Texnologiyalari universiteti kurs ishi mavzu: Turli hajmdagi xonalarda aks-sadoning paydo bo‘lishi

Ultratovush maydoni

Ultratovushni amaliy qo'llash bilan bog'liq bir qator muammolarni hal qilish akustik maydonning tabiatini bilmasdan mumkin emas, ya'ni. tovush bosimi yoki intensivligining fazoviy taqsimlanishi ­.
Ma'lumki, masalan, ultratovush ta'sirida suspenziyadagi qon hujayralarini yo'q qilish tezligi uning intensivligiga bog'liq. Biroq, hatto ultratovushli sitoliz tezligini aniqlash uchun sozlashda ishlatiladigan tekis emitent ham ­juda bir xil bo'lmagan ­maydonni beradi.
Tibbiyotda, veterinariya tibbiyotida va eksperimental biologiyada tekis yuqori chastotali emitent keng qo'llanilishini topdi. Amaliy maqsadlar uchun, uning yuzasida tebranishlar amplitudasi hamma joyda doimiy, D diametri esa ultratovush to'lqin uzunligidan ancha katta deb taxmin qilish mumkin. Ushbu emitentning tovush maydonining ideallashtirilgan shakli rasmda ko'rsatilgan. 1.3.
Yassi yuqori chastotali radiator yuzasi yaqinida ultratovush maydoni ­D diametri va uzunligi Z0 bo'lgan silindrsimon hajmda to'plangan.

Guruch. 1.3. Yassi akustik radiatorning ideal maydoni
Z0 = D/ masofasidan boshlab , maydon konus shaklida kengayadi. Emitentdan Z0 gacha bo'lgan interval yaqin zona yoki Fresnel zonasi deb ataladi. Z > Z0 bo'lgan mintaqa uzoq zona yoki Fraungofer zonasi deb ataladi. Ushbu zonada bosim amplitudasi ­emitentdan masofaga mutanosib ravishda kamayadi. Ultrasonik to'lqinning tarqalish yo'nalishi va nurning generatrix o'rtasidagi burchak shart bilan belgilanadi.

Dumaloq plastinka uchun A \u003d 1,22, D - aylananing diametri; kvadrat ­plastinka uchun A = 1, D - kvadratning tomoni.
Yaqin zonadagi to'lqinning tekislik xarakteri haqidagi tushuncha ­keng tarqalgan. Aslida, bu zonadagi maydon juda murakkab xususiyatga ega, bu radiator yuzasining alohida bo'limlari tomonidan chiqarilgan to'lqinlarning superpozitsiyasi bilan izohlanadi. Tahlil shuni ko'rsatadiki, yaqin zonada ultratovush intensivligi davriy ravishda emitentdan Z0 gacha ­bo'lgan oraliqda o'zgaradi (1.4-rasm). Oxirgi maksimal Z0 masofasida. Bundan tashqari, tovush bosimining amplitudasi monoton ravishda kamayadi.
O'qga ko'ndalang kesimdagi ultratovush intensivligini taqsimlash ­ham bir xil emas va emitentgacha bo'lgan masofaga bog'liq.
Yaqin zonada, Z < Z 0 da, intensivlik bir nechta ­maksimallarga ega bo'lishi mumkin. Uzoq zonada Z > Z0 uchun intensivlik bitta maksimalga ega va nur o'qidan masofa bilan monoton ravishda ortadi.
Ushbu bog'liqliklarni, masalan, ­suvga yoki boshqa suyuqlikka ultratovush chiqaradigan tekis dumaloq radiatorning diametri bo'ylab intensivlik taqsimotini o'lchash orqali osongina tekshirish mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, ultratovush to'lqinlarining tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan tekisliklarda intensivlik taqsimoti emitentgacha bo'lgan masofaga qarab o'zgaradi, ammo bu taqsimotning tabiati hech bo'lmaganda emissiya diametri bilan taqqoslanadigan masofalarda saqlanib qoladi. sirt.

Guruch. 1.4. Emitentgacha bo'lgan masofaga qarab elastik to'lqindagi tebranishlar intensivligining o'zgarishi

Guruch. 1.5. Yuqori chastotali emitentning diametri bo'ylab ultratovush intensivligini taqsimlashni ro'yxatga olish usuli :­
a - ro'yxatga olish sxemasi (1 - ultratovushli emitter; 2 - suyuqlik bilan kyuvet; 3 - ultratovushli zond 4-koordinatali qurilma; 5 - zondning sezgir elementi - differensial termojuft, uning birikmalaridan biri epoksi qatroni bilan sensibilizatsiyalangan); 6- tekis radiator uchun intensivlikni taqsimlash
Ultratovush maydonida intensivlikning taqsimlanishini baholash uchun har qanday nuqta ultratovush qabul qiluvchisi va ikkita o'zaro perpendikulyar o'lchagichning oddiy koordinatali qurilmasidan foydalanish qulay ­(1.5-rasm, a). Rasmdagi eksperimental egri ostidagi maydon ultratovush energiyasiga proportsionaldir. O'rtacha intensivlik eksperimental egri chiziq bilan bir xil asosda qurilgan va eksperimental egri chiziq bilan cheklangan maydonga ega bo'lgan to'rtburchakning balandligiga mos keladi (1.5-rasm, b).
Intensivlikni taqsimlashning aniqroq o'lchovlari ­qo'shimcha intensivlik maksimallarini (loblarini) aniqlashga imkon beradi. Maydondagi intensivliklarning taqsimlanishi emitentning o'lchamlarining chiqarilgan ultratovush to'lqin uzunligiga nisbati va chiqaradigan elementning o'ziga xos xususiyatlariga va uni emitentga biriktirish usuliga bog'liq.
Shunday qilib, ideal sharoitlarda ham, emitentning yaqin zonasidagi maydon juda bir xil emas va maksimal intensivlik qiymatlari ­o'rtacha qiymatlardan 3-4 baravar farq qilishi mumkin. Bu ultratovushning fizik-kimyoviy va biologik ta'sirining chegaralarini aniqlashda e'tiborga olinishi kerak.
Shuni ta'kidlash kerakki, barcha tadqiqotchilar o'zlari foydalanadigan ultratovushli emitentlar sohasida intensivlikni taqsimlashning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olmaydilar va bu ularning natijalaridagi nomuvofiqlikning sabablaridan biri bo'lishi mumkin.

3. 
   Ultratovush aks ettirish
   

Muhitda tarqaladigan ultratovush to'lqinlari zaiflashadi va ularning intensivligi va shuning uchun muhit zarralari tebranishlarining amplitudasi manbadan masofa ortishi bilan kamayadi.
Zaiflashuv tovushni vosita tomonidan yutilishi bilan bog'liq, ya'ni. tovush energiyasining energiyaning boshqa turlariga, xususan, issiqlik energiyasiga o'tishi, tovushning ­muhitning bir hil bo'lmagan joylariga tarqalishi, buning natijasida energiya oqimi to'lqin tarqalishining boshlang'ich yo'nalishi bo'yicha pasayadi va divergensiya. manbadan uzoqlashganda tovush nuri.
ultratovushning yutilishi natijasida zaiflashadi . ­Zarracha tebranish amplitudasi va ultratovush intensivligi tenglamalarga muvofiq masofa bilan kamayadi.

bu erda va A0 - ultratovushning intensivligi va manba yaqinidagi zarrachalar tebranishlarining amplitudasi ;­
va A0 - manbadan x masofada intensivlik va amplituda;
- yutilish koeffitsienti;
e - Napier raqami (e = 2,72).
va tebranish chastotasining kvadratiga mutanosibdir :

Yutish koeffitsienti chastotaning ortishi bilan tez ortadi, to'lqin tarqaladigan moddaning xususiyatlariga, shuningdek, harorat, bosim va boshqa sharoitlarga bog'liq.
1/ qiymati zarrachalar tebranishlari amplitudasi u marta, ya'ni taxminan 3 marta kamaygan masofani aniqlaydi.
Biologik to'qimalarda ultratovushning susayishi ­suvga qaraganda ancha katta. Shunday qilib, yog 'to'qimalarida susayish 4 marta, mushaklarda 10 marta, suyak to'qimalarida esa suv yoki suyuq biologik muhit - qon va limfaga qaraganda 75 baravar ko'p.
Terapevtik maqsadlarda to'qimalarga samarali ta'sir qilish uchun ko'pincha 0,7 MGts va undan yuqori chastotali ultratovush ishlatiladi. 0,7 ... 1 MGts diapazonidagi ultratovush odatda chuqur yotgan to'qimalarga va ichki organlarga ta'sir qilish uchun ishlatiladi. ­Teri kasalliklarini davolash uchun chastota 2,5 ... 3 MGts gacha oshiriladi.
Diagnostikada, xususan, vizualizatsiya uchun ichki organlar ­, 6 ... 10 MGts chastotali intensiv impulsli ultratovush ishlatiladi, chunki diagnostika uskunasining o'lchamlari ultratovush chastotasiga mutanosibdir. Yuqori chastotalarda ultratovushning yutilishi sezilarli darajada oshadi. Shuning uchun ichki organlardan aks ettirilgan signalni olish uchun organizmning hayotiy faoliyati uchun xavfli bo'lgan juda yuqori ultratovush intensivligini qo'llash kerak bo'ladi.
Modda, xususan, biologik muhit tomonidan so'rilgan ultratovush energiyasi asosan issiqlik shaklida chiqariladi, bu esa ­moddaning haroratining oshishiga olib keladi. Bu harorat ko'tarilishi bir necha marta eksperimental ravishda o'lchangan va nazariy jihatdan hisoblangan. Turli to'qimalarda issiqlik hosil bo'lishi ularning yutilish koeffitsientlaridagi farq tufayli bir xil emas (1.2-jadval),
1.2-jadval
Ayrim gazlamalar va suvning akustik xossalari

To'qimachilik	Ultratovush tezligi, m/s	Akustik impedans ­, kg/m2s	Yutish koeffitsienti, dB/sm, =1 MGts da
Qon	1570	1.61	0.1
Miya	1541	1.58	0,85
Yog '	1450	1.38	0.G3
Bud	1561	1.62	1.0
Jigar	1549	1.65	0 Yo'q.
Muskul: fibrillalar bo'ylab fibrillalar bo'ylab	1585 - -	1.70 - -	1.30 3.30
Bosh suyagi suyaklari	4080	7.80	13
Suv	1480	1.48	0,0022

1 Vt/sm2 intensivlikda soniyada taxminan 0,3 Vt so'rilishini ko'rsatish mumkin . ­Bu 1 sm3 suvni 0,1 ga isitish uchun etarli bo'lgan issiqlik chiqishiga to'g'ri keladi. Mushak to'qimalari va suvning issiqlik sig'imi taxminan bir xil deb faraz qilsak, mushak to'qimalarining 10 sekundda bu sharoitda 1 ° C ga qizdirilishini (issiqlik tarqalishini hisobga olmagan holda) hisoblash oson. Ko'pgina mualliflar eksperimental ravishda to'qimalarda haroratning oshishini kuzatdilar. Shu bilan birga, ularning tadqiqotlari natijalari sezilarli darajada farq qiladi, bu turli emitentlarning ultratovush maydonining notekisligi, o'rganilayotgan to'qimalarning turli darajadagi heterojenligi va issiqlik tarqalishining turli shartlari bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Masalan, itning qorin bo'shlig'ini ultratovush bilan nurlantirishda ­(0,5 Vt/sm2; 0,88 MGts) yog' to'qimalarida harorat 10 daqiqada 3...4 0S ga, jigarda va old devorda ko'tariladi. oshqozon - 0 .5, .. 0.8 ga. 5 minut davomida ultratovush bilan nurlangan (1 Vt/sm2; 0,88 MGts) qurbaqaning gastroknemius mushagida harorat ­5...7 0S dan oshmaydi.
To'qimalarning termal shikastlanish chegarasi ularning boshlang'ich ­haroratiga, nurlanish rejimiga va ultratovush chastotasiga bog'liq emas. Agar ultratovush maydonidagi to'qimalarning harorati 42...43°S dan oshmasa, ba'zi mualliflarning fikricha, 8 soat nurlanishdan keyin ham unda morfologik o'zgarishlar kuzatilmaydi.
Bir hil to'qimalarning hajmidan sezilarli darajada ko'proq issiqlik turli akustik impedanslarga ega bo'lgan to'qimalar orasidagi interfeyslarda yoki to'qimalar tuzilishidagi bir hil bo'lmagan joylarda chiqariladi. Ehtimol, ­bu murakkab arxitekturaga ega bo'lgan to'qimalarning (masalan, o'pka) ultratovushga bir hil to'qimalarga (masalan, jigarga) qaraganda ko'proq sezgirligini tushuntiradi.
(1.3-jadvallar), qon tomirlari bilan to'yinganligi va boshqalar tufayli ham paydo bo'lishi mumkin.­
1.3-jadval
Turli to'qimalarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari

To'qimachilik	Issiqlik o'tkazuvchanligi, Vt / sm.K
Yog '	0,017-0,021
Epidermis	0,025
Muskul	0,05-0,06
qon, suv	0,058
Suyak	1.16

interfeyslarda to'qimalarning isishi va harorat gradyanlari ­asosan ultratovushning biologik ta'sirini aniqlaydi, deb ishoniladi. Biroq, boshqa termojenik ta'sirlar - infraqizil nurlanish, yuqori chastotali elektromagnit to'lqinlar, issiq kerosin va boshqalar yordamida to'qimalarning ultratovushli isishiga taqlid qilish ultratovush yordamida erishish mumkin bo'lgan biologik va terapevtik ta'sirni bermaydi.
Biologik tizimning haroratning oshishiga reaktsiyasi ­turli sabablarga ko'ra yuzaga keladi: hujayra elementlariga birlamchi zarar; hujayralarda ikkilamchi rivojlanadigan va birlamchi zararga bevosita yoki bilvosita bog'liq bo'lgan buzilishlar to'plami; hujayra tarkibiy qismlarining barqarorligining reaktiv o'sishini va ­haroratning oshishiga javobni ta'minlaydigan termo-oqsil oqsillarining sintezi ; nafaqat isitish to'xtatilgandan keyin, balki uning davomida ham amalga oshiriladigan zararni ta'mirlash.
Bundan tashqari, 1 MGts chastotali va 1 Vt / sm2 intensivlikdagi ultratovush ta'sirida yuzaga keladigan hujayra tarkibi va hujayradan tashqari muhit o'rtasidagi harorat gradienti 2 ... 5 deg / sm ga etadi. Bunday harorat gradienti bilan membrana orqali termal diffuziya natijasida moddalarni bir yo'nalishda tashish tezlashadi va ­ularning teskari yo'nalishda tashish sekinlashadi. Ultratovush intensivligi yoki uning chastotasi oshishi bilan membrana bo'ylab harorat gradienti oshadi.

4.