Úvod do Sveta Vlnenia: Od Zvuku k Ultrazvuku
Zvuk je v svojej podstate každé mechanické vlnenie, ktoré vyvoláva v sluchovom orgáne zvukový vnem. Schopnosť zvuku šíriť sa závisí na vlastnostiach materiálu a frekvencii zvuku. Vo všeobecnosti, zvuk je šírenie mechanickej energie v pevných látkach, kvapalinách alebo plynoch. Pre šírenie zvuku je nevyhnutnou podmienkou pružné prostredie. V nepružnom prostredí, ako sú korok alebo plsť, sa zvuk šíri zle. Takéto látky používame ako zvukové izolanty. Zvukové vlnenie možno charakterizovať výškou, farbou, intenzitou a hlasitosťou. Výšku jednoduchého tónu udáva jeho frekvencia. Čím vyššia je frekvencia chvenia zdroja zvuku, tým má zvuk väčšiu výšku.
Frekvencia vlnenia zvuku je kľúčová pre jeho klasifikáciu. Z hľadiska počuteľnosti, teoreticky rozlišujeme zvuk takto: infrazvuk s frekvenciami pod 16 Hz, počuteľný zvuk v rozsahu od 16 Hz do 20 kHz a ultrazvuk, ktorý zahŕňa frekvencie nad 20 kHz. Ultrazvukom rozumieme mechanické kmity o frekvencii vyššej ako je frekvenčná hranica počuteľnosti ucha, t.j. vyššej než 20 kHz. Pre diagnostické účely sa však používajú frekvencie s megaHertzovými hodnotami. Mechanické vlnenie s frekvenciou vyššou ako 20 kHz sa nazýva ultrazvuk.
Ultrazvukové kmity sa pružným prostredím šíria formou vlnení. V mäkkých tkanivách a tekutinách ľudského tela sa ultrazvuk šíri formou vlnenia pozdĺžneho. Iba v kostiach sa ultrazvuk šíri tiež formou priečneho vlnenia. Každé prostredie, či už živé alebo neživé, je z akustického hľadiska charakterizované niekoľkými parametrami. Najdôležitejšími z nich sú rýchlosť šírenia ultrazvuku daným prostredím (fázová rýchlosť), akustická impedancia a útlm. Amplitúda (dB) - popisuje veľkosť zmien tlaku v nosnom prostredí zvuku a vystihuje tak hlasitosť zvuku.
Historické Milníky vo Využívaní Ultrazvuku
Objavy a výskumy v oblasti zvuku a ultrazvuku majú bohatú históriu, ktorá viedla k ich rozsiahlym aplikáciám. Už v roku 1974 Lazzaro Spallanzani provádzal experimenty s netopýry a zjistil, že v úplné tmě se orientují podle lidskému sluchu neslyšitelných zvuků. Netopýry zavřel do místnosti, v níž od podlahy do stropu natáhl velké množství nití. Když jim zalepil oči, žádný z nich nenarazil do sítě. Když jim zalepil uši, netopýři se do sítě zamotali. Bol priekopníkom echolokácie, čo je jeden zo základných princípov, na ktorých ultrazvuk funguje.
Kľúčový objav pre generovanie ultrazvuku sa udial v roku 1880, kedy bratia Pierre Curie a Jacques Curie pracovali ako laboranti na parížskej fakulte vied. Zistili, že pôsobením tlaku na kryštály, ako je kremeň, turmalín a Rochellova soľ, vznikajú na povrchu týchto materiálov elektrické náboje. Táto premena mechanickej energie na elektrickú energiu sa nazýva priamy piezoelektrický efekt, pričom „Piezo“ je odvodené z gréčtiny pre „stisnúť“. Tento jav je základom pre výrobu ultrazvukových vĺn.
Ďalší významný prínos pochádza od Francúza Paula Langevina, ktorý pracoval takmer vo všetkých oboroch fyziky a vydal cez sto vedeckých prác. Prvú prácu zameral na röntgenové žiarenie a ionizáciu plynov. V dobe prvej svetovej vojny pracoval na zariadení detekujúcom ponorky pod morskou hladinou pomocou ultrazvukových vĺn. Na svoju prácu nadviazal aj v dobe druhej svetovej vojny, čím potvrdil potenciál ultrazvuku pre technické aplikácie.
V oblasti medicíny bol priekopníkom Dr. Karl Dussik, imigrant z Československa a zubný lekár z centra Viedne. Dussik skúmal možnosť vizualizácie vnútrolebečných štruktúr a vykonávania komorových meraní pomocou ultrazvukových vĺn, pričom vychádzal z dvojrozmernej reprezentácie zoslabenia intenzity ultrazvukových vĺn prostredníctvom ľudských tkanív a tekutín. Skoro sa stal prvým lekárom, ktorý aplikoval ultrazvuk ako diagnostickú metódu u ľudských subjektov, postup, ktorý neskôr nazval „Hyperfonografia“.
Rozhodujúcim medzníkom vo vývoji ultrazvukových diagnostických metód však bolo zavedenie dvojrozmerného zobrazenia, označovaného ako zobrazenie B. Pri rozvoji medicínskeho ultrazvuku je dôležité spomenúť aj škótskeho lekára a gynekológa Profesora Iana Donalda (1910 - 1987) a škótskeho inžiniera Thomasa Grahama Browna (1933 až 2019). Brown sa preslávil najmä spoluprácou na konštrukcii prvého lekárskeho ultrazvukového prístroja spolu s pôrodníkom a konštruktérom Ianom Donaldom. V roku 1970 sa Brown stal vedeckým pracovníkom pre štúdium lekárskej fyziky a trojrozmerného zobrazovania na univerzite v Edinburghu. V roku 1973 bol Brown vymenovaný za vedúceho tímu vývoja viacplanárnych 3D skenerov v Sonicaid v Livingstonu, West Lothian. Brown vyvinul kontaktný skener, ktorý by mohol vytvárať trojrozmerný stereoskopický virtuálny obraz telesnej tkane. Nový stroj známy ako multiplanárny skener bol nakoniec vyvinutý v roku 1976 a uvedený na Stretnutí Amerického inštitútu pre ultrazvuk v medicíne v tom istom roku, pričom do výroby bol uvedený o rok neskôr v roku 1977. Placentografia B-mode bola úspešne ohlásená v roku 1966 skupinou Denver v Spojených štátoch a skupinou doktora Donalda v roku 1967. Tieto míľniky položili základ pre modernú ultrazvukovú diagnostiku.
Historie ultrazvuku
Generovanie a Šírenie Ultrazvukových Vĺn
Princíp ultrazvukovej metódy využíva skutočnosť, že pevné materiály (kovové aj nekovové) sú dobrými vodičmi zvukových vĺn. Ultrazvukové vlny vysielané do materiálu sa odrážajú od každého rozhrania a teda i od vnútorných vád. Pre generovanie ultrazvuku sa využívajú ultrazvukové generátory, ktoré sú založené na piezoelektrickom alebo magnetostrikčnom jave. Priamy i obrátený (nepriamy) piezoelektrický jav sa využíva napríklad v lekárskych sonografoch generujúcich ultrazvuk.
Ultrazvukové kmity sa šíria prostredím, pričom množstvo akustickej energie odrážanej na akustickom rozhraní je funkciou rozdielu akustických impedancií tkanív, tvoriacich toto rozhranie. V homogénnom prostredí sa ultrazvukové vlnenie šíri priamočiaro. Ak sa však dostane na rozhranie dvoch prostredí, sčasti sa odráža späť a sčasti prejde do druhého prostredia. Pre odraz UZ vĺn platí Snelliov optický zákon: uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. Hodnota akustickej impedancie je rozličná pre rôzne hmoty, pričom rozdiely akustickej impedancie rozličných štruktúr na hlave a v hlave sú zdrojom echa. Reflexné echo (ozvena) - možno zachytiť a graficky znázorniť.
Ultrazvukové vlnenie sa šíri priamočiaro, pričom sa môže lámať, odrážať a sústreďovať do ohniska. V tkanivách ľudského tela sa ultrazvuk šíri rýchlosťou asi 1500 m/s, zatiaľ čo kompaktnou kosťou rýchlosťou 3380 m/s. Vlnové dĺžky ultrazvuku sú omnoho menšie ako vlnové dĺžky počuteľných zvukov. Napríklad pre frekvenciu 100 kHz je vlnová dĺžka 3,4 mm. Čím vyššia je frekvencia vlnenia, tým menšie vady je možné odhaliť. Pre skúšanie sa využívajú frekvencie od 0,5 MHz do 25 MHz.
Metódy Ultrazvukového Zobrazovania v Medicíne
Na počiatku vývoja ultrazvukových diagnostických metód boli odrazy od tkanivových štruktúr spracovávané analógovo. Odraz - echo ultrazvukového signálu bol v elektroakustickom meniči premenený na elektrický signál, ktorý bol taktiež ďalej spracovaný a zobrazený. K jeho zobrazeniu bolo treba používať špeciálne obrazovky. Súčasné ultrasonografy spracúvajú zachytené signály na princípe počítačovej technológie. Analógovú časť tvorí detekčný systém, t.j. piezoelektrický menič. Nasleduje digitálny prevodník, ktorý prevedie elektrický signál do číselnej podoby, v nej je ďalej spracovaný a zobrazený. Výhoda počítačovej technológie spočíva predovšetkým v širokej možnosti programovania. Je možné naprogramovať optimálne podmienky pre jednotlivé vyšetrenia a upravovať zachytený obraz.
Jednorozmerné Zobrazenie (A-mód)
Najjednoduchším typom ultrazvukového obrazu je jednorozmerné zobrazenie A, charakterizované sledom výchyliek časovej základne osciloskopu. Poloha výchylky zodpovedá miestu odrazu, jej amplitúda množstvu odrazenej akustickej energie. Tento typ zobrazenia je používaný v oftalmológii.
Dvojrozmerné Zobrazenie (B-mód)
Rozhodujúcim medzníkom vo vývoji ultrazvukových diagnostických metód však bolo zavedenie dvojrozmerného zobrazenia, označovaného ako zobrazenie B. V súčasnosti sa využíva výhradne zobrazenie B dynamického typu s rýchlym spôsobom snímania a širokou stupnicou šedej (128-256 odtieňov). Niekedy sa dynamické systémy označujú ako systémy pracujúce v reálnom čase. Všeobecne povedané, dynamické B-zobrazenie tvorí základ ultrazvukovej diagnostiky tým, že poskytuje morfologické informácie, t.j. o tvare, uložení a veľkosti orgánov. Aj pri konštantnom nastavení akustických parametrov zobrazenia je schopnosť odrazu jednotlivých tkanív u rôznych jedincov rôzna. Súvisí to predovšetkým so somatickým typom vyšetrovaného a s útlmom ultrazvukového signálu vmezerenými tkanivami. Presná kvantitatívna metóda diferenciácie schopnosti odrazu, analogická číselnému vyjadreniu denzity tkaniva pri CT vyšetrení, v ultrasonografii zatiaľ chýba. Určitú možnosť zrovnania poskytujú histogramy schopné odraziť zvolené oblasti vyšetrení. Ide o grafické znázornenie rozložení intenzít odrazov v priereze zvolenej plochy. Znázornenie histogramu je možné len na zmrazenom obraze a dovoľuje objektívnejšie porovnať schopnosť odrazu niekoľkých zvolených oblastí daného akustického rezu vyšetrovaného tkaniva. Najväčšiu diagnostickú cenu má porovnanie histogramov rôznych oblastí tohto ultrazvukového obrazu.
Zobrazenie Pohybu (M-mód)
Pre potreby kardiologického vyšetrenia bola spracovaná metóda zobrazenia M. Pri zachytení pohybujúcej sa štruktúry A-obrazom sa na obrazovke objaví tzv. plávajúce echo, z ktorého je možné rozoznať len hranice pohybu.
Dopplerovské Metódy
Dopplerovské metódy, ako CW (continuous wave) Doppler a PW (pulsed wave) Doppler, umožňujú detekciu a meranie prietoku krvi alebo pohybu štruktúr. CW Doppler vysiela nepretržite UZ vlnenie do vyšetrovanej oblasti a detekuje frekvenčne posunutý signál. Z toho dôvodu sondy musia obsahovať dva elektroakustické meniče - vysielač + prijímač. Vzorkovací objem je pevne daný prekryvom ultrazvukového svazku vyžarovaného vysielačom a oblasti, z ktorej je prijímač schopný detekovať rozptýlené či odrazené vlnenie. PW Doppler vysiela do vyšetrovanej oblasti krátke impulzy ultrazvukového vlnenia, čo umožňuje presnejšie lokalizovať hĺbku meraného prietoku.
Harmonické Zobrazenie
Asi 20-25 % pacientov je bežným dvojrozmerným ultrazvukovým zobrazením ťažko vyšetriteľných. K dosiahnutiu hodnotiteľného obrazu je nutné výrazne zvýšiť akustický výkon vysielaných ultrazvukových impulzov a predĺžiť dobu vyšetrenia. Viditeľného zvýšenia kvality obrazu u týchto pacientov a zvýšenia kontrastného rozlíšenia u všetkých ostatných ide dosiahnuť bez aplikácie kontrastných látok, a to pomocou prirodzeného harmonického zobrazenia. Do tkaniva je vyslaný pomerne intenzívny ultrazvukový impulz o základnej frekvencii f. Prijímač však nezachycuje odrazy tejto základnej frekvencie, ale kmity harmonické s frekvenciou 2f. Tieto kmity sú ďalej odrazovo spracovávané. Energia harmonických kmitov, vznikajúcich v tkanivách, je v porovnaní s energiou vysielaného impulzu nízka. Napriek tomu obraz je ťažko interpretovateľný. Vpravo na harmonickom obraze tohto pacienta je dobre rozlíšiteľný.
Trojrozmerné a Štyrirozmerné Ultrazvukové Zobrazovanie
Všeobecnou nevýhodou všetkých zobrazovacích metód je strata jedného rozmeru, tzn. redukcia informácie pochádzajúcej z objemovej jednotky do plošného dvojrozmerného obrazu. V ultrazvukovej technike sa v poslednej dobe objavuje snaha odstrániť tento nedostatok zmenou snímanej roviny počas vlastného zobrazenia. Dosahuje sa to pohybom sondy počas snímania obrazu. Sonda sa počas snímania buď lineárne posúva, nakláňa, alebo rotuje. Technológia rekonštrukcie obrazu je obdobná ako u iných moderných tomografických metód. Trojrozmerný (3D) ultrazvuk sa objavil už pred 10 rokmi ako nová možnosť ultrazvukového zobrazenia. Prostredníctvom série dvojrozmerných (2D) obrázkov je vytváraný 3D obrázok.
Nevýhodou systémov 3D-zobrazení je príliš dlhý čas, nutný k rekonštrukcii zvoleného obrazu. V súčasnej dobe sa vyvíjajú systémy trojrozmerného zobrazenia pracujúce v reálnom čase. Používa sa pre ne označenie 4D-zobrazenia, pričom štvrtým rozmerom sa rozumie veľmi krátky časový úsek, potrebný k rekonštrukcii obrazu. 4D zobrazenie predstavuje najnovšiu technológiu, pri ktorej rýchlo snímané obrázky umožňujú vyšetrenie plodu, alebo jeho orgánov, v reálnom čase v trojrozmernom zobrazení. Toto zobrazenie bolo možné vytvoriť až v poslednej dobe, pomocou moderných počítačových technológií. Tieto sa využívajú na spracovanie veľkých objemov dát, okrem iného aj na tzv. 4D zobrazenie. Špecifický spôsob zobrazenia pridáva k trojrozmernému ešte ďalšiu dimenziu, ktorou je čas, a tým umožňuje sledovať pohyb plodu v reálnom čase.
Pomocou 4D technológie je možné pozorovať anatómiu jednotlivých orgánov v reálnom čase. Je možné detailne študovať pohyby končatín plodu, mimiku tváre, srdcovú činnosť. Je nevyhnutné zdôrazniť, že 3D technológia nenahradzuje klasické 2D zobrazenie, ale dopĺňa ho. Na diagnostické ciele v neurológii sa používa ultrazvuk vo frekvenčnom spektre 1-6 MHz, najvhodnejšie vo frekvencii 2 MHz. Podľa ultrazvuku možno určiť polohu určitých intrakraniálnych štruktúr. Echoencefalografia je vyšetrovacia metóda, pri ktorej sa využíva fyzikálny princíp: ultrazvukové vlny prebiehajú rovnakou rýchlosťou rôznymi vrstvami, na rozhraní dvoch vrstiev rôznej hustoty strácajú energiu, časť sa odráža a časť pokračuje ďalej. Množstvo odrazenej energie závisí od akustickej impedancie danej hustotou hmoty a rýchlosťou vedenia ultrazvuku hmotou.
Ultrazvuk v Nedeštruktívnom Testovaní Materiálov (NDT)
Ultrazvuková metóda patrí medzi nedeštruktívne testovanie (NDT). Táto metóda je objemová, čo znamená, že je schopná odhaliť vnútorné objemové chyby materiálu, ako sú bubliny, póry, a aj plošné chyby trhlín a podobne. Ultrazvukové skúšky využívajú zákonitosti prechodu ultrazvukových vĺn (lom, odraz, absorpcia, transformácia) pre detekciu chýb v skúšanom materiály.
Táto metóda je využívaná predovšetkým pre skúšanie tvárnených polotovarov (plechov, výkovkov, tyčí, …), zvarov a odliatkov. Uplatňuje sa však významne i pri skúšaní rôznych typov nekovových materiálov, ako sú niektoré typy plastov a kompozitov. Okrem vnútorných vád typu trhlín, dvojitostí, dutín a podobne je možné zisťovať i vady povrchové. Medzi výhody tejto techniky patrí možnosť vygenerovať meniteľný uhol zväzku iba jednou sondou a tým pokryť omnoho väčšiu oblasť skúšaného predmetu bez posuvu sondy. Medzi ďalšie výhody patrí napríklad okamžité zobrazenie výsledkov skúšky a možnosť automatizácie procesu kontroly, predovšetkým u polotovarov jednoduchého tvaru (rúrky, plechy, tyče a pod.).
Širokospektrálne Praktické Využitie Ultrazvuku
Ultrazvuk sa v praktickom živote využíva pre svoje významné vlastnosti rôznymi spôsobmi. Niektoré zvieratá môžu vnímať aj ultrazvuk, napríklad pes počuje ultrazvukovú píšťalku. Niektoré zvieratá majú vlastné ultrazvukové zariadenie.
Lodný Sonar a Meranie Hĺbok
Ultrazvuk sa využíva v množstve odborov vedy a techniky. Jeho malá vsiakateľnosť vo vode umožňuje veľmi rýchlo a pohotovo merať napríklad hĺbky morí, tzv. metódou ozveny ultrazvuku. Zdroj ultrazvuku upevnený na lodi pod vodnou hladinou vysiela veľmi krátke ultrazvukové impulzy, ktoré sa po odraze od dna mora vracajú a účinkujú na prijímač ultrazvuku. Ak medzi vysielaním a zachytením ozveny ultrazvukového signálu uplynul čas a rýchlosť zvuku vo vode je delta v, potom hĺbku mora určuje vzorec h = 0,5 * v * delta t. Na odraze ultrazvuku je založený lodný sonar. Sonarom sa meria hĺbka mora, na určovanie polohy ľadovcov, ťahu rýb a podobne. Ponorky sa pomocou sonaru pri potopení vo veľkých hĺbkach orientujú, funguje na podobnom princípe ako pri ultrazvuku, ktorý sa používa na vyšetrenie pacientov v zdravotníctve.
Priemyselné a Chemické Aplikácie
Pri ultrazvukovej defektoskopii sa ultrazvuk využíva na odhaľovanie skrytých puklín, dutín, trhlín v materiáloch. Ultrazvuk sa používa takisto v lekárstve na snímanie pacientov. Ultrazvukové vlny sa odrazia od vnútorností človeka a vrátia sa späť a tým vytvárajú obraz na monitore. Čím dlhšie trvá ultrazvukovej vlne, kým sa vráti, tým ďalej sa nachádza prekážka, od ktorej sa odrazila. Z tohto posunu času dokáže prístroj presne zobraziť tvary vnútorností.
Intenzita ultrazvukových vĺn je v podstate väčšia ako intenzita počuteľného zvuku. Pri prechode ultrazvukovej vlny prostredím nastáva tlaková zmena väčšia ako 105 Pa. Ultrazvukom je možné prenášať energiu, a tak časticiam prostredia udeľovať značné zrýchlenie. Z tohto dôvodu sa môže ultrazvuk používať na tvorbu emulzií (zmieňanie nezlučiteľných častíc ako voda a olej), na urýchlenie rozpúšťania častíc. Tento spôsob čistenia sa využíva v zlatníctve na čistenie šperkov alebo v optike na čistenie skiel, na urýchľovanie chemických reakcií, na urýchlenie procesov založených na vnikání kvapaliny do pórovitej látky (farbenie látok). Rýchle zmeny tlaku v kvapalinách, ktorými sa ultrazvuk šíri, vyvolávajú kmitavý pohyb častíc, ktoré sa v nich vznášajú. Ultrazvuk sa dá týmto spôsobom podporovať homogenizáciou heterogénnych sústav, t.j. vytvárať veľmi jemné disperzné (rozptýlené) sústavy, akými sú suspenzia, emulzia, pena, koloidné roztoky. Ultrazvuk účinkuje i na väčšie molekuly a podporuje ich chemickú reakciu. Využívaním tohto účinku sa zaoberá odbor chémie, ktorý sa nazýva fonochémia.
Ultrazvukom sa však aj spájajú drobné telieska, ktoré obsahuje vzduch a plyn (častice prachu a dymu) do väčších celkov, a tie potom klesajú k zemi. Ultrazvuk odstraňuje ťažkosti pri spájkovaní niektorých kovov, napríklad hliníka, pretože odstraňuje z hliníka zoxidovanú povrchovú vrstvu oxidu hlinitého, a tým umožňuje dokonalý kontakt kovu so spájkovačkou. Ultrazvukové vlny pri vhodnej voľbe ožarovanej doby dokonca podporujú klíčenie a rast poľnohospodárskych plodín. Na živočíchy naopak ultrazvuk pôsobí nepriaznivo najmä pri veľkej intenzite.
Infrazvuk: Tichý Fenomén s Výraznými Účinkami
Aby sme si mohli vysvetliť, čo to infrazvuk a ultrazvuk je, musíme si povedať niečo o tom, čo to je zvuk. Mechanické vlnenie s frekvenciou nižšej, akú je naše ucho schopné zachytiť, sa nazýva infrazvuk. Počuteľné zvukové vlnenie má frekvenciu od 16 Hz do 20 000 Hz.
Zdroje Infrazvuku
Infrazvukom sú predovšetkým otrasy a záchvevy pôdy. Dopravné prostriedky s veľkou hmotnosťou vyvolávajú kmity pôdy a budov v rozpätí 1 - 10 Hz. Zemetrasenie spôsobuje kmity nižšie ako 1 Hz. Zdroje nízkofrekvenčných zvukov sú aj v motorových rušňoch, kde sa vyskytujú veľké kmitajúce plochy a objemy. V elektrických rušňoch sú aj vetracie zariadenia, klimatizácia a vozidlové kmity, ktoré spôsobujú infrazvuk. Zdrojmi infrazvuku v prírode sú zemetrasenia, erupcie vulkánov, víchrice, vetry, búrky, vodopády, morský príboj. Z technických prostriedkov sú to napríklad motory lietadiel (dokážu vybudiť rezonancie priestorov medzi blokmi domov), najčastejšími zdrojmi infrazvuku sú točivé vibrujúce stroje, ktoré vyvolávajú rezonanciu miestnosti, hál, v ktorých sú umiestnené (napr. ventilátory, kompresory), turbíny, pohybujúce sa dopravné prostriedky, lietadlá, vykurovacie a klimatizačné zariadenia, priemyselné pracoviská a iné. Vo vlakoch styk kolesa a koľajnice je tiež zdrojom infrazvuku.
Vplyv Infrazvuku na Živé Organizmy
Lekárska veda stanovila, že ľudské telo vníma nízke frekvencie len pri pomerne vysokých amplitúdach hladiny akustického tlaku. Tieto amplitúdy rapídne stúpajú s klesajúcou frekvenciou, napríklad z približne 65 dB pri 32 Hz na 92 dB pri 16 Hz, na 100 dB pri 3 Hz a až na 140 dB pri 1 Hz. Zvuk a teda aj infrazvuk sa vo vzduchu šíri pozdĺžnymi vlnami. Vlnová dĺžka infrazvuku sa pohybuje v rozmedzí od 17 m (pri 20 Hz) až do 170 m (pri 2 Hz).
Zvuk vo frekvenčnom rozsahu od 10 Hz do 75 Hz môže vyvolať rezonančné frekvencie brucha, hrudníka a hrdla. Vibrácie hrudnej steny môžu zasahovať respiračnú aktivitu. Infrazvuk podľa doterajších lekárskych výskumov svojimi účinkami najviac ovplyvňuje práve činnosť srdca a žalúdka. Zníženie bdelosti počas doby vystavenia vplyvu infrazvuku sa pozorovalo prostredníctvom zmien EEG, tlaku krvi, dýchania, hormonálnej produkcie a srdcovej aktivity.
Infrazvuk predstavuje vážny rizikový faktor najmä pre človeka. Zvlášť nebezpečné sú infrazvuky (vibrácie) s frekvenciou 7 - 8 Hz, pri ktorých rezonujú tkanivá a mechanicky sa poškodzujú najmä bunky vo svaloch a v nervovom tkanive. Hygienické normy obmedzujú, až zakazujú prácu mladistvých a žien v takomto prostredí. Na infrazvuk sú zvlášť citliví aj reumatici. Ďalšie účinky infrazvuku sa prejavujú ako pulzovanie v hlave a úplne znemožňujú akúkoľvek intelektuálnu prácu. Aj pri pomerne nízkych intenzitách vyvoláva u živých organizmov únavu, podráždenie, závrate, aj zvracanie. Spôsobuje závraty, pocity panického strachu a pri frekvencii 7 Hz dokonca smrť. Teda infrazvuky s veľmi vysokou energiou môžu zabíjať ľudí i živočíchy na väčšie vzdialenosti.
Historie ultrazvuku
Možnosti zachytávať zvukové kmity rôznej frekvencie majú jednotlivé zvieratá odlišné od ľudí, čo vyplýva z rozdielu stavby sluchového ústrojenstva. Naopak holuby dokážu počuť zvuky veľmi nízkych frekvencií, v infrazvukovom pásme 0,1 až 16 Hz. Pomocou tejto schopnosti dokážu registrovať vlny blížiaceho sa zemetrasenia. Slony komunikujú pomocou infrazvuku až do vzdialenosti 15 km. Podobne mnohé vtáky a morské zvieratá majú špeciálnu schopnosť zachytiť infrazvukové kmity, tzv. „hlas mora“, ktoré predchádzajú búrkam. Značne citlivé sú na ne medúzy, ktoré niekoľko hodín pred búrkou odplávajú od brehu a morské blchy, ktoré vylezú na súš. Niektoré veľryby dokonca pomocou infrazvukových kmitov lovia korisť tak, že ju dokážu omráčiť pomocou nepočuteľných zvukov. Ryby počujú len infrazvuk. O ich príjme a spracovaní zvuku toho veľa nevieme. V každom prípade, naše bežné zvuky nepočujú - ak sa vám to zdá - tak potom reagujú na vlnenie, ale náš rozhovor určite nepočujú. Slony na dorozumievanie využívajú tóny s frekvenciou nižšou ako 16 Hz, tzv. infrazvuk, ktorý je takisto nepočuteľný pre ľudské ucho.
Zaujímavosti o Infrazvuku
Vzhľadom na to, že frekvencie vlastných kmitov budov a ich častí ležia často v oblasti frekvencie infrazvukových vĺn, môžu tieto kmity vyvolať nebezpečné rezonančné javy. Infrazvukové vlny je možné registrovať a zmerať pomocou seizmografu. Seizmografy sú prístroje na meranie seizmických vĺn vznikajúcich pri zemetraseniach. Trúbenie na lastúru sa aj v našich krajoch v stredoveku používalo k odvráteniu búrky. Trúbenie na lastúru skutočne vydáva nám nepočuteľný tón (infrazvuk), ktorý dokáže rozvibrovať jemné kvapky vody v mrakoch a tým spustiť dážď skôr, ako zasiahne polia a zničí úrodu.
tags: #fyzikalny #princip #ultrazvuk