Wrażenia słuchowe:

- głośność (L- poz. Ciśnienia akustycznego, f- częstotliwość)

- wysokość (L, f)

- słyszalny czas trwania

- przestrzenność

- barwa dźwięku ( dot. dźwięków złożonych)

Organ słuchu:

- ucho ( zewnętrzne, środkowe-wypełnione powietrzem, wewnętrzne)

- nerw słuchowy

- ośrodek mózgowy

Ucho- przetwornik mechano- elektryczny ( na wejściu do ucha energia mechaniczna, a na wyjściu sygnał elektryczny) ( w nim kodowane informacje)

Rozchodzące się w powietrzu fale dźwiękowe odbierane są przez ucho zewnętrzne. Poprzez kanał słuchowy docierają do ucha środkowego i wprawiają w drgania znajdujące się tam trzy kosteczki Narząd słuchu:

Ucho zewnętrzne( kieruje fale, stabilizuje warunki atmosferyczne bębenka)

- małżowina uszna ( przechodzi w przewód uszny i kończy się błoną bębenkową); -umożliwia percepcję kierunku dochodzenia fal akustycznych ( na wskutek ugięcia krawędzi ucha; odbicia); -chroni przed urazami mechanicznymi

- kanał słuchowy

l~ 25mm, s~7x9mm2

*stabilizuje temp., wilgotność bębenka, filtr mechaniczny

* pełni funkcję rezonatora frez= 2000 Hz-4000Hz, wzmocnienie: 10-20 dB

Od błony bębenkowej zaczyna się ucho środkowe z 3 kosteczkami

Ucho środkowe

- błona bębenkowa: epileptyczny stożek s~8x9 mm2, h~2mm; amplituda drgań błony ~10^-8 mm

- kanał Eustachiusza(łączy ucho środkowe z gardłem) wyrównuje ciśnienia ( zewnętrzne i wewnętrzne) po obu stronach błony bębenkowej- funkcja ochronna

ucho środkowe młoteczek, kowadełko, strzemiączko( okienko owalne)- funkcja- transformacja siły, mechanizm obronny, wzmacnianie do 30-40dB,

Transformacja siły- siła działająca na okienko owalnego 60razy większa od siły działającej na bębenek ( bo iloczyn ciśnienia i powierzchni jest mniejszy na błonie bębenkowej)

Amplituda bębenka/ Amplituda podst. strzemiączka= 1,3-3.

F. transformacyjna- wywołanie wyraźnych wrażeń słuchowych przez stosunkowo małe siły, co umożliwia konstrukcja układu 3 kosteczek

F.transmisyjna - przenoszenie energii z jednego ośrodka poprzez układ kostny do drugiego, różniących się znacznie swymi właściwościami (powietrze i ciecz o dużej lepkości),

Mechanizm obronny ( refleks słuchowy) - czułość maleje w miarę jak działa hałas działa; refleks słuch. Działa gdy poziomy przekroczą 80dB

*Mechanizm obuuszny, L prog= 80-90 dB; F(f) F rośnie, L prog maleje;

*zmiana osi obrotu strzemiączka ( o 90stopni) , naprężenie bębenka( rośnie), naprężenie okienka owalnego ( maleje) to efekt działania mięśnie

* tmin niezbędne do uruchomienia mechanizmu 50-150 ms

* czas( od chwili ustania bodżca) potrzebny do powrotu mięsni i kostek do stanu wyjściowego 200ms-1,2s

t min i czas od chwili ustania bodżca to - hałas mniej szkodliwy od impulsowego, istotna jest częstość impulsów i czas narastania impulsów

Ucho wewnętrzne (wypełnione perylimfą) ( zamiana energii akustycznej na elektryczną)

- przedsionek

- ślimak ( przetwornik drgań mechanicznych na impulsy nerwowe)

- kanały półkoliste ( zmysł równowagi)

Ślimak l~35 mm, 2,5 zwoja, `składa się' błony podstawnej i siatkowej. Miedzy nimi organ Cortiego

Selektywne drgania błony przekazywane są centrom nerwowym poprzez:

- odkształcenie błony podstawnej co powoduje przesuwanie się błony siatkowej i pokrywkowej oraz organu Cortiego co prowadzi do zginania rzęsek, które powodują pobudzenie nerwu słuchowego i zachodzą zjawiska elektryczne

Eksperyment Bekesy'ego

( uszkodzenie narządu słuchu)

- imitowanie ruchów strzemiączka ruch okienka owalnego ruch nieściśliwej perylimfy deformacja błony podstawnej.

Miejsce maksymalnego pobudzenia błony podstawnej zależy od f fali akust. Fala rozchodząca się wzdłuż błony podstawnej osiąga maksymalną amplitudę w miejscu odpowiadającym danej częstotliwości

Silne, długotrwałe pobudzanie błony podstawnej powoduje niszczenie części błony od strony strzemiączka, komórek rzęskowych przenoszących sygnału wysokich częstotliwości.

Ubytki powstają w zakresie wysokich częstotliwości.

Pobudzenie organu Cortiego

(Organ wyłapujący wibracje o różnych częstotliwościach odpowiadające zróżnicowanej wysokości dźwięków)

- pobudzenie drogą drgań okienka owalnego ( droga powietrzna)

- drgania mechaniczne struktury ślimaka, drgania mechaniczne kości głowy ( przewodnictwo kostne); zał. Jeden bodziec akustyczny. Pobudzenie drogą kostną mniejsze o 30-40 dB od pobudzenia powietrznego skuteczność działania ochronników słuchu ograniczona do około 30-40dB

Obszar słyszalności

Obszar słyszenia jest to obszar znajdujące się pomiędzy progiem słyszenia, a granicą bólu.

Obszar słyszenia zmienia się wraz z wiekiem, ograniczanie występuje szczególnie dla wysokich częstotliwości (60 lat do 5kHz). Próg słyszenia - są to najniższe wartości poziomu ciśnienia akustycznego na danej częstotliwości, które wywołują wrażenia dźwiękowe. Granica bólu - najniższe wartości poziomu ciśnienia akustycznego, które wywołują uczucie bólu i mogą prowadzić do unieszkodliwienia narządu słuchu

Krzywe izofoniczne - linie jednakowego poziomu głośności

Poziom głośności dźwięku jest określony jako równy N fonów, gdy otologicznie normalni słuchacze oceniają jego głośność jako jednakowo głośny z tonem odniesienia o f= 1000 Hz, którego poziom ciśnienia jest równy N dB przy bieżącej fali płaskiej rozchodzącej się ze źródła umieszczonego na wprost twarzy słuchacza.

Rozprzestrzenianie się dźwięku - pomiary rozprzestrzeniania się dźwięku w pomieszczeniu zamkniętym wykonuje się w celu zbadania rozkładu pola akustycznego wewnątrz tego pomieszczenia. W przypadku pojedynczego źródła dźwięku wyznacza się w najbliższym otoczeniu tego źródła siatkę punktów oddalonych jeden od drugiego o jeden metr. Następnie kolejno wykonuje się pomiary poziomu dźwięku w każdym z tych punktów i na podstawie uzyskanych wyników wykreśla krzywe jednakowego poziomu dźwięku, tzw. krzywe izofoniczne. Siatkę takich krzywych wykonuje się dla całego badanego pomieszczenia.

Wrażliwość na f zmniejsza się wraz ze wzrostem ciśnienia akustycznego

Związek krzywych izofonicznych z charakterystykami A, B, C (poziom dźwięku A, B, C)

Poziom dźwięku : A - L_A [dB], B - L_B [dB], C - L_C [dB].

A: aproksymuje charakterystyki (krzywe) izofoniczne z zakresu 0÷55 fonów

B: aproksymuje charakterystyki (krzywe) izofoniczne z zakresu 55÷85 fonów

C: aproksymuje charakterystyki (krzywe) izofoniczne >85 fonów

Poziom dźwięku A(B,C) jest to poziom ciśnienia akustycznego ważony charakterystyką A(B,C).

hałas ciągły ustalony - hałas, którego poziom dźwięku A w określonym miejscu zmienia się w czasie nie więcej niż o 5 dB

hałas ciągły nieustalony-hałas, którego poziom dźwięku A zmienia się w czasie obserwacji co najmniej o 5 dB

hałas impulsowy - składający się z jednego lub wielu zdarzeń dźwiękowych, każde o czasie trwania < 1 sek, np wybuch, wystrzał ( może wywołać zaburzenia oddychania).

!! hałas impulsowy jest bardziej szkodliwy od ciągłego, bo niezbędny czas do uruchomienia mechanizmu obronnego ucha środkowego wynosi ok. 50-150ms. Natomiast od chwili ustania bodźca do powrotu mięśni i kostek do stanu wyjściowego trwa 200 ms - 1,2 s. Hałas impulsowy jest więc bardziej szkodliwy ze względu na pewną bezwładność układu obronnego, a co za tym idzie możliwość jego negatywnego działania hałasu w momencie gdy mechanizm obronny jeszcze nie reaguje.

Ekwiwalentny ( równoważny) poziom dźwięku A wyznaczamy dla hałasów nieustalonych (nieustalonych Δla >= 5 dB); wyznaczany dla czasu T

Nadmierny hałas powoduje

- uszkodzenia słuchu

- zakłócenia mowy

- zmiana rytmu oddychania i akcji serca

- zmiana tętna i ciśnienia krwi

- bóle mięśni i stawów

- zaburzenia przewodu pokarmowego

- zmiany w wydzielaniu skórnym

- zakłócenia równowagi emocjonalnej

Parametry fizyczne hałasu warunkujące jego odczuwanie i szkodliwość

- poziom ciśnienia akustycznego

- widmo

- przebieg czasowy ( ciągły, przerywany impulsowy)

- czas oddziaływania ( kumulacja w czasie ! )

Audiometryczne badanie słuchu

-obiektywna - bez czynnego udziału pacjenta, bazująca na odruchach warunkowych lub bezwarunkowych (np. zmiana akustycznej impedancji falowej ucha lub zmiana oporności skory)

- subiektywna z czynnym udziałem pacjenta.

A. subiektywna:

- a . tonalna

-a . słowna

Audiometria słowna

∆L = L_badane - L_stnd [dB]

∆L- ubytek słuchu

L_badane - poziom ciśnienia akustycznego przy którym zrozumiałość mowy dla osoby badanej jest 50%

L_stnd - poziom ciśnienia akustycznego, przy którym występuje zrozumiałość mowy 50% dla osoby o słuchu normalnym

Audiometria tonalna:

- przy przewodnictwie kostnym

- przy przewodnictwie powietrznym (na ogół)

ubytek słuchu U_s [dB]

U_s = 20 log( p/pn)= F(f)

p - ciśnienie akustyczne odpowiadające progowi słyszenia badanej osoby

p_n - ciśnienie akustyczne odpowiadające normalnemu progowi słyszenia

Wyniki przedstawiane w układzie bezwzględnym lub względnym.

Poziom normalizacji hałasu w środowisku:

0-20 dB- przedział dyskomfortu

20-55- przedział komfortu

55- 85- przedział narażenia

powyżej 85 dB przedział zagrożenia

W środowisku pracy ocena hałasu dokonywana jest ze względu na ochronę słuchu lub na możliwość wykonywania pracy

Kryteria oceny hałasu słyszalnego w środowisku pracy

Ochrona słuchu:

1. Ekspozycja na hałas w czasie T: 8h, 24h

E_A,T = ∫ p_A ² ( t ) dt [Pa² *s]

Wartości dopuszczalne

- Dla 8 godzin 3,64 * 10³ Pa² * s

Pa - ciśnienie akustyczne skorygowane charakterystyką

- Dla 40 godzin 18,2 * 10³ Pa² * s

2. Poziom ekspozycji na hałas

-Odniesiony do 8 godzin

E_Ex , _8h = L _A , _eq,T + 10 log T/T ₀ [dB]

L _A , _eq,T -równoważny poziom dźwięku A za okres T

T _{0 -}czas odniesienia ( 8h )

- Odniesiony do tygodnia

E_Ex , _40h = 10 log [ 1/5 ∑ 10^{0,1 * ( L}_Ex,8h ⁾ⁱ ] [dB ]

WARTOŚĆ DOPUSZCZALNA : 85 dB

3.Maksymalny poziom dźwięku A mierzony na charakterystyce Slow

L _Amax = 115 dB

4. Szczytowy poziom dźwięku C

L _Cpeak = 135 dB

Ocena hałasu w środowisku pracy ze względu na możliwość wykonywania pracy dokonywana jest w oparciu o równoważny poziom dźwięku A dla 8h

wpływ hałasu słyszalnego na organizm ludzki

poziom dźwięku dB:

<35 - nieszkodliwy, np. hałas świetlówki

35-70 - męczący dla układu nerwowego

70 - 85 - ujemnie wpływa na układ nerwowy (ból głowy), ubytki słuchu

85 - 130 - zmiany funkcjonowania układów: nerwowego (depresje), krążenia (zawały serca), oddechowego. występują także bardzo szybkie trwale ubytki słuchu.

>130 - uszkodzenia: organu słuchu (błona bębenkowa), narządów wewnętrznych, choroby psychiczne.

Hałas infradźwiękowy

- drgania akustyczne niepożądane o f =< 50 Hz

- niewielkie pochłanianie energii akustycznej f= 16 Hz λ~22m ( im f większe m( współczynnik pochłaniania energii przez powietrze) proporcjonalne do f2; konsekwencje niewielkiego pochłaniania rozchodzenie się energii na setki, tys,km

- zjawiska rezonansowe ( wzmocnienia!!) elementów konstrukcyjnych

Źródła infradźwięków

Naturalne (f= 0,01-3 Hz; Lp= 80-135 dB)

- trzęsienia ziemi

- wybuchy wulkanów

- sztormy, silne wiatry

Sztuczne:

-sprężarki tłokowe (200 - 1000 obr/min; f = 4 - 31,5 Hz; Lp = 90 - 130 dB)

-silniki spalinowe, okrętowe (Vobr < 130 obr/min; f = 4 - 100 Hz; Lp = 96 - 106 dB) - rezonanse konstrukcji

-lotnicze silniki odrzutowe (f = 4 - 31,5 Hz; Lp = 85 - 120 dB)

-młoty kuźnicze (f = 4 - 31,5 Hz; Lp = 91 - 105 dB)

-urządzenia energetyczne elektrowni cieplnych (np. Bełchatów f = 31,5 Hz; Lp = 120 dB)

-przemysł hutniczy (piece ?łukowe?) do 104 dB dla f = 4-31,5 Hz

-wentylatory przemysłowe, turbodmuchawy (f = 5 - 63 Hz; Lp = 90 - 108 dB)

-młyny młotkowe w koksowniach (Lp = 76 - 101 dB)

-urządzenia odlewnicze (Lp = 80 - 108 dB, fmax = 16 Hz)

-środki transportu: samochody ????, statki (silniki dieslowskie - f = 7 Hz, 13 Hz, 20 Hz, Lp = 130 dB), helikoptery (f = 11 Hz, Lp = 118 dB)

Słyszalność infradźwięków

- próg słyszenia~ 100dB dla f= 6-8 Hz; ~90 dB dl af= 12-16 Hz

- ból ucha środkowego~ 140 dB dla f=20 Hz, ~162 dl f= 2 Hz

- badania dokuczliwości infradźwięków ( przy percepcji słuchowej)

Uciążliwość= zmęczenie, senność, depresje, dyskomfort L gran= 75 dB, f= 2-90 Hz

Kryteria oceny hałasu infra

-Równoważny poziom ciśnienia akustycznego skorygowany charakterystyką ultradźwiękowy odniesiony do: 8h lub tygodnia pracy (40h) - wartość dopuszczalna 102dB

-Szczytowy poziom ciśnienia akustycznego ,Wartość dopuszczalna 145 dB

Hałas ultradźwiękowy

Niepożądane akustyczne fale oddziaływujące negatywnie na org. ludzki o f powyżej 10 kHz ( do 100kHz)

Źródła hałasu ultra

- myjki ultradźwiękowe (2/3 wszystkich źródeł)

- zgrzewarki ultradźwiękowe (fmax = 18 - 22 kHz, Max = 140 dB)

- drążarki ultradźwiękowe (fmax = 16 - 25 kHz, Max = 125 dB)

wpływ hałasu ultra na organizm ludzki

- Oddziaływanie na narząd słuchu - ubytki słuchu. Na skutek zjawisk nieliniowych zachodzących w uchu, powstają subharmoniczne składowe o porównywalnych poziomach ciśnienia akustycznego L_p do L_p składowej podstawowej.

-wzrost temperatury ciała

Q ~ f²

f>100 kHz

Najbardziej wrażliwe organy na podwyższenie temp:gruczoły dokrewne,gałka oczna, układ kostny płodu, tkanka mózgowa

W czasie rozchodzenia się fali akustycznej w organizmie, część energii akust. zamienia się na ciepło. Ilość wydzielonego ciepła jest proporcjonalna w przybliżeniu do kwadratu częstotliwości.

-zwolnienie funkcjonowania układu krążenia: zwolnienie akcji serca, zmiany morfologiczne krwi.

-kawitacja akustyczna - powstawanie pęcherzyków powietrza pod wpływem fali akustycznej. Pęcherzyki powstają w czasie półokresów rozrzedzania się cząstek ośrodka, a zamykają się w czasie półokresów zagęszczania cząstek ośrodka.A = V/2f

A - amplituda drgającej cząsteczki, V- prędkość akustyczna

Kryteria oceny hałasu ultra

-Równoważny poziom ciśnienia akustycznego w pasmach tercjowych odniesiony do:8h lub tygodnia pracy (40h)

-Maksymalny poziom ciśnienia akustycznego (wartość skuteczna) L_max

Tabela!!

Źródła hałasu środowiskowego

- od środków transportu ( kolejowy, drogowy, lotniczy, wywołany przez jednostki pływające)

- hałas przemysłowy

Wielkości oceny ( wg przepisów krajowych)

1. równoważny poziom dźwięku A

2. długotrwały średni poziom dźwięku A

3. ekspozycyjny poziom dźwięku A

Wartość dopuszczalna zależy od:

- żródła hałasu ( drogi i linie kolejowe, statki powietrzne, linie elektroenergetyczne, instalacje+ wszystkie pozostałe źródła)

- terenu

- pory dnia

Kryteria oceny hałasu w budynkach

- hałas słyszalny

- hałas niskoczęstotliwościowy i infra

Ochrona przeciwdżwiękowa

I.źródła - ograniczenie emisji hałasu

II.1.droga powietrzna bezpośrednia (kabiny, przegrody, ekrany, tłumiki, obudowy)

2.droga materiałowa (wibroizolacja)

3. odbicia i ugięcia ( adaptacja akustyczna)

III. człowiek - ograniczenie czasu ekspozycji i imisji hałasu

---