физика. 1 Клеточная мембрана определение, функции мембран, физические свойства. Клеточная мембрана
 Скачать 1.38 Mb.
|
1500 м/с). Однако высокая интенсивность и малая длина УЗ-волн порождают ряд специфических особенностей.Ухо — сложный вестибулярно-слуховой орган, который выполняет две функции: воспринимает звуковые импульсы и отвечает за положение тела в пространстве и способность удерживать равновесие. Это парный орган, который размещается в височных костях черепа, ограничиваясь снаружи ушными раковинами.Ухо человека воспринимает звуковые волны длиной примерно от 20 м до 1,6 см, что соответствует 16 — 20 000 Гц (колебаний в секунду).Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина — сложной формы упругий хрящ, покрытый кожей, его нижняя часть, называемая мочкой,- кожная складка, которая состоит из кожи и жировой ткани.Ушная раковина у живых организмов работает как приемник звуковых волн, которые затем передаются во внутреннюю часть слухового аппарата. Значение ушной раковины у человека намного меньше, чем у животных, поэтому у человека она практически неподвижна. Но вот многие звери, поводя ушами, способны гораздо точнее, чем человек, определить нахождение источника звука.Складки человеческой ушной раковины вносят в поступающий в слуховой проход звук небольшие частотные искажения, зависящие от горизонтальной и вертикальной локализации звука. Таким образом мозг получает дополнительную информацию для уточнения местоположения источника звука. Этот эффект иногда используется в акустике, в том числе для создания ощущения объёмного звука при использовании наушников или слуховых аппаратов.Функция ушной раковины — улавливать звуки; ее продолжением является хрящ наружного слухового прохода, длина которого в среднем составляет 25-30 мм. Хрящевая часть слухового прохода переходит в костную, а весь наружный слуховой проход выстлан кожей, содержащей сальные, а также серные железы, представляющие собой видоизмененные потовые. Этот проход заканчивается слепо: от среднего уха он отделен барабанной перепонкой. Уловленные ушной раковиной звуковые волны ударяются в барабанную перепонку и вызывают ее колебания.В свою очередь, колебания барабанной перепонки передаются в среднее ухо. Среднее ухо Основной частью среднего уха является барабанная полость — небольшое пространство объемом около 1см³, находящееся в височной кости. Здесь находятся три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко — они передают звуковые колебания из наружного уха во внутреннее, одновременно усиливая их.Слуховые косточки — как самые маленькие фрагменты скелета человека, представляют цепочку, передающую колебания. Рукоятка молоточка тесно срослась с барабанной перепонкой, головка молоточка соединена с наковальней, а та, в свою очередь, своим длинным отростком — со стремечком. Основание стремечка закрывает окно преддверия, соединяясь таким образом с внутренним ухом.Полость среднего уха связана с носоглоткой посредством евстахиевой трубы, через которую выравнивается среднее давление воздуха внутри и снаружи от барабанной перепонки. При изменении внешнего давления иногда «закладывает» уши, что обычно решается тем, что рефлекторно вызывается зевота. Опыт показывает, что ещё более эффективно заложенность ушей решается глотательными движениями или если в этот момент дуть в зажатый нос. При высоких значениях звукового давления амплитуда колебаний слуховых косточек уменьшается вследствие рефлекторного сокращения двух мышц, прикрепленных к рукоятке молоточка и стремечку. При сокращении одной из них (m. tensor tympani) увеличивается натяжение барабанной перепонки, что ведет к уменьшению амплитуды ее колебаний, а сокращение другой мышцы (m. stapedius) ограничивает колебания стремечка. Эти мышцы участвуют в приспособлении слуховой системы к звукам высокой интенсивности и начинают сокращаться примерно через 10 мс после начала действия звука, превышающего 40 дБ. Барабанная перепонка — тонкая, непроницаемая для воздуха и жидкости мембрана, разделяющая наружное и среднее ухо. Служит для передачи звуковых колебаний во внутреннее ухо, а также препятствует попаданию в барабанную полость инородных тел.Имеется у наземных позвоночных (за исключением хвостатых и безногих земноводных, роющих змей)[1]. У людей расположена в глубине наружного слухового прохода. Евстахиева труба — канал, сообщающий полость среднего уха с глоткой. Морфологически Евстахиева труба представляет часть жаберной щели, а физиологически служит для уравновешивания разницы атмосферного давления извне и в полости среднего уха. Слуховых косточек три: молоточек, наковальня и стремячко. Все они соединены между собою очень совершенными сочленениями (истинные суставы) в виде очень подвижной цепи - от перепонки до овального окна - и служат для передачи на лабиринт звуковых волн, особенно для низких тонов. 21 Строение улитки (поперечный разрез) Распространение звуковых волн в замкнутых гидромеханических системах (теория Бекеши). Механизм звукопроведения в улитке. Улитка является полым костным образованием длиной 35 мм и имеет форму конусообразной спирали, содержащей 2,5 завитка. Сечение улитки показано на рис. 4.6. По всей длине улитки вдоль нее проходят две перепончатые перегородки, одна из которых называетсявестибулярной мембраной, а другая - основной мембраной. Пространство между  Рис. 4.6. Схематическое строение улитки, содержащей каналы: В - вестибулярный; Б - барабанный; У - улитковый; РМ - вестибулярная (рейснерова) мембрана; ПМ - покровная пластина; ОМ - основная (базилярная) мембрана; КО - кортиев орган ними - улитковый ход - заполнено жидкостью, называемой эндолимфой. Вестибулярный и барабанный каналы заполнены особой жидкостью - перилимфой. В верхней части улитки они соединяются между собой. Колебания стремечка передаются мембране овального окна, от нее перилимфе вестибулярного хода, а затем через тонкую вестибулярную мембрану - эндолимфе улиточного хода. Колебания эндолимфы передаются основной мембране, на которой находится кортиев орган, содержащий чувствительные волосковые клетки (около 24 000), в которых возникают электрические потенциалы, передаваемые по слуховому нерву в мозг. Барабанный ход заканчивается мембраной круглого окна, которая компенсирует перемещения перелимфы. Длина основной мембраны приблизительно равна 32 мм. Она очень неоднородна по своей форме: расширяется и утончается в направлении от овального окна к верхушке улитки. Вследствие этого модуль упругости основной мембраны вблизи основания улитки примерно в 100 раз больше, чем у вершины. Теория Бекеши Волны разной частоты распространяются в улитке по-разному. Если взять замкнутую гидромеханическую систему, заполненную жидкостью по соответственному строению каналов улитки и подействовать волной: высокой частоты, то режущая волна возникает в основании улитки; средней частоты – посередине; нижней – в конце. 22 Физические основы звуковых методов исследования в клинике: перкуссия, аускультация, аудиометрия. Построение кривой порога слышимости и аудиограммы с помощью аудиометра-АА-02. Перкуссия (медицина) — в медицине заключается в постукивании отдельных участков тела и анализе звуковых явлений, возникающих при этом. По характеру свойств звука врач определяет топографию внутренних органов, физическое состояние и отчасти их функцию.Аускультация — метод физикальной диагностики в медицине, заключающийся в выслушивании звуков, образующихся в процессе функционирования органов.. Аускультация бывает прямая — прикладывание уха к прослушиваемому органу, и непрямая — с помощью специальных приборов (стетоскоп, фонендоскоп).Аудиометрия —измерение остроты слуха,определение слуховой чувствительности к звуковым волнам различной частоты. Исследование проводит врач сурдолог. Точное исследование проводят с помощью аудиометра, но иногда может проводиться проверка с применением камертонов. Аудиометрия позволяет исследовать как костную так и воздушную проводимость. Результатом тестов является аудиограмма, по которой отоларинголог может диагностировать потерю слуха и различные болезни уха. Регулярное исследование позволяет выявить начало потери слуха. 23 Инфразвук: естественные и искусственные источники, свойства, механизм влияния на ЦНС человека. Инфразвук - упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот. Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 16-20 Гц. Нижняя частотная граница инфразвука неопределенна; в настоящее время область его изучения простирается вниз примерно до 0,001 Гц. Естественные источники. При землетрясениях, бурях и ураганов, цунами. Киты. Техногенные источники Оборудования — станки, котельные, транспорт, подводные и подземные взрывы,ветряные электростанции и вентиляционные шахты. При совпадении воздействующего звука с ритмами мозга, такими как альфа-ритм, бета-ритм, гамма-ритм, дельта-ритм, тета-ритм, каппа-ритм, мю-ритм, сигма-ритм и др., может возникнуть нарушение активности церебральных механизмов мозга. М-м Все случаи контакта человека и инфразвука можно поделить на две большие группы. Контакты в пространстве, не ограниченном жесткими стенками и контакты в помещениях, то есть в пространстве, ограниченном жесткими стенками. Таким образом, с точки зрения акустики, это контакты с бегущей волной (в первом случае), и контакты в полости резонатора (во втором случае). Страх, ужас, паника, заторможенность слабость, уменьшается умственная работоспособность. Воздействие инфразвука на человека На человека инфразвук оказывает, как правило, отрицательное действие: вызывает угнетенное настроение, усталость, головную боль, раздражение. У человека, подвергнутого воздействию инфразвука низкой интенсивности, появляются симптомы «морской болезни», тошнота, головокружение. Появляется головная боль, повышается утомляемость, слабеет слух. Существует предположение, что различные аномалии в состоянии людей при плохой погоде, объясняемые климатическими условиями, являются на самом деле следствием воздействия инфразвуковых волн. При средней интенсивности (140-155 дБ) могут наступать обмороки, временная потеря зрения. При больших интенсивностях (порядка 180 дБ) может наступить паралич со смертельным исходом. Предполагают, что негативное влияние инфразвука связано с тем, что в инфразвуковой области лежат частоты собственных колебаний некоторых органов и частей тела человека. Это вызывает нежелательные резонансные явления. Укажем некоторые частоты собственных колебаний для человека: • тело человека в положении лежа - (3-4) Гц;• грудная клетка - (5-8) Гц;• брюшная полость - (3-4) Гц; • глаза - (12-27) Гц. Особенно вредно воздействие инфразвука на сердце. При достаточной мощности возникают вынужденные колебания сердечной мышцы. При резонансе (6-7 Гц) их амплитуда возрастает, что может привести к кровоизлиянию. 24 Ультразвук: способы получения (обратный пьезоэффект, магнитострикция), свойства, механизм влияния на биообъекты. Применение в медицине. Ультразвук - упругие колебания и волны с частотами приблизительно от 20x103 Гц (20 кГц) и до 109 Гц (1 ГГц). Излучатели ультразвука Для получения ультразвука в медицине используют обратный пьезоэлектрический эффект. Он состоит в том, что пластинка, вырезанная определенным образом из кристалла кварца, под действием электрического поля деформируется в зависимости от направления поля. Если поместить такую пластинку между обкладками плоского конденсатора, на которые подаются переменное напряжение, то пластинка придет в вынужденные колебания. Эти колебания приобретают наибольшую амплитуду, когда частота изменений электрического напряжения совпадает с частотой собственных колебаний пластинки. Колебания пластинки передаются частицами окружающей среды, что и порождаются ультразвуковую волну. Некоторые материалы способны изменять свои размеры в магнитном поле. Это явление, получившее название магнитострикции, принципиально не отличается от обратного пьезоэлектрического эффекта. К числу подобных материалов относятся титанат бария и титанат-цирконат свинца. Преобразователи, в которых используются описанные выше явления, называют пьезоэлектрическими. Свойства ультразвука: 1) Поглощение ультразвука в веществе. По физической сущности УЗ не отличается от звука и представляет собой механическую волну. При ее распространении образуются чередующиеся участки сгущения и разряжения частиц среды. Скорость распространения УЗ и звука в средах одинаковы (в воздухе |
