Человек всегда жил
С самого рождения человек окружен звуками.
Они сопровождают нас везде: дома, на улице,
на работе. Однако наше ухо воспринимает
лишь незначительное количество звуков,
которые существуют в мире. Сейчас учеными
всего мира принято делить звуки на слышимые
и неслышимые. К числу слышимых относятся
звуки с частотой от 20 до 20 000 Гц. Эти звуки
помогают человеку в процессе адаптации
и жизни в условиях окружающей среды. Однако
есть и такие звуки, которые мы слышать
не можем. Это категория неслышимых звуков.
К таковым относятся инфразвук (звуки
с частотой 16 Гц и ниже) и ультразвук (звук
с частотой от 20 000 Гц до 1000 МГц).
Наряду
с этим современное развитие техники,
оснащение предприятий мощными и быстродвижущимися
машинами и механизмами приводит к тому,
что человек постоянно подвергается воздействию
шума все возрастающей интенсивности.
На промышленных предприятиях среди производственных
вредностей одно из ведущих мест занимает
шум и вибрация. Вредное воздействие повышенного
уровня шума на организм человека общеизвестно,
поэтому актуальность данной проблемы
очевидна. Источники интенсивного шума
и вибрации– машины и механизмы с неуравновешенными
вращающимися массами, а также технологические
установки и аппараты, в которых движение
газов и жидкостей происходит с большими
скоростями и имеет пульсирующий характер.
В результате длительного воздействия
шума нарушается нормальная деятельность
сердечно- сосудистой и нервной системы,
пищеварительных и кроветворных органов,
развивается профессиональная тугоухость,
прогрессирование которой может привести
к полной потере слуха.
В данной работе
приводятся сведения о свойствах
ультра-инфразвука, шума и вибрации,
об их влиянии на организм
человека, способов защиты от
них, а также применении
их в современной медицине.
Глава 1. Ультразвук
- Понятие и сущность ультразвука
В последнее время все
более широкое распространение
в производстве находят технологические
процессы, основанные на использовании
энергии ультразвука. Ультразвук нашел
также применение в медицине. В связи с
ростом единичных мощностей и скоростей
различных агрегатов и машин растут уровни
шума, в том числе и в ультразвуковой области
частот.
Ультразвуком
называют механические колебания
упругой среды с частотой, превышающей
верхний предел слышимости -20 кГц.
Единицей измерения уровня звукового
давления является дБ. Единицей
измерения интенсивности ультразвука
является ватт на квадратный
сантиметр (Вт/с2) Человеческое ухо не
воспринимает ультразвук, однако некоторые
животные, например, летучие мыши могут
и слышать, и издавать ультразвук. Частично
воспринимают его грызуны, кошки, собаки,
киты, дельфины. Ультразвуковые колебания
возникают при работе моторов автомобилей,
станков и ракетных двигателей.
В практике для
получения ультразвука обычно
применяют электромеханические
генераторы ультразвука, действие
которых основано на способности
некоторых материалов изменять свои
размеры под действием магнитного (магнитострикционные
генераторы) или электрического поля (пьезоэлектрические
генераторы), при этом генераторы издают
звуки высокой частоты.
Вследствие большой
частоты (малой длины волны)
ультразвук обладает особыми
свойствами. Так, подобно свету,
ультразвуковые волны могут образовывать
строго направленные пучки. Отражение
и преломление этих пучков
на границе двух сред подчиняется
законам геометрической оптики.
Он сильно поглощается газами
и слабо - жидкостями. В жидкости
под воздействием ультразвука
образуются пустоты в виде
мельчайших пузырьков с кратковременным
возрастанием давления внутри них. Кроме
того, ультразвуковые волны ускоряют протекание
процессов диффузии (взаимопроникновения
двух сред друг в друга). Ультразвуковые
волны существенно влияют на растворимость
вещества и в целом на ход химических реакций.
Эти свойства
ультразвука и особенности его
взаимодействия со средой обусловливают
его широкое техническое и
медицинское использование. Ультразвук
применяют в медицине и биологии
для эхолокации, для выявления и лечения
опухолей и некоторых дефектов в тканях
организма, в хирургии и травматологии
для рассечения мягких и костных тканей
при различных операциях, для сварки сломанных
костей, для разрушения клеток (ультразвук
большой мощности). В ультразвуковой терапии
для лечебных целей используют колебания
800-900 кГц.
1.2. Влияние ультразвука на организм человека
Ультразвук обладает
главным образом локальным действием
на организм, поскольку передается
при непосредственном контакте с ультразвуковым инструментом,
обрабатываемыми деталями или средами,
где возбуждаются ультразвуковые
колебания. Ультразвуковые колебания,
генерируемые ультразвуком низкочастотным
промышленным оборудованием, оказывают неблагоприятное
влияние на организм человека. Длительное
систематическое воздействие
ультразвука, распространяющегося воздушным
путем, вызывает изменения нервной,
сердечно-сосудистой и эндокринной систем,
слухового и вестибулярного
анализаторов. Наиболее характерным является
наличие вегетососудистой
дистонии и астенического синдрома. Степень
выраженности изменений зависит
от интенсивности и длительности воздействия
ультразвука и усиливается
при наличии в спектре высокочастотного
шума, при этом присоединяется
выраженное снижение слуха. В случае продолжения
контакта с ультразвуком
указанные расстройства приобретают более
стойкий характер. При действии локального
ультразвука возникают явления вегетативного
полиневрита рук (реже ног)
разной степени выраженности, вплоть до
развития пареза кистей и предплечий,
вегетативно-сосудистой дисфункции. Характер
изменений, возникающих
в организме под воздействием ультразвука,
зависит от дозы воздействия.
Малые дозы - уровень звука 80-90 дБ - дают
стимулирующий эффект - микромассаж,
ускорение обменных процессов. Большие
дозы – уровень звука 120 и более
дБ – дают поражающий эффект.
В поле ультразвуковых
колебаний в живых тканях ультразвук
оказывает механическое,
термическое, физико-химическое воздействие
(микромассаж клеток и тканей).
При этом активизируются обменные процессы,
повышаются иммунные свойства
организма. Ультразвук оказывает выраженное обезболивающее,
спазмолитическое, противовоспалительное
и общетонизирующее действие, стимулирует
крово- и лимфообращение, ускоряет регенеративные процессы, улучшает
трофику тканей. Время воздействия на
болевую зону 3-5 мин, а в сумме
- на несколько зон - не более 12-15 мин на
всю процедуру и не более 10-12
процедур раз в 3 месяца. Так как ультразвук
полностью отражается от
тончайших прослоек воздуха, к телу его
подводят через безвоздушные
контактные среды.
1.3. Профилактика
и лечение заболеваний, вызванных ультразвуком
Основу профилактики
неблагоприятного воздействия ультразвука
на лиц, обслуживающих
ультразвуковые установки, составляет
гигиеническое нормирование.
В соответствии с ГОСТ 12.1.01-89 "Ультразвук.
Общие требования безопасности",
"Санитарными нормами и правилами при
работе на промышленных
ультразвуковых установках" (№ 1733-77)
ограничиваются уровни звукового давления
в высокочастотной области слышимых звуков
и ультразвуков на рабочих местах
(от 80 до 110 дБ при среднегеометрических
частотах третьоктавных
полос от 12,5 до 100 кГц). Ультразвук, передающийся контактным путем,
нормируется "Санитарными нормами и
правилами при работе с оборудованием,
создающим ультразвуки, передающиеся
контактным путем на руки работающих"
№ 2282-80. Меры предупреждения неблагоприятного
действия ультразвука
на организм операторов технологических
установок, персонала лечебно-диагностических
кабинетов состоят в первую очередь в
проведении мероприятий
технического характера. К ним относятся
создание автоматизированного
ультразвукового оборудования с дистанционным управлением;
использование по возможности маломощного
оборудования, что способствует
снижению интенсивности шума и ультразвука
на рабочих местах на 20-40 дБ; размещение
оборудования в звукоизолированных помещениях
или кабинетах с
дистанционным управлением; оборудование
звукоизолирующих устройств, кожухов,
экранов из листовой стали или дюралюминия,
покрытых резиной, противошумной
мастикой и другими материалами. При проектировании ультразвуковых
установок целесообразно использовать
рабочие частоты, наиболее удаленные
от слышимого диапазона - не ниже 22 кГц.
Чтобы исключить воздействие
ультразвука при контакте с жидкими и
твердыми средами, необходимо устанавливать
систему автоматического отключения ультразвуковых преобразователей
при операциях, во время которых возможен
контакт (например, загрузка
и выгрузка материалов). Для защиты рук
от контактного действия ультразвука
рекомендуется применение специального
рабочего инструмента
с виброизолирующей рукояткой. Если по
производственным причинам невозможно снизить
уровень интенсивности шума и ультразвука
до допустимых значений, необходимо
использование средств индивидуальной
защиты -противошумов, резиновых перчаток
с хлопчатобумажной прокладкой и др.
1.4.Использование
ультразвука в промышленности и хозяйстве
Сегодня ультразвук применяется
в огромном количестве отраслей. Среди
них: медицина, геология, сталелитейная
промышленность, военная промышленность
и т.д. Чрезвычайно интенсивно ультразвук
применяется в геологии, существует
специальная наука – геофизика. С помощью
ультразвука геофизики находят залежи
ценных ископаемых и определяют глубину
их местонахождения. В металолитейной
отрасли ультразвук применяется для диагностики
состояния кристаллической решетки металла.
При «прослушивании» труб, балок у качественных
изделий получается определенный сигнал,
если же у изделия что-то отличается от
нормы (плотность, дефект конструкции),
сигнал будет другим, что и укажет инженеру
на брак.
В современной
медицине также используется
ультразвук. Например, одна из самых
распространенных процедур с
его использованием – УЗИ,
где ультразвук используется
для диагностики состояния внутренних
органов. Также применяется ультрозвуковая
физиотерапия, позволяющая ускорить регенерацию
шрамов, тканей, сращивания костей; ультразвуковая
кардиограмма, ультразвуковой остеосинтез.
Сегодня огромное распространение
получили всевозможные аппараты с использованием
ультразвуковых импульсов. И распространение
не только в промышленности, но и
хозяйстве современных россиян.
Один из самых известных аппаратов
– ультразвуковая стиральная машинка:
небольшая «таблетка», подсоединяющаяся
к сети и стирающая без моющих
средств. Такое приспособление получает
самые положительные отзывы: стирка
бесшумна экономична – аппарат требует
крайне мало вспомогательных моющих средств
и потребляет энергии меньше 50-ваттовой
лампочки, белье не только очищается, но
и дезинфицируется..
Также используются
ультразвуковые ванны, как для дезинфекции
инструментов, так и в косметических целях
– массаж ступней ног, рук, лица. Очень
эффективны ультразвуковые увлажнители
воздуха и форсунки, а также дальномеры
(во всем известных радарах скорости дорожной
полиции также используются ультразвуковые
импульсы).
Глава 2. Инфразвук
2.1. Понятие и
сущность инфразвука.
Развитие техники и
транспортных средств, совершенствование
технологических процессов и
оборудования сопровождаются увеличением
мощности и габаритов машин, что
обусловливает тенденцию повышения
низкочастотных составляющих в спектрах
и появление инфразвука, которыйявляется
сравнительно новым, не полностью изученным
фактором производственной среды.
Инфразвуком называют
акустические колебания с частотой
ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон
лежит ниже порога слышимости
и человеческое ухо не способно
воспринимать колебания указанных
частот. Производственный инфразвук
возникает за счет тех же
процессов что и шум слышимых
частот. Наибольшую интенсивность
инфразвуковых колебаний создают
машины и механизмы, имеющие
поверхности больших размеров, совершающие
низкочастотные механические колебания
(инфразвук механического происхождения)
или турбулентные потоки газов
и жидкостей (инфразвук аэродинамического
или гидродинамического происхождения).
Максимальные уровни низкочастотных
акустических колебаний от промышленных
и транспортных источников достигают
100-110 дБ.
2.2. Влияние инфразвука
на организм людей.
Исследования биологического
действия инфразвука на организм
показали, что при уровне
от 110 до 150 дБ и более он может вызывать
у людей неприятные субъективные
ощущения и многочисленные реактивные
изменения, к числу которых
следует отнести изменения в центральной
нервной, сердечно- сосудистой и
дыхательной системах, вестибулярном
анализаторе. Имеются данные о том,
что инфразвук вызывает снижение слуха
преимущественно на низких и средних
частотах. Выраженность этих изменений
зависит от уровня интенсивности
инфразвука и длительности действия фактора.
В соответствии с Гигиеническими
нормами инфразвука на рабочих местах
(№ 2274-80) по характеру спектра
инфразвук подразделяется на широкополосный
и гармонический.
Гармонический характер спектра устанавливают
в октавных полосах частот
по превышению уровня в одной полосе над
соседними не менее чем на 10 дБ. По
временным характеристикам инфразвук
подразделяется на постоянный и
непостоянный. Нормируемыми характеристиками
инфразвука на рабочих местах
являются уровни звукового давления в
децибелах в октавных полосах частот
со среднегеометрическими частотами 2,
4, 8, 16 Гц. Допустимыми
уровнями звукового давления являются
105 дБ в октавных полосах 2, 4, 8, 16 Гц и 102
дБ в октавной полосе 31,5 Гц. При этом общий
уровень звукового давления
не должен превышать 110 дБ Лин. Для непостоянного инфразвука нормируемой
характеристикой является общий уровень
звукового давления.
Инфразвук отнюдь не
является недавно открытым явлением.
В действительности органистам
он известен уже более 250 лет.
Во многих соборах и церквях
есть столь длинные органные
трубы, что они издают звук
частотой менее 20 Гц, не воспринимаемый
человеческим ухом. Но, как выяснили
британские исследователи, такой
инфразвук может вселить в
аудиторию разнообразные и не
слишком приятные чувства —
тоску, ощущение холода, беспокойство,
дрожь в позвоночнике. Люди, подвергшиеся
воздействию инфразвука, испытывают
примерно те же ощущения, что
и при посещении мест, где происходили
встречи с призраками.
Сотрудник Национальной
лаборатории физики в Англии
доктор Ричард Лорд и профессор
психологии Ричард Вайсман из Хертфордширского
университета провели довольно странный
эксперимент над аудиторией из 750 человек.
С помощью семиметровой трубы им удалось
примешать к звучанию обычных акустических
инструментов на концерте классической
музыки сверхнизкие частоты. После концерта,
слушателей попросили описать их впечатления.
"Подопытные" сообщили, что почувствовали
внезапный упадок настроения, печаль,
у некоторых по коже побежали мурашки,
у кого-то возникло тяжелое чувство страха.
Самовнушением это можно было бы объяснить
лишь отчасти. Из четырех сыгранных на
концерте произведений, инфразвук присутствовал
только в двух, при этом слушателям не
сообщали, в каких именно. "Некоторые
ученые полагают, что инфразвуковые частоты
могут присутствовать в местах, которые,
по легендам, посещают призраки, и именно
инфразвук вызывает странные впечатления,
обычно ассоциирующиеся с привидениями,
- наше исследование подтверждает эти
идеи", - заявил Вайсман.