  В 1880 году Пьер и Жак Кюри сделали решающее для ультразвуковой техники открытие. Братья Кюри заметили, что при оказании давления на кристаллы кварца генерируется электрический заряд, прямо пропорциональный прикладываемой к кристаллу силе. Это явление было названо "пьезоэлектричество" от греческого слова, означающего "нажать". Кроме того, они продемонстрировали обратный пьезоэлектрический эффект, который проявлялся тогда, когда быстро изменяющийся электрический потенциал применялся к кристаллу, вызывая его вибрацию. Отныне появилась техническая возможность изготовления малогабаритных излучателей и приёмников ультразвука.

• 8 слайд

  Гибель «Титаника» от столкновения с айсбергом, необходимость борьбы с новым оружием - подводными лодками требовали быстрого развития ультразвуковой гидроакустики. В 1914 году, французский физик Поль Ланжевен совместно с талантливым русским учёным-эмигрантом - Константином Васильевичем Шиловским впервые разработали гидролокатор, состоящий из излучателя ультразвука и гидрофона - приёмника УЗ колебаний, основанный на пьезоэффекте. Гидролокатор Ланжевена – Шиловского, был первым ультразвуковым устройством, применявшимся на практике. Тогда же российский ученый С.Я.Соколов разработал основы ультразвуковой дефектоскопии в промышленности. В 1937 году немецкий врач-психиатр Карл Дуссик, вместе с братом Фридрихом, физиком, впервые применили ультразвук для обнаружения опухолей головного мозга, но результаты, полученные ими, оказались недостоверными. В медицинской практике ультразвук впервые стал применяться только с 50-х годов XX-го века в США.

• 9 слайд

  Что такое ультразвук? Определения и свойства Примеры в природе Использование человеком Механические колебания, происходящие с частотой более 20000 Гц Собаки воспринимают ультразвуки с частотой до 40 кГц. Ультразвук испускают «острова» планктона Измерение глубины моря –эхолакация 2h=Utиh =Ut/2 t –время с момента отправления до момента приёма. Ультразвуковая дефектоскопия Ультразвуковую волну можно излучить в заданном направлении Пользуются летучие мыши, дельфины, глубоководные рыбы Медицина: диагностическое ультразвуковое исследование (УЗИ), ультразвуковая терапия

• 10 слайд

  ПОЛУЧЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА. 1) Колебания возбуждаются препятствиями на пути струи газа или жидкости, или прерыванием струи газа или жидкости. Используются ограниченно, в основном для получения мощного УЗ в газовой среде. 2) Колебания возбуждаются преобразованием в механические колебаний тока или напряжения. В большинстве ультразвуковых устройств используются излучатели этой группы: пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи.

• 11 слайд

  Кроме преобразователей, основанных на пьезоэффекте, для получения мощного ультразвукового пучка используются магнитострикционные преобразователи. 1)Магнитострикционный (получают ультразвук до 200кГц). Магнитострикция – это изменение формы и объёма ферромагнетика (железо, его сплавы с никелем) при помещении его в переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле – это поле, вектор магнитной индукции которого изменяется во времени по гармоническому закону, т.е. изменение указанного параметра характеризуется определённой частотой. Это поле действует как вынуждающая сила, заставляющая стержень из железа сжиматься и растягиваться в зависимости от изменения величины магнитной индукции во времени. Частота сжатий и растяжений будет определяться частотой переменного магнитного поля. При этом в воздухе у концов стержня возникают деформации сжатия, которые распространяются в виде УЗ – волн.

• 12 слайд

  2)Обратный пьезоэлектрический эффект (получают ультразвук более 200кГц). Пьезоэлектрики – вещества кристаллического строения, имеющие пьезоэлектрическую ось, то есть направление, в котором они легко деформируются (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) Когда такие вещества помещают в переменное электрическое поле (по гармоническому закону колеблется напряжённость электрического поля), пьезоэлектрики начинают сжиматься и растягиваться вдоль пьезоэлектрической оси с частотой переменного электрического поля. При этом вокруг кристалла возникают механические возмущения – деформации сжатия и разряжения, которые распространяются в виде УЗ-волн. В достижении нужной амплитуды играют роль резонансные явления.

• 13 слайд

  Ультразвук и его свойства. 1)Ультразвуковые волны могут образовывать строго направленные пучки. 2)Сильно поглощается глазами и слабо-жидкостями. 3)Под воздействием ультразвука в жидкостях образовываются пустоты в виде мельчайших пузырьков с кратковременным возрастанием давления внутри их. 4)Ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии. 5)Ультразвуковые волны влияют на растворимость вещества и в целом на ход химических реакций.

• 14 слайд

  ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА. Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления: 1) Получение информации о веществе. 2) Воздействие на вещество. 3) Обработка и передача сигналов.

• 15 слайд

  Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов, в них происходящих, используется в таких исследованиях: Изучение молекулярных процессов в газах, жидкостях и полимерах. Изучение строения кристаллов и других твёрдых тел. Контроль протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др. Определение концентрации растворов. Определение прочностных характеристик и состава материалов. Определение наличия примесей. Определение скорости течения жидкости и газа.

• 16 слайд

  Области практического применения ультразвука.

• 17 слайд

• 18 слайд

  Капиллярный эффект. Кавитация. Биологический эффект. Электрические эффекты. Химические эффекты. Механические эффекты. Эффекты вызываемые ультразвуком.

• 19 слайд

  Доплерографическое исследование в импульсном режиме, регистрирующее скорость кровотока чуть выше уровня бифуркации аорты. Эффект Доплера. .

• 20 слайд

  Ультразвуковые колебания могут разрушать клетку или стимулировать ее жизненные процессы. Уничтожение различных болезнетворных бактерий под действием ультразвука. В мощном ультразвуковом поле погибают такие стойкие бактерии как туберкулезная палочка, разрушается яд дифтерийных бактерий. Действие ультразвука на живые клетки.

• 21 слайд

  Влияние инфразвука на человека Инфразвук негативно влияет на здоровье людей, особенно на психическое здоровье. Наш мозг, работая, колеблется с разными частотами, в зависимости от вида деятельности. Мозг спящего человека колеблется с частотой 0,3-4 Гц, мозг бодрствующего человека – с частотой 9-13 Гц. Если на наш мозг будут действовать колебания той же или очень близкой частоты, то произойдет сбой работы мозга, сопровождаемый галлюцинациями. Инфразвук может воздействовать на центральную нервную систему, поэтому люди под действием инфразвука испытывают неприятные ощущения: от угнетенности до панического страха.

• 22 слайд

  Мягкие ткани 1540 м/с Кость 4620 м/с Скорость распространения ультразвука. Распространение звуковой волны.

• 23 слайд

  Составляющие системы ультразвуковой диагностики. Генератор ультразвуковых волн. Генератором ультразвуковых волн является передатчик, который одновременно играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор работает в импульсном режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду. В промежутках между генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик фиксирует отраженные сигналы.

• 24 слайд

  Фокусировка.

• 25 слайд

  Чистка ультразвуком.

• 26 слайд

  Низкочастотные ультразвуковые волны в жировой ткани.

• 27 слайд

• 28 слайд

  Применение в медицине. Терапевтическое применение ультразвука в медицине. Помимо широкого использования в диагностических целях , ультразвук применяется в медицине как лечебное средство. Ультразвук обладает действием: противовоспалительным, рассасывающим анальгезирующим, спазмолитическим, кавитационным усилением проницаемости кожи.

• 29 слайд

  Действие ультразвука. Под действием ультразвука происходит микромассаж тканей.

• 30 слайд

  Эхоэнцефалография. Применение ультразвука для диагноза при серьезных повреждениях головы позволяет хирургу определить места кровоизлияний. При использовании переносного зонда можно установить положение срединной линии головного мозга примерно в течение одной минуты. Принцип работы такого зонда основывается на регистрации ультразвукового эха от границы раздела полушарий.

• 31 слайд

  Ультразвуковые зонды применяются для измерения размеров глаза и определения положения хрусталика. Офтальмология..

• 32 слайд

  4. Внутренние болезни. Ультразвуковое исследование играет важную роль в постановке диагноза заболеваний внутренних органов, таких как: брюшная полость и забрюшинное пространство печень жёлчный пузырь и желчевыводящие пути поджелудочная железа селезёнка почки органы малого таза мочеточники мочевой пузырь предстательная железа

• 33 слайд

  Срез, сделанный под неправильным углом. Срез сделанный под правильным углом. Изображение иглы. Биопсия под контролем ультразвука.

• 34 слайд

  Это быстрая и безболезненная процедура по очищению кожи лица с эффектом микромассажа, рекомендуется аллергикам и людям с чувствительной кожей. Ультразвуковая чистка.

• 35 слайд

  ПЕЧЕНЬ. Ультразвуковое исследование печени является достаточно высокоинформативным. Врачом оцениваются размеры печени, её структура и однородность, наличие очаговых изменений а также состояние кровотока. УЗИ позволяет с достаточно высокой чувствительностью и специфичностью выявить как диффузные изменения печени (жировой гепатоз, хронический гепатит и цирроз), так и очаговые (жидкостные и опухолевые образования). Обязательно следует добавить что любые ультразвуковые заключения исследования как печени, так и других органов, необходимо оценивать только вместе с клиническими, анамнестическими данными, а также данными дополнительных обследований.

• 36 слайд

  Щитовидная железа. В исследовании щитовидной железы ультразвуковое исследование является ведущим и позволяет определить наличие узлов, кист, изменения размера и структуры железы.

• 37 слайд

  Кардиология, сосудистая кардиохирургия. Эхокардиография (ЭхоКГ) — это ультразвуковая диагностика заболеваний сердца. В этом исследовании оцениваются размеры сердца и его отдельных структур (желудочки, предсердия, межжелудочковая перегородка, толщина миокарда желудочков, предсердий и т. д.), наличие и объем жидкости в перикарде — «сердечной сорочке», состояние клапанов сердца. С помощью специальных расчетов и измерений Эхокардиография позволяет определить массу сердца, сократительную способность сердца — фракцию выброса и т. д. Существуют зонды, которые помогают во время операций на сердце следить за работой митрального клапана, расположенного между желудочком и предсердием.

• 38 слайд

• 39 слайд

  Акушерство, гинекология. Перинатальная диагностика. Ультразвуковое исследование используется для изучения внутренних половых органов женщины, состояния беременной матки, анатомии и мониторинга внутриутробного развития плода. Этот эффект широко применяется в акушерстве, так как звуки, идущие от матки, легко регистрируются. На ранней стадии беременности звук проходит через мочевой пузырь. Когда матка наполняется жидкостью, она сама начинает проводить звук. Положение плаценты определяется по звукам протекающей через нее крови, а через 9 — 10 недель с момента образования плода прослушивается биение его сердца. С помощью ультразвукового исследования можно также определять количество зародышей или констатировать смерть плода.

• 40 слайд

  Воздействие ультразвуком на нижнюю ветвь троичного нерва (аппарат УЗ-Т5). Различные способы лечения ультразвуком.

• 41 слайд

  Физиокабинет. УЗИ.

• 42 слайд

  Проведение ультразвуковых исследований быстро распространяется во всем мире; особо важное значение такие исследования имеют в акушерстве, они также дают полезную информацию в отношении брюшной полости и мягких тканей. В связи с отсутствием ионизирующей радиации ультразвуковое исследование должно быть предпочтительным методом, обеспечивающим изображение, в случаях получения полезной клинической информации. Заключение. ВЫЯВЛЕНЫ СВОЙСТВА УЛЬТРАЗВУКА: Уменьшает трение по колеблющейся поверхности. Оказывает тепловое действие. Уменьшает вязкость вещества. Образует ветер. Генерирует стоячую волну. Выбивает пыль. Образует в жидкостях кавитационные пузырьки. Дегазирует жидкость. Разрушает кристаллы. Способствует перемешиванию жидкостей. Распыляет воду.

• 43 слайд

  Ультразвук в нашей жизни.

• 44 слайд

  Литература. http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1971 http://www.bestreferat.ru/referat-59674.html http://www.studfiles.ru/preview/993406/ https://ru.wikipedia.org/wiki/  И.П. Голямина. Ультразвук. – М.: Советская энциклопедия. В.П. Северденко, В.В. Клубович. Применение ультразвука в промышленности. – Минск : Наука и техника. И.Г. Хорбенко. В мире неслышимых звуков. – М. : Машиностроение.

Содержание

4

1. Что такое ультразвук............................................................................

6

2. История ультразвука. Кто открыл ультразвук ..................................

3. Получение ультразвука .......................................................................

6

4. Ультразвук и его свойства...................................................................

13

5. Применение ультразвука......................................................................

22

Заключение………………….......................................................................

30

Список использованных источников…….....................................................

32

Введение

Двадцать первый век - век атома, покорения космоса, радиоэлектроники и ультразвука. Наука об ультразвуке сравнительно молодая. Первые лабораторные работы по исследованию ультразвука были проведены великим русским ученым-физиком П. Н. Лебедевым в конце XIX, а затем ультразвуком занимались многие видные ученые.

Ультразвук представляет собой волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц среды. Ультразвук имеет некоторые особенности по сравнению со звуками слышимого диапазона. В ультразвуковом диапазоне сравнительно легко получить направленное излучение; он хорошо поддается фокусировке, в результате чего повышается интенсивность ультразвуковых колебаний. При распространении в газах, жидкостях и твердых телах ультразвук порождает интересные явления, многие из которых нашли практическое применение в различных областях науки и техники.

Наряду с теоретическими и экспериментальными исследованиями в области ультразвука выполнено много практических работ. Разработаны универсальные и специальные ультразвуковые станки, установки, работающие под повышенным статическим давлением, ультразвуковые механизированные установки для очистки деталей, генераторы с повышенной частотой и новой системой охлаждения, преобразователи с равномерно распределенным полем. Созданы и внедрены в производство автоматические ультразвуковые установки, которые включаются в поточные линии, позволяющие значительно повысить производительность труда.

Актуальность: В последние годы ультразвук начинает играть все большую роль в научных исследованиях. Успешно проведены теоретические и экспериментальные исследования в области ультразвуковой кавитации и акустических течений, позволившие разработать новые технологические процессы, протекающие при воздействии ультразвука в жидкой фазе.

Цель исследования: познакомить учащихся с понятием ультразвук, изучить области его применения.

Задачи исследования:

• выяснить, какое влияние оказывает ультразвук на организм человека;

• определить как происходит лечение заболеваний ультразвуком;

• определить в каких областях применяется ультразвук;

• выявить перспективы использования ультразвука;

Объект исследования: является ультразвук.

Предмет исследования: выяснить роль ультразвука в современной медицине.

1. Что такое ультразвук

Ультразвук (УЗ) – упругие колебания и волны, частота которых превышает 15 – 20 кГц. Нижняя граница области ультразвуковых частот, отделяющая ее от области слышимого звука, определяется субъективными свойствами человеческого слуха и является условной, так как верхняя граница слухового восприятия у каждого человека своя. Верхняя граница звуковых частот обусловлена физической природой упругих волн, которые могут распространяться лишь в материальной среде, т.е. при условии, что длина волны значительно больше длины свободного пробега молекул в газе или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. В газах при нормальном давлении верхняя граница частот УЗ составляет » 109 Гц, в жидкостях и твердых телах граничная частота достигает 1012 -1013 Гц. В зависимости от длины волны и частоты УЗ обладает различными специфическими особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область ультразвуковых частот подразделяют на три области:

низкие ультразвуковые частоты (1,5×104 – 105 Гц);

средние (105 – 107 Гц);

высокие (107 – 109 Гц).

Упругие волны с частотами 109 – 1013 Гц принято называть гиперзвуком.

Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона и подчиняются тем же физическим законам. Но, у ультразвука есть специфические особенности, которые определили его широкое применение в науке и технике. Вот основные из них:

Малая длина волны. Для самого низкого ультразвукового диапазона длина волны не превышает в большинстве сред нескольких сантиметров. Малая длина волны обуславливает лучевой характер распространения УЗ волн. Вблизи излучателя ультразвук распространяется в виде пучков по размеру близких к размеру излучателя. Попадая на неоднородности в среде, ультразвуковой пучок ведёт себя как световой луч, испытывая отражение, преломление, рассеяние, что позволяет формировать звуковые изображения в оптически непрозрачных средах, используя чисто оптические эффекты (фокусировку, дифракцию и др.)

Малый период колебаний, что позволяет излучать ультразвук в виде импульсов и осуществлять в среде точную временную селекцию распространяющихся сигналов.

Возможность получения высоких значений энергии колебаний при малой амплитуде, т.к. энергия колебаний пропорциональна квадрату частоты. Это позволяет создавать УЗ пучки и поля с высоким уровнем энергии, не требуя при этом крупногабаритной аппаратуры.

В ультразвуковом поле развиваются значительные акустические течения. Поэтому воздействие ультразвука на среду порождает специфические эффекты: физические, химические, биологические и медицинские. Такие как кавитация, звукокапиллярный эффект, диспергирование, эмульгирование, дегазация, обеззараживание, локальный нагрев и многие другие.

Ультразвук не слышим и не создаёт дискомфорта обслуживающему персоналу.

2. История ультразвука. Кто открыл ультразвук.

Внимание к акустике было вызвано потребностями морского флота ведущих держав - Англии и Франции, т.к. акустический – единственный вид сигнала, способный далеко распространяться в воде. В 1826 году французский учёный Колладон определил скорость звука в воде. Эксперимент Колладона считается рождением современной гидроакустики. Удар в подводный колокол в Женевском озере происходил с одновременным поджогом пороха. Вспышка от пороха наблюдалась Колладоном на расстоянии 10 миль. Он также слышал звук колокола при помощи подводной слуховой трубы. Измеряя временной интервал между этими двумя событиями, Колладон вычислил скорость звука - 1435 м/сек. Разница с современными вычислениями только 3 м/сек.

В 1838 году, в США, звук впервые применили для определения профиля морского дна с целью прокладки телеграфного кабеля. Источником звука, как и в опыте Колладона, был колокол, звучащий под водой, а приёмником большие слуховые трубы, опускавшиеся за борт корабля. Результаты опыта оказались неутешительными. Звук колокола (как, впрочем, и подрыв в воде пороховых патронов), давал слишком слабое эхо, почти не слышное среди других звуков моря. Надо было уходить в область более высоких частот, позволяющих создавать направленные звуковые пучки.

Первый генератор ультразвука сделал в 1883 году англичанин Фрэнсис Гальтон. Ультразвук создавался подобно свисту на острие ножа, если на него дуть. Роль такого острия в свистке Гальтона играл цилиндр с острыми краями. Воздух или другой газ, выходящий под давлением через кольцевое сопло, диаметром таким же, как и кромка цилиндра, набегал на кромку, и возникали высокочастотные колебания. Продувая свисток водородом, удалось получить колебания до 170 кГц.

В 1880 году Пьер и Жак Кюри сделали решающее для ультразвуковой техники открытие. Братья Кюри заметили, что при оказании давления на кристаллы кварца генерируется электрический заряд, прямо пропорциональный прикладываемой к кристаллу силе. Это явление было названо "пьезоэлектричество" от греческого слова, означающего "нажать". Кроме того, они продемонстрировали обратный пьезоэлектрический эффект, который проявлялся тогда, когда быстро изменяющийся электрический потенциал применялся к кристаллу, вызывая его вибрацию. Отныне появилась техническая возможность изготовления малогабаритных излучателей и приёмников ультразвука.

Гибель «Титаника» от столкновения с айсбергом, необходимость борьбы с новым оружием - подводными лодками требовали быстрого развития ультразвуковой гидроакустики. В 1914 году, французский физик Поль Ланжевен совместно с талантливым русским учёным-эмигрантом - Константином Васильевичем Шиловским впервые разработали гидролокатор, состоящий из излучателя ультразвука и гидрофона - приёмника УЗ колебаний, основанный на пьезоэффекте. Гидролокатор Ланжевена – Шиловского, был первым ультразвуковым устройством, применявшимся на практике. Тогда же российский ученый С.Я.Соколов разработал основы ультразвуковой дефектоскопии в промышленности. В 1937 году немецкий врач-психиатр Карл Дуссик, вместе с братом Фридрихом, физиком, впервые применили ультразвук для обнаружения опухолей головного мозга, но результаты, полученные ими, оказались недостоверными. В медицинской практике ультразвук впервые стал применяться только с 50-х годов XX-го века в США.

3. Получение ультразвука

Излучатели ультразвука можно разделить на две большие группы:
1) Колебания возбуждаются препятствиями на пути струи газа или жидкости, или прерыванием струи газа или жидкости. Используются ограниченно, в основном для получения мощного УЗ в газовой среде.

2) Колебания возбуждаются преобразованием в механические колебаний тока или напряжения. В большинстве ультразвуковых устройств используются излучатели этой группы: пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи.

Кроме преобразователей, основанных на пьезоэффекте, для получения мощного ультразвукового пучка используются магнитострикционные преобразователи. Магнитострикция - это изменение размеров тел при изменении их магнитного состояния. Сердечник из магнитострикционного материала, помещённый в проводящую обмотку меняет свою длину в соответствии с формой токового сигнала, проходящего по обмотке. Данное явление, открытое в 1842 г. Джеймсом Джоулем, свойственно ферромагнетикам и ферритам. Наиболее употребительные магнитострикционные материалы это сплавы на основе никеля, кобальта, железа и алюминия. Наибольшей интенсивности ультразвукового излучения позволяет достичь сплав пермендюр (49%Co, 2%V, остальное Fe), который используется в мощных УЗ излучателях.

4. Получение ультразвука.

1. Магнитострикционный (получают ультразвук до 200кГц). Магнитострикция – это изменение формы и объёма ферромагнетика (железо, его сплавы с никелем) при помещении его в переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле – это поле, вектор магнитной индукции которого изменяется во времени по гармоническому закону, т.е. изменение указанного параметра характеризуется определённой частотой. Это поле действует как вынуждающая сила, заставляющая стержень из железа сжиматься и растягиваться в зависимости от изменения величины магнитной индукции во времени. Частота сжатий и растяжений будет определяться частотой переменного магнитного поля. При этом в воздухе у концов стержня возникают деформации сжатия, которые распространяются в виде УЗ – волн.

Увеличения амплитуды УЗ-волн добиваются путём подбора такой частоты переменного магнитного поля, при которой наблюдается резонанс между собственными и вынужденными колебаниями стержня.

2. Обратный пьезоэлектрический эффект (получают ультразвук более 200кГц). Пьезоэлектрики – вещества кристаллического строения, имеющие пьезоэлектрическую ось, то есть направление, в котором они легко деформируются (кварц, сегнетова соль, титанат бария и др.) Когда такие вещества помещают в переменное электрическое поле (по гармоническому закону колеблется напряжённость электрического поля), пьезоэлектрики начинают сжиматься и растягиваться вдоль пьезоэлектрической оси с частотой переменного электрического поля. При этом вокруг кристалла возникают механические возмущения – деформации сжатия и разряжения, которые распространяются в виде УЗ-волн. В достижении нужной амплитуды играют роль резонансные явления.

Эффект назван обратным, поскольку исторически раньше был открыт прямой пьезоэлектрический эффект – явление возникновения переменного электрического поля при деформации пьезоэлектриков.

Наличие прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта очень важно для работы УЗ- диагностических приборов. Для того чтобы направить УЗ-волну на тело пациента, необходимо получить её, что делают с помощью обратного пьезоэлектрического эффекта. Для того чтобы зарегистрировать и визуализировать отражённую УЗ-волну, необходимо её превратить в электрическое поле, чего достигают с помощью прямого пьезоэлектрического эффекта.

5. Ультразвук и его свойства.

Ультразвуковые колебания передаются в виде продольных волн, которые вызывают попеременное сжатие и разрежение среды или вещества. Амплитуда отклонений частиц среды от исходного состояния зависит от мощности передаваемой энергии: чем больше мощность – тем значительнее отклонения. В длину волны укладываются две области: одна область сжатия и одна область разрежения, при этом длина волны обратно пропорциональна частоте колебаний.

Низкочастотные ультразвуковые волны распространяются сферически. С увеличением частоты колебаний уменьшается длина волны, и пучок ультразвуковых волн становится прямолинейнее. Закономерности распространения высокочастотных ультразвуковых волн аналогичны закономерностям распространения световых волн и обладают такими же свойствами: поглощение, преломление, отражение от границы двух сред.

Именно перечисленные свойства высокочастотных звуковых волн лежат в основе ультразвуковых методов, применяемых для исследования объектов в медицине, дефектоскопии, эхолокации и во многих других областях.

Медицинское применение ультразвука проявляется в ультразвуковых исследованиях и ультразвуковой терапии.

Методы ультразвуковых исследований основаны на том, что все внутренние органы обладают различной эхоплотностью. Некоторые практически без искажений пропускают ультразвуковые волны, другие их преломляют или поглощают. Например, коэффициент поглощения ультразвука костной тканью в 12 – 15 раз выше по сравнению с мышечной.

Датчик, который врач определенным образом располагает на коже пациента над областью расположения исследуемого органа, испускает ультразвуковые волны, которые проходят через тело пациента, а затем, отразившись от тканей, возвращаются и воспринимаются тем же датчиком. Встречающиеся на пути следования волн препятствия в виде различных внутренних органов изменяют ход этих волн. Все эти изменения улавливаются датчиком, анализируются и отображаются на мониторе аппарата.

Терапевтическое использование ультразвука основано на возможности получения концентрированных пучков ультразвуковых волн высокой частоты (800 – 3000 кГц). Пучок таких волн можно локализовать на определенном участке, добившись точечного воздействия на определенный внутренний орган.

6. Применение ультразвука

Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:

получение информации о веществе.

воздействие на вещество.

обработка и передача сигналов.

Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов, в них происходящих, используется в таких исследованиях:

изучение молекулярных процессов в газах, жидкостях и полимерах.

изучение строения кристаллов и других твёрдых тел.

контроль протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др.

определение концентрации растворов.

определение прочностных характеристик и состава материалов.

определение наличия примесей.

определение скорости течения жидкости и газа.

Информацию о молекулярной структуре вещества даёт измерение скорости и коэффициента поглощения звука в нём. Это позволяет измерять концентрацию растворов и взвесей в пульпах и жидкостях, контролировать ход экстрагирования, полимеризации, старения, кинетику химических реакций. Точность определения состава веществ и наличия примесей ультразвуком очень высока и составляет доли процента.

Измерение скорости звука в твёрдых телах позволяет определять упругие и прочностные характеристики конструкционных материалов. Такой косвенный метод определения прочности удобен простотой и возможностью использования в реальных условиях. 

Ультразвуковые газоанализаторы осуществляют слежение за процессами накопления опасных примесей. Зависимость скорости УЗ от температуры используется для бесконтактной термометрии газов и жидкостей.

На измерении скорости звука в движущихся жидкостях и газах, в том числе неоднородных (эмульсии, суспензии, пульпы), основаны ультразвуковые расходомеры, работающие на эффекте Доплера. Аналогичная аппаратура используется для определения скорости и расхода потока крови в клинических исследованиях.

Большая группа методов измерения основана на отражении и рассеянии волн ультразвука на границах между средами. Эти методы позволяют точно определять местонахождение инородных для среды тел и используются в таких сферах как:

гидролокация.

неразрушающий контроль и дефектоскопия.

медицинская диагностика.

определения уровней жидкостей и сыпучих тел в закрытых ёмкостях.

определения размеров изделий.

визуализация звуковых полей — звуковидение и акустическая голография

Отражение, преломление и возможность фокусировки ультразвука используется в ультразвуковой дефектоскопии, в ультразвуковых акустических микроскопах, в медицинской диагностике, для изучения макро неоднородностей вещества. Наличие неоднородностей и их координаты определяются по отражённым сигналам или по структуре тени.

Методы измерения, основанные на зависимости параметров резонансной колебательной системы от свойств нагружающей его среды (импеданс), применяются для непрерывного измерения вязкости и плотности жидкостей, для измерения толщины деталей, доступ к которым возможен только с одной стороны. Этот же принцип лежит в основе УЗ твердомеров, уровнемеров, сигнализаторов уровня. Преимущества УЗ методов контроля: малое время измерений, возможность контроля взрывоопасных, агрессивных и токсичных сред, отсутствие воздействия инструмента на контролируемую среду и процессы.

Заключение

Проведение ультразвуковых исследований быстро распространяется во всем мире; особо важное значение такие исследования имеют в акушерстве, они также дают полезную информацию в отношении брюшной полости и мягких тканей. В связи с отсутствием ионизирующей радиации ультразвуковое исследование должно быть предпочтительным методом, обеспечивающим изображение, в случаях получения полезной клинической информации.

То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии), известно уже более 70 лет. Ультразвуковые стерилизаторы хирургических инструментов применяются в больницах и клиниках. Электронная аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1000 кГц) пучком. Но наиболее широко ультразвук применяется в терапии – при лечении люмбаго, миалгии и контузий, хотя до сих пор среди медиков нет единого мнения о конкретном механизме воздействия ультразвука на больные органы. Высокочастотные колебания вызывают внутренний разогрев тканей, сопровождаемый, возможно, микро массажем.

Выводы

Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:

1) Получение информации о веществе.

2) Воздействие на вещество.

3) Обработка и передача сигналов.

Помимо широкого использования в диагностических целях ультразвук применяется в медицине (в том числе регенеративной) в качестве инструмента лечения.

• противовоспалительным, рассасывающим действиями;

• анальгезирующим, спазмолитическим действиями;

• кавитационным усилением проницаемости кожи.

• Уменьшает трение по колеблющейся поверхности.

• Оказывает тепловое действие.

• Уменьшает вязкость вещества.

• Образует ветер.

• Генерирует стоячую волну.

• Выбивает пыль.

• разрушает кристаллы.

• противовоспалительным,

• рассасывающим

• анальгезирующим,

• спазмолитическим,

• кавитационным усилением проницаемости кожи.

• Ультразвуковые колебания могут разрушать клетку или стимулировать ее жизненные процессы.

• В мощном ультразвуковом поле погибают такие стойкие бактерии как туберкулезная палочка, разрушается яд дифтерийных бактерий.

Список использованных источников.

1. http://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1971

2. http://www.bestreferat.ru/referat-59674.html

3. http://www.studfiles.ru/preview/993406/

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/

5. И.П. Голямина. Ультразвук. – М.: Советская энциклопедия.

6. В.П. Северденко, В.В. Клубович. Применение ультразвука в промышленности. – Минск : Наука и техника.

7. И.Г. Хорбенко. В мире неслышимых звуков. – М. : Машиностроение.

Пояснительная записка.

Тема моего индивидуального проекта называется: Ультразвук в медицине.

Проведение ультразвуковых исследований быстро распространяется во всем мире; особо важное значение такие исследования имеют в акушерстве, они также дают полезную информацию в отношении брюшной полости и мягких тканей. В связи с отсутствием ионизирующей радиации ультразвуковое исследование должно быть предпочтительным методом, обеспечивающим изображение, в случаях получения полезной клинической информации.

Актуальность: В последние годы ультразвук начинает играть все большую роль в научных исследованиях. Успешно проведены теоретические и экспериментальные исследования в области ультразвуковой кавитации и акустических течений, позволившие разработать новые технологические процессы, протекающие при воздействии ультразвука в жидкой фазе.

Цель исследования: познакомить учащихся с понятием ультразвук, изучить области его применения.

Задачи исследования:

• выяснить, какое влияние оказывает ультразвук на организм человека;

• определить как происходит лечение заболеваний ультразвуком;

• определить в каких областях применяется ультразвук;

• выявить перспективы использования ультразвука;

Объект исследования: является ультразвук.

Предмет исследования: выяснить роль ультразвука в современной медицине.

В результате проделанной работы мы пришли к выводам:

Многообразные применения ультразвука можно условно разделить на три направления:

1) Получение информации о веществе.

2) Воздействие на вещество.

3) Обработка и передача сигналов.

Помимо широкого использования в диагностических целях ультразвук применяется в медицине (в том числе регенеративной) в качестве инструмента лечения.

• противовоспалительным, рассасывающим действиями;

• анальгезирующим, спазмолитическим действиями;

• усилением проницаемости кожи.

• Уменьшает трение по колеблющейся поверхности.

• Оказывает тепловое действие.

• Уменьшает вязкость вещества.

• Образует ветер.

• Генерирует стоячую волну.

• Выбивает пыль.

• разрушает кристаллы.

• противовоспалительным,

• рассасывающим

• анальгезирующим,

• спазмолитическим,

• кавитационным усилением проницаемости кожи.

• Ультразвуковые колебания могут разрушать клетку или стимулировать ее жизненные процессы.

• В мощном ультразвуковом поле погибают такие стойкие бактерии как туберкулезная палочка, разрушается яд дифтерийных бактерий.

Список источников литературы представлен на сладе мультимедийной презентации.

18