Утворення голосу людини

Кожен звук нашої мови створюється мовним апаратом людини (див. мал. 1) і сприймається на слух. Утворення голосу завжди відбувається під час видиху. Коли струмінь повітря з легенів потрапляє в гортань, першою перепоною на його шляху стають голосові зв’язки (12). Якщо вони не напружені, між ними є щілина і повітря крізь неї проходить назовні вільно. Звук при цьому не утворюється. Коли зв’язки напружені, вони тісно змикаються. Видихуване повітря тисне на них і примушує дрижати. Від цього утворюється голос.

З гортані повітря потрапляє в ротову порожнину (13), що виконує функцію звукового резонатора, де мовні органи (передусім язик (7, 8, 9) і губи (1)) можуть або змінювати форму резонатора, або створювати в ній своєрідні перепони – щілини чи зімкнення. При подоланні цих перепон струменем повітря виникає специфічний для кожного звука шум. Він може бути самостійним або з додаванням голосу.

Схематичне зображення мовних органів людини (див. мал.):

1 — тверде небо;

2 — альвеоли;

3 — верхня губа;

4 — верхні зуби;

5 — нижня губа;

6 — нижні зуби;

7 — передня частина язика;

8 — середня частина язика;

9 — задня частина язика;

10 — корінь язика;

11 — голосові зв'язки;

12 — м'яке небо;

13 — язичок;

14 — гортань;

15 — трахея.

15. Ультразвук та інфразвук. Джерела ультразвуку та інфразвуку.

Акустичні хвилі з частотами від 20 кГц до 10⁹ Гц називають ультразвуковими (УЗ) хвилями, або ультразвуком.

Для отримання ультразвуку використовують пристрої, звані ультразвуковими випромінювачами (генераторами). Принцип дії таких випромінювачів заснований на явищах магнітострикції (при низьких частотах до 100 кГц) і зворотного п'єзоелектричного ефекту (при високих частотах). Магнітострикція полягає в коливаннях (подовження і укорочення) довжини феромагнітного сердечника під дією змінного магнітного поля (рис.1а). Зворотний п'єзоелектричний ефект полягає у змінах лінійного розміру пластинки п'єзоелектрика під дією змінного електричного поля (рис. 1б). В обох випадках коливання розмірів робочого тіла випромінювача викликають у межує з тілом середовищі подовжню ультразвукову хвилю.

При поширенні поздовжніх ультразвукових хвиль, так само, як і при звукових хвилях, в речовині виникають чергуються ділянки згущення і розрядження часток середовища.

Рис. 1. Отримання механічних хвиль за допомогою магнітострикції (а) і зворотного п'єзоелектричного ефекту (б) (стрілками показано напрям поширення ультразвукових хвиль).

Акустичні хвилі з частотами, меншими 16 Гц, називаються інфразвуковими хвилями, або інфразвуком.

Джерелами інфразвуку можуть бути як природні об'єкти (море, землетрус, грозові розряди тощо), так і штучні (вибухи, автомашини, верстати та ін.)

Інфразвук часто супроводжується чутним шумом, наприклад в автомашині, тому виникають труднощі при вимірі і дослідженні власне інфразвукових коливань.

Для інфразвуку характерне слабке поглинання різними середовищами, тому він поширюється на значну відстань. Це дозволяє з розповсюдження інфразвуку в земній корі виявляти вибух на великому видаленні його від джерела, по виміряних інфразвукових хвилях прогнозувати цунамі і т. д. Так як довжина хвилі інфразвуку більше, ніж у чутних звуків, то інфразвукові хвилі сильніше діфрагіруют і проникають в приміщення, обходячи перешкоди.

16. Особливості та дія ультразвуку й інфразвуку на біологічні тканини.

Ефекти, що виникають при проходженні УЗ-хвиль через біологічні тканини:

• мікровібрації на клітинному і субклітинному рівнях;

• руйнування макромолекул;

• перебудова і пошкодження мембран, що призводить до зміни їх проникності;

• виділення тепла;

• руйнування клітин;

• освіта хімічно високоактивних іонів і вільних радикалів.

Інфразвук справляє негативний вплив на організм людини, викликаючи втому, головний біль, сонливість, роздратування, відчуття страху. Припускають, що в основі багатьох із зазначених фізіологічних ефектів лежить явище резонансу, оскільки частоти власних коливань тіла людини і його окремих частин лежать в межах 3 - 13 Гц. Наприклад, α-ритми головного мозку мають частотний інтервал 9 - 13 Гц. Частоти власних коливань тіла людини в положенні лежачи (3 - 4 Гц), стоячи (5 - 12 Гц), частоти власних коливань грудної клітки (5 - 8 Гц), черевної порожнини (3 - 4 Гц) і т. д.

17. Використання ультразвуку в медицині. Вібрації.

Ультразвук широко застосовується в медицині. Найбільш відоме застосування ультразвуку в діагностиці - ультразвукові дослідження (УЗД). Методики УЗД засновані на відображенні ультразвукових хвиль від зовнішніх і внутрішніх поверхонь різних органів людини. Комп'ютерна обробка отримуваних УЗ-сигналів дозволяє отримати на екрані зображення відображених поверхонь. УЗД застосовуються для виявлення пухлин та інших патологічних змін органів, виявлення каменів у сечовивідної системі та жовчному міхурі, вимірювання розмірів тих чи інших органів або їх частин (камер серця, ниркової лоханки). Використання ефекту Доплера при УЗД дозволяє визначати швидкості течії крові, вивчати роботу рухомих частин органів (наприклад, клапанів серця).

Первинним механізмом ультразвукової терапії є механічна та теплова дії на тканину.

У хірургії ультразвук застосовується як «ультразвуковий скальпель», тобто для розсічення як м'яких, так і кісткових тканин. Існує також метод ультразвукового зварювання кісткових тканин (ультразвуковий остеосинтез). Ультразвук застосовують для дроблення каменів у нирках, сечовивідних шляхах і жовчному міхурі.

Ультразвук малої інтенсивності застосовують у стоматології, офтальмології та інших областях медицини для мікромасажу тканинних структур, що викликає підвищення проникності клітинних мембран та активізацію процесів тканинного обміну.

Згубна дія ультразвуку на мікроорганізми використовується для стерилізації різних середовищ.

Ультразвук використовується також у фармацевтичній промисловості для створення емульсій, суспензій, аерозолів, а також для гомогенізації тканин при витяганні з них біологічно активних речовин (ферменти, токсини, вітаміни та ін).

Вібрації. У техніці механічні коливання різних конструкцій і машин отримали назву вібрацій. Вони впливають і на людину, яка стикаючись ється з вібруючими об'єктами. Цей вплив може бути як шкідливим і приводить в певних умовах до вібраційної хвороби, так і корисним, лікувальним (вібротерапія і вібромасаж).

Основні фізичні характеристики вібрацій збігаються з характеристиками механічних коливань тіл, це:

- Частота коливань або гармонійний спектр ангармонічним коливання;

- Амплітуди зміщення, швидкості і прискорення;

- Енергія і середня потужність коливань.

Крім того, для розуміння дії вібрацій на біологічний об'єкт важливо уявляти собі поширення і затухання коливань в тілі. При дослідженні цього питання використовують моделі, що складаються з інерційних мас, пружних і в'язких елементів.

Вібрації є джерелом чутних звуків, ультразвуку та інфразвуку.

У зв'язку з тим, що шум, інфразвук та вібрація є чинниками, що роблять несприятливий вплив на людину, виникає необхідність в їх гігієнічному нормуванні. З цією метою вводиться поняття допустимого рівня (ДР). Допустимі рівні залежать від різних факторів. Наприклад, ДР для шуму залежить від його спектрального складу. Для низькочастотного шуму ДР більше, ніж для високочастотного. ДР по шуму різні для житлових і виробничих приміщень, для денного і нічного часу та ін.

Нормованими параметрами постійного шуму (шуму, рівень якого мало змінюється з часом) є рівні інтенсивності, що визначаються в октавних смугах частот з середньогеометричними значеннями 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 і 8000 Гц. Нормованими параметрами непостійного шуму є еквівалентні (по енергії) рівні інтенсивності і максимальні значення рівня інтенсивності. Наприклад, для житлових приміщень в період з 7 до 23 години для вищевказаних октавних смуг частот значення ДР дорівнюють відповідно 63, 52, 45, 39, 35, 32, 30 і 28 дБ.

Нормованими параметрами постійного інфразвуку і низькочастотного шуму є рівні інтенсивності, але визначувані в інших октавних смугах частот, а саме: 2, 4, 8, 16 і 31,5 Гц. Зазвичай в якості допустимого рівня постійного інфразвуку і низькочастотного шуму для території житлової забудови приймається величина 90 дБ.

Нормованими параметрами вібрації є рівні вібрації, які визначаються в октавних смугах частот з середньогеометричними значеннями 2, 4, 8, 16, 31,5 і 63Гц. Для житлових приміщень допустимі рівні вібрації у вищевказаних смугах частот рівні відповідно - 79, 73, 67, 67, 67 і 67 дБ.