UCHO- ZMYSŁ
SŁUCHU
UCHO- ZMYSŁ
SŁUCHU
UCHO TO NARZĄD SŁUCHU I
RÓWNOWAGI WYSTĘPUJĄCY JEDYNIE U
KRĘGOWCÓW. NAJBARDZIEJ ZŁOŻONE
I ROZWINIĘTE USZY WYSTĘPUJĄ U
SSAKÓW.
BUDOWA NARZĄDU SŁUCHU
Narząd słuchu dzielimy na trzy części:
ucho zewnętrzne, które wychwytuje fale dźwiękowe,
wzmacnia je i kieruje na błonę bębenkową. Składa się z
małżowiny usznej, przewodu słuchowego zewnętrznego i
powierzchni zewnętrznej błony bębenkowej
ucho środkowe, będące niewielką przestrzenią w czaszce
wypełnioną powietrzem. Jego zadaniem jest mechaniczne
wzmocnienie i doprowadzenie fal dźwiękowych do ucha
wewnętrznego (poprzez okienko owalne). Część drgań
przechodzi też bezpośrednio na okienko okrągłe. W skład
ucha środkowego wchodzi błona bębenkowa, trzy kosteczki
słuchowe oraz trąbka słuchowa (trąbka Eustachiusza) a
także powierzchnia zewnętrzna okienka owalnego
ucho wewnętrzne, które składa się z: przedsionka,
ślimaka, kanałów półkulistych, woreczka i łagiewki
odpowiedzialnych za słuch i równowagę.
UCHO ZEWNĘTRZNE, ŚRODKOWE I
WEWNĘTRZNE.
„WĘDRÓWKA” DŹWIĘKU
Ucho odbiera fale dźwiękowe, przekształca je w
drgania mechaniczne, a drgania w impulsy
nerwowe.
Małżowina uszna zbiera fale dźwiękowe i kieruje je
do przewodu słuchowego zewnętrznego, gdzie
ulegają wzmocnieniu.
Fale dźwiękowe kierują się dalej do elastycznej błony
bębenkowej, która zamyka koniec przewodu
słuchowego i dzięki swojej specyficznej budowie
powoduje dalsze wzmocnienie dźwięku.
Błona bębenkowa drga pod wpływem fali
dźwiękowej jak membrana prawdziwego bębna.
JAK „DZIAŁA” UCHO
Drgania błony bębenkowej przekazywane są
do ucha środkowego, w którym znajdują się
najmniejsze w organizmie człowieka kosteczki:
młoteczek, kowadełko i strzemiączko. Rolą
kosteczek słuchowych jest wzmocnienie fali
dźwiękowej i przekazanie drgań poprzez okienko
owalne do płynu wypełniającego ucho
wewnętrzne. Płyn w uchu wewnętrznym odgrywa
rolę nie tylko w procesie słyszenia, ale też
w utrzymywaniu równowagi naszego ciała.
Przewód, który rozpoczyna się w obrębie dna jamy
bębenkowej, zwany trąbką słuchową lub trąbką
Eustachiusza, kończy się z drugiej strony w części
nosowej gardła. Jego rolą jest utrzymywanie
odpowiedniego ciśnienia powietrza w jamie
bębenkowej.
JAK „DZIAŁA” UCHO
Dźwięk dociera do ślimaka , który jest
systemem kanałów o kształcie muszli
ślimaka winniczka. Wypełniony jest płynem,
który przemieszcza się pod wpływem drgań
okienka owalnego. Przemieszczający się płyn
wprawia w ruch około 25 000 delikatnych
komórek słuchowych, które przekształcają
energię mechaniczną w impulsy elektryczne
przekazywane do włókien nerwu
słuchowego. Te wędrują dalej do mózgu,
gdzie są analizowane i interpretowane
przez wyspecjalizowane ośrodki w korze
mózgowej. W ten sposób słyszymy.
NATĘŻENIE DŹWIĘKU
Natężenie dźwięku I jest miarą
fizyczną często używaną w
odniesieniu do dźwięku. Wyraża
ona stosunek mocy P dźwięku
przechodzącego przez
powierzchnię jednostkową:
I = P / A
Jednostką natężenia jest wat na
metr kwadratowy [W/m
2
]
DO OPISU CIŚNIENIA AKUSTYCZNEGO I NATĘŻENIA
PRZYJĘTO SKALĘ LOGARYTMICZNĄ. JEDNO NATĘŻENIE
I
0
ZOSTAŁO WYBRANE JAKO NATĘŻENIE ODNIESIENIA,
A KAŻDE INNE NATĘŻENIE, NP. I
1
, WYRAŻANE JEST
WZGLĘDEM PIERWSZEGO.
JEDEN BEL ODPOWIADA STOSUNKOWI NATĘŻEŃ 101.
DLATEGO TEŻ LICZBĘ BELI ODPOWIADAJĄCĄ DANEMU
STOSUNKOWI NATĘŻEŃ OTRZYMUJE SIĘ PRZEZ
ZLOGARYTMOWANIE, PRZY PODSTAWIE 10, ILORAZU
NATĘŻEŃ. NA PRZYKŁAD STOSUNEK NATĘŻEŃ 100 1
ODPOWIADA 2 BELOM. BEL JEST ZBYT DUŻĄ
JEDNOSTKĄ, DLATEGO PODZIELONO GO NA 10
DECYBELI (DB). LICZBA DECYBELI ODPOWIADAJĄCA
DANEMU STOSUNKOWI NATĘŻEŃ AKUSTYCZNYCH JEST
RÓWNA:
Logarytmiczna skala natężenia
NATĘŻENIE DŹWIĘKU –
POZIOM HAŁASU
Natężenie, czyli mówiąc w uproszczeniu
energia fali akustycznej, jest mierzona w
decybelach (dB).
Próg słyszalności- kiedy po raz pierwszy
słyszymy dźwięk, wynosi O decybeli.
Dźwięki głośniejsze niż 100 dB staja się
nieznośne dla ucha, a o natężeniu ok.
140 dB wywołują ból i mogą poważnie
uszkodzić błonę bębenkową.
FIZYCZNE I FIZJOLOGICZNE
WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKU (1)
Ucho ludzkie posiada wrażliwość, umożliwiającą rozróżnienie
następujących cech dźwięku: wysokości, barwy i natężenia.
Fizyczną miarą
wysokości dźwięku
jest
częstotliwość
fali
dźwiękowej, przy czym dźwięk jest tym wyższy, im wyższa jest
częstotliwość.
słyszalne ok. 16 - 20 000 Hz
Poniżej: infradźwięki, powyżej: ultradźwięki
Do dokładnych pomiarów wysokości dźwięku służy analizator
dźwięków, złożony z mikrofonu oraz lampy oscyloskopowej
przekształcający odbieraną falę dźwiękową w wykres drgań.
DŹWIĘKI O JEDNAKOWEJ WYSOKOŚCI WYDAWANE PRZEZ RÓŻNE
ŹRÓDŁA WYWOŁUJĄ ODMIENNE WRAŻENIA SŁUCHOWE. RÓŻNICE TE
SPOWODOWANE SĄ CHARAKTERYSTYCZNYM DLA DANEGO ŹRÓDŁA
DŹWIĘKU NAKŁADANIEM SIĘ NA PODSTAWOWE DRGANIA
HARMONICZNE DRGAŃ HARMONICZNYCH O WIĘKSZYCH
CZĘSTOTLIWOŚCIACH I OKREŚLONE SĄ MIANEM
BARWY DŹWIĘKU.
DŹWIĘKI O JEDNAKOWEJ WYSOKOŚCI, LECZ RÓŻNEJ BARWIE RÓŻNIĄ
SIĘ KSZTAŁTEM KRZYWEJ DRGAŃ.
DŹWIĘKI WYTWARZANE PRZEZ ŹRÓDŁA DRGAJĄCE RUCHEM
HARMONICZNYM, KTÓRYCH WYKRES DRGAŃ MA KSZTAŁT SINUSOIDY,
NAZYWAJĄ SIĘ TONAMI.
Fizyczne i fizjologiczne
właściwości dźwięku
MIARĄ INTENSYWNOŚCI DŹWIĘKU JEST JEGO
NATĘŻENIE.
NATĘŻENIEM DŹWIĘKU NAZYWAMY STOSUNEK ENERGII DOCIERAJĄCEJ W
JEDNOSTCE CZASU DO DANEJ POWIERZCHNIO, CZYLI MOCY, DO POLA TEJ
POWIERZCHNI.
GDZIE: I - NATĘŻENIE FALI; P - MOC FALI; S - POLE POWIERZCHNI
BADANIA WYKAZAŁY, ŻE NATĘŻENIE DŹWIĘKU (O STAŁEJ
CZĘSTOTLIWOŚCI) JEST PROPORCJONALNE DO KWADRATU AMPLITUDY,
DLATEGO DŹWIĘKI SŁABE RÓŻNIĄ SIĘ OD SILNYCH PRZEDE WSZYSTKIM
MNIEJSZĄ AMPLITUDĄ FALI.
PONIEWAŻ CZUŁOŚĆ UCHA LUDZKIEGO ZMIENIA SIĘ W ZALEŻNOŚCI OD
NATĘŻENIA SŁYSZANYCH DŹWIĘKÓW, DLA LEPSZEJ OCENY
SUBIEKTYWNYCH WRAŻEŃ SŁUCHOWYCH WPROWADZONO W AKUSTYCE
POJĘCIE GŁOŚNOŚCI.
Fizyczne i fizjologiczne właściwości
dźwięku
GŁOŚNOŚĆ
MIARĄ GŁOŚNOŚCI JEST LOGARYTM DZIESIĘTNY STOSUNKU
NATĘŻENIA I BADANEGO DŹWIĘKU DO NATĘŻENIA DŹWIĘKU,
ODPOWIADAJĄCEGO PROGOWI SŁYSZALNOŚCI JEDNOSTKĄ
GŁOŚNOŚCI JEST BEL.
GŁOŚNOŚĆ DŹWIĘKU WIĄŻE SIĘ Z POZIOMEM CIŚNIENIA
AKUSTYCZNEGO I JEST MIERZONA W FONACH. NIE WSZYSTKIE
CZĘSTOTLIWOŚCI SĄ POSTRZEGANE JAKO JEDNAKOWO GŁOŚNE.
GŁOŚNOŚĆ CZYSTYCH TONÓW SINUSOIDALNYCH ZOSTAŁA
OKREŚLONA EKSPERYMENTALNIE PRZEZ FLETCHERA I MUNSONA JAKO
PORÓWNYWALNA Z GŁOŚNOŚCIĄ TONU 1 KHZ PRZY DANYM
POZIOMIE.
GŁOŚNOŚĆ ODZWIERCIEDLA FIZJOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI
UCHA I ZALEŻY OD CZĘSTOTLIWOŚCI- NAJWIĘKSZA CZUŁOŚĆ UCHA
PRZYPADA W ZAKRESIE 2-3 KHZ, A TAKŻE OD JEGO NATĘŻENIA, LECZ
RÓWNIEŻ OD JEGO OKRESOWOŚCI, CZĘSTOTLIWOŚCI, CZASU
TRWANIA ORAZ STRUKTURY
Fizyczne i fizjologiczne właściwości
dźwięku
WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKU-
ULTRASONOGRAFIA (1)
ULTRADŹWIĘKI
Prędkość fali w różnych ośrodkach:
-powietrze 331 m/s -krew 1570 -woda 1530 -kości 2500-4700
Ultrasonografia
sonda: element
piezoelektryczny
Ultrasonografia jest jedną z medycznych metod obrazowania narządów i tkanek
ustroju ludzkiego przy pomocy fali ultradźwiękowej. Najczęściej stosuje się
ultradźwięki w zakresie od 1 do 10 MHz. Fala ta rozchodząc się w akustycznie
elastycznym ośrodku, jakim jest ciało ludzkie, ulega różnym zjawiskom - między
innymi odbiciu. Część fali ultradźwiękowej odbitej na granicy dwóch ośrodków o
różnej oporności akustycznej jest źródłem informacji o stanie danego narządu czy
określonej przestrzeni wewnątrz ciała osoby badanej.
TKANKA KOSTNA ORAZ POWIETRZE W PRZEWODZIE
POKARMOWYM I PŁUCACH ODBIJAJĄ FALE ULTRADŹWIĘKOWE
CAŁKOWICIE. DLATEGO NIEMOŻLIWA JEST OCENA WNĘTRZA
KOŚCI I NARZĄDÓW LEŻĄCYCH WEWNĄTRZCZASZKOWO.
BADANIA MÓZGOWIA METODĄ ULTRASONOGRAFICZNĄ
MOŻNA JEDYNIE WYKONYWAĆ U DZIECI PRZEZ CIEMIĄCZKO, A
U DOROSŁYCH PRZEZ OTWORY TREPANACYJNE. Z KOLEI
POWIETRZE W PRZEWODZIE POKARMOWYM I PŁUCACH
STANOWI PRZESZKODĘ W OBRAZOWANIU NARZĄDÓW
POŁOŻONYCH GŁĘBIEJ.
KAŻDY APARAT ULTRADŹWIĘKOWY ZBUDOWANY JEST Z
SONDY - GŁOWICY, W KTÓREJ ZNAJDUJE SIĘ PRZETWORNIK
WYTWARZAJĄCY I ODBIERAJĄCY ULTRADŹWIĘKI. W WYNIKU
ZAMIANY IMPULSU AKUSTYCZNEGO NA IMPULS ELEKTRYCZNY
I WPROWADZENIU SKALI SZAROŚCI PRZEZ UKŁADY
ELEKTRONICZNE W ULTRASONOGRAFIE, NA EKRANIE
MONITORA POWSTAJE OBRAZ WYBRANEJ WARSTWY NARZĄDU
CZY TKANKI. PRZESUWAJĄC GŁOWICĄ APARATU, UZYSKUJE
SIĘ OBRAZY CAŁEGO BADANEGO NARZĄDU.
Właściwości dźwięku-
ULTRASONOGRAFIA (2)
WŁAŚCIWOŚCI DŹWIĘKU -
SONOTERAPIA
Sonoterapia to metoda leczenia fizykalnego, w której stosuje
się falę ultradźwiękową. Zakres używanych częstotliwości fali
mieści się w przedziale 0,5–3 MHz, a wartość gęstości mocy fali
dźwiękowej 0,1–1 W/cm2. Czas aplikacji wynosi do 20 minut. Do
terapii wykorzystuje się zarówno falę ciągłą, jak i pulsującą.
Używana w medycynie fizykalnej mechaniczna fala ultradźwiękowa
zawiera energię, która po pochłonięciu przez materię zamienia się
w ciepło, wywołując pozatermiczne skutki w postaci kawitacji,
naprężenia i przepływów mikrostrumieniowych. Powyższe
mechanizmy oddziaływań, powstające w żywym organizmie w
trakcie nadźwiękawiania leczonych tkanek, są źródłem wtórnych
reakcji biologicznych (leczniczych).
Do klinicznych zastosowań sonoterapii należą:
wspomaganie gojenia owrzodzeń żylnych goleni ,leczenie
dolegliwości bólowych w przebiegu różnych urazów narządu ruchu,
regeneracja uszkodzonych nerwów obwodowych, wspomaganie
gojenia złamań oraz podskórne wprowadzanie substancji
farmakologicznych (fonoforeza).
WYKORZYSTYWANIE DŹWIĘKU (1)
Poza ultrasonografią i sonoterapią dźwięki mają szereg
zastosowań bowiem jest wykorzystywany nie tylko w
medycynie, optyce, fizyce, ale w całym otaczającym nas
świecie. Oto najciekawsze z nich:
-Echolokacja, sposób ustalania przez niektóre organizmy
żywe swego położenia względem otaczających je
przedmiotów, polegający na wysyłaniu (do 150 kHz
a czasem więcej, są to tzw. piski ultradźwiękowe) i
odbieraniu sygnałów akustycznych odbitych od
otoczenia
-Homogenizacja, wytwarzanie jednolitej, trwałej
mieszaniny z dwóch lub więcej składników, nie
mieszających się ze sobą w warunkach normalnych.
Stosowana jest w przemyśle spożywczym (np. przy
wyrobie margaryny, majonezu), w przemyśle
kosmetycznym (przy wyrobie kremów)
WYKORZYSTYWANIE DŹWIĘKU (2)
- Hydrolokacja, ogół technik akustycznych
służących lokalizowaniu przedmiotów
zanurzonych w zbiornikach wodnych. W
hydrolokacji aktywnej wykorzystuje się echo
akustyczne (echolokacja) przedmiotów, stosuje
się tu fale ultradźwiękowe (ultradźwięki), a czas
powrotu fali wyznacza odległość od wykrytego
obiektu.
-
Inhalator z użyciem ultradźwięków pozwala na
uzyskanie niezwykle drobnych cząsteczek, co
umożliwia przenikanie ich do drobnych
oskrzelików, a nawet pęcherzyków płucnych.