Ultradźwięki - zastosowanie, bezpieczeństwo
Ultradźwięki to niesłyszalne dla człowieka fale o niskiej częstotliwości. Wykorzystywane są w między innymi w medycynie, w terapiach łagodzenia bólu czy w przypadku rehabilitacji medycznej. Czym są ultradźwięki? Jakie jest jeszcze ich zastosowanie? Czy ultradźwięki są bezpieczne dla ludzi? Sprawdź!
1. Czym są ultradźwięki?
Ultradźwięki (naddźwięki) to fale mechaniczne, sprężyste, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby mógł je usłyszeć człowiek - wynosi od około 20 kHz (górna granica słyszalności przez człowieka) do 10 GHz (częstotliwość hiperdźwięków).
Rewolucję technologii ultradźwiękowej zapoczątkowało odkrycie efektu piezoelektrycznego w 1880 roku. Została po raz pierwszy zastosowana na statkach do wykrywania głębokości, a także w metalurgii do identyfikacji pęknięć. Dopiero w następnych latach doceniono ich medyczne zastosowanie.
Ultradźwięki rozchodzą się w gazach, cieczach i ciałach stałych. Określane są potocznie jako "piski" - tak wysokie, że ich nie właściwie słychać. W środowisku naturalnym ultradźwięki wytwarzane są przez niektóre zwierzęta, takie jak:
- nietoperze;
- szczury;
- wieloryby;
- delfiny;
- psy.
Wymienione zwierzęta wykorzystują emisję ultradźwięków do echolokacji, ponieważ zakres ich słyszalności wynosi niekiedy nawet 40 kHz.
Istnieją również sztuczne metody wytwarzania ultradźwięków. Są to metody:
- termiczne;
- mechaniczne;
- optyczne;
- odwrócenie efektu piezoelektrycznego;
- magnetostrykcja.
2. Jakie jest zastosowanie ultradźwięków?
Obecnie ultradźwięki mają zastosowanie przede wszystkim w medycynie, m.in. dzięki obrazowaniu ultradźwiękowemu, stosowanemu od ponad pięćdziesięciu lat. Małe długości fal pozwalają na uzyskiwanie dokładnych obrazów narządów wewnętrznych.
Ultradźwięki są używane również do interwencji w czasie znieczulenia miejscowego oraz podania leków przeciwbólowych - dzięki ultradźwiękom lekarz może dokładnie zobaczyć cel igły i prawidłowo wstrzyknąć preparat.
Ultradźwięki używane są też w stomatologii do tzw. skalingu - ultradźwiękowego usuwania kamienia nazębnego i w zabiegach kosmetycznych, takich jak sonoforeza czy peeling kawitacyjny. Używane są również w rehabilitacji medycznej w zabiegach fizykoterapeutycznych.
Naddźwięki dzięki swoim właściwościom pozwalają na obserwację głębin morskich, aby odszukać obiekty zaburzone w wodzie. Znalazły zastosowanie w okrętach podwodnych.
Fale te pozwalają również na pomiar odległości za pomocą dalmierza ultradźwiękowego, w zakresie od 1 do 10 metrów. Użycie silnego źródła ultradźwięków może powodować niszczenie i rozgrzewanie niektórych materiałów, dzięki czemu mogą być używane do obróbki powierzchniowej wytwarzanych przedmiotów, stosując obróbkę ultradźwiękową.
Za pomocą ultradźwięków można prowadzić również nieniszczące badania właściwości połączeń i materiałów.
Naddźwięki mogą mieć zastosowanie także w produkcji żywności w wielu technologiach. Pozwalają zmniejszyć zużycie energii, zatrzymać więcej składników odżywczych oraz skrócić czas przygotowywania posiłków.
W latach 50. XX wieku stosowano je również w pamięciach rtęciowych w pierwszych komputerach.
3. Czy ultradźwięki są bezpieczne dla ludzi?
Używanie ultradźwięków, oprócz korzyści może nieść za sobą także skutki uboczne. Zazwyczaj wynikają one z ich nieprawidłowego użycia lub niestosowania się do przeciwwskazań.
Skutki uboczne to m.in.:
- wrzody żołądka;
- biegunka;
- ból brzucha;
- schorzenia układu krążenia;
- problemy z rozwojem układu kostnego u płodu.
Zanim skorzystamy z ultradźwięków w celach medycznych, zawsze powinniśmy poinformować lekarza o stanie swojego zdrowia i ewentualnych nieprawidłowościach.
Poziomy ultradźwięków stosowane w medycynie są zbyt niskie, aby mogły spowodować uszczerbek na zdrowiu. U osób, które zawodowo narażone są ultradźwięki przekraczające 120 dB., może dojść do uszkodzenia lub utraty słuchu.
Osoby narażone na ekspozycję powyżej 155 dB. muszą liczyć się z efektami cieplnymi, szkodliwymi dla organizmów ludzkich. Ekspozycja powyżej 180 dB. może doprowadzić nawet do zgonu.
