Московская государственная академия ветеринарной медицины
и биотехнологии К.И. Скрябина
Кафедра физики и биофизики
на тему:
«Ультразвук и его применение в ветеринарии»
Преподаватель:
Белановский А.С.
Москва 2005 г.
!!!Работа выполнена вручную, путем ручного набора текста без использования сканера.
При создании реферата использовались программы: MicrosoftOfficeXP:MicrosoftWordXP.
Содержание
Содержание 1
Биофизика ультразвука. 2
Получение и регистрация ультразвука 4
Взаимодействие ультразвука с веществом. 7
Применение ультразвука в ветеринарии 9
Ультразвуковая терапия 9
Ультразвуковая диагностика 10
Ультразвуковой эхо-метод. 10
Диагностика на основе эффекта Доплера 11
Заключение: 13
Литература 14
Биофизика ультразвука.
Ультразвуком принято называть упругие колебания и волны, частоты которых превышают частоты звука, воспринимаемого человеческим ухом. Такое определение сложилось исторически, но эта граница – 20 кГц – является условной, так как есть люди, воспринимающие частоты в 25 кГц, а есть те, которые не слышат звуки с частотами в 10 кГц. Поэтому официально принятая граница ультразвука не 20 кГц, а 11,12 кГц. Это нижняя граница ультразвука, а верхняя его граница обуславливается физической природой упругих волн, которые могут распространятся в среде лишь при условии, что длина волны больше средней длины свободного пробега молекул в газах или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах. Поэтому в газах верхнюю границу ультразвуковых волн определяют из приблизительного равенства длины звуковой волны и средней длины пробега молекул газа
( ≈ 10‾6), что дает частоту порядка 1 ГГц ( 109 Гц). Расстояние между атомами и молекулами в кристаллической решетке твердого тела примерно равно 10‾10. Считая, что и длина волны ультразвука такого же порядка величины, получаем частоту 1013 Гц. Упругие волны с частотами более 1 ГГц называют гиперзвуком.
Ультразвуковые волны по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона или инфразвука, и распространение ультразвука подчиняется законам общим для всех акустических волн. Это законы отражения, преломления, рассеивания и другие. Скорости распространения ультразвуковых волн примерно такие же как и скорости слышимого звука, а поэтому длины ультразвуковых волн значительно меньше. Так, при распространении в воде ( С = 1500м/с) ультразвука с частотой 1 МГц длина волны λ = 1500/106 = 1,5 ∙ 10‾3 = 1,5мм. Благодаря малой длине волны дифракция ультразвука происходит на объектах меньших размеров, чем для слышимого звука. Поэтому во многих случаях к ультразвуку можно применять законы геометрической оптики и изготавливать ультразвуковые фокусирующие системы: выпуклые и вогнутые зеркала и линзы, которые используют для получения звуковых изображений в системах звукозаписи и акустической голографии. Помимо этого, фокусировка ультразвука позволяет концентрировать звуковую энергию, получая при этом большие интенсивности.
Поглощение ультразвука в веществе, даже в воздухе, весьма значительно, что обусловлено его малой длиной волны. Однако, как и для обычного звука, затухание ультразвука определяется не только его поглощением, но т отражением на границах раздела сред, отличающихся своими акустическими сопротивлениями. Этот фактор имеет большое значение при распространении ультразвука в живых организмах, ткани которых обладают самыми различными акустическими сопротивлениями. Так как акустическое сопротивление биологических тканей в среднем в сотни раз превышает акустическое сопротивление воздуха, то на границе воздух – ткань происходит практически полное отражение ультразвука. Это создает определенные трудности при ультразвуковой терапии, так как слой воздуха всего в 0,01 мм между вибратором и кожей является непреодолимым препятствием для ультразвука. Поскольку избежать прослоек воздуха между кожей и излучателем невозможно, для заполнения имеющихся между ними неровностей используют специальные контактные вещества, которые должны удовлетворять определенным требованиям:
● иметь акустическое сопротивление близкое к сопротивлениям Кижи и излучателя
● обладать малым коэффициентом поглощения ультразвука
● иметь значительную вязкость
● хорошо смачивать кожу
● быть нетоксичными для организма
В качестве контактных веществ обычно используют вазелиновое масло, глицерин, ланолин и даже воду.
studfiles.net
Уральская государственная академия ветеринарной медицины
Кафедра физики, биофизики, математики и информатики
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по УР
____________________
Методические указания по изучению дисциплины, выполнению контрольной работы и контрольные задания
для студентов заочного факультета ветеринарного отделения специальности 111201«Ветеринария» квалификация ветеринарный врач
Троицк, 2008
ББК 22.3 я 753.08 (075)
Ш-87
УДК 53 (075)
Рецензент: кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.И. Лыкасова
Утверждено:
на заседании кафедры физики, биофизики и геофизики
протокол № 2 от 12.09.2008 года. Зав. кафедрой _____________Н.Р. Шталева
Методической комиссией заочного факультета
протокол № ________________ Председатель _______________
Декан факультета ______________
Н.Р. Шталева, Игнатьева О.Н.
Ш-87 Физика и биофизика. Методические указания по изучению дисциплины,
выполнению контрольной работы и контрольные задания. – Троицк:
УГАВМ, 2008. – 40 с.
Методические указания составлены в соответствии с действующей программой по физике и биофизике и предназначены для студентов заочного факультета ветеринарного отделения специальности 110201 «Ветеринария».
© - Уральская государственная
академия ветеринарной медицины
© Шталева Н.Р. Игнатьева О.Н.
Физика является одной из общеобразовательных дисциплин, составляющих теоретическую основу подготовки специалистов в естественнонаучных и технических областях, так как понятия и законы физики лежат в основе естествознания и техники.
Животные и растения представляют собой биологические системы, в которых протекают физические процессы – механические, тепловые, электрические, оптические. Поэтому на стыке биологии и физики возникла новая наука – биофизика, изучающая физические процессы в биологических системах, а также влияние различных физических факторов на живые организмы. Ветеринарный врач должен быть хорошо знаком как с биофизическими процессами, протекающими в организме животных и в растениях, так и с возможностями физической и электронной аппаратуры, технического оборудования, с которым они могут встретиться на производстве, в лабораториях.
Изучение физики формирует у студентов основные представления о наиболее общих свойствах и формах материи, о важнейших физических закономерностях, лежащих в основе механических, термических, электрических, магнитных, спектральных, поляризационных и других методов исследования. Студенты знакомятся с физической интерпретацией ряда биологических явлений и описанием некоторых физических методов и приборов, широко используемых в сельскохозяйственной практике и в научных исследованиях.
Цель преподавания дисциплины «Основы физики и биофизики» заключается в фундаментализации биологического образования в ветеринарном вузе, повышении его теоретического уровня за счет обобщения основных положений современной физики и биофизики, физической интерпретации ряда биологических явлений, а также рассмотрения теоретических основ применения физических и биофизических методов используемых в практике ветеринарии и научных исследованиях.
Методические указания составлены в соответствии с Государственным стандартом для специальности 111201«Ветеринария» и рабочей программой «Физика и биофизика» для соответствующей специальности, разработанной кафедрой.
studfiles.net
1
ФИЗИКА И БИОФИЗИКА
ПРИМРРПАЯ ПРОГРАММА
Рекомендуется дли подготовки специальностей:
Целью настоящей программы является составление курса "Физика и биофизика" с изложением фундаментальных физических законов, который направлен на понимание физических основ биологических законов и клинических закономерностей и их применения в ветеринарии,зоотехнии, биотехнологии и экологии.
Одной из основных задач было создание учебного пособия, соответствующего объему учебного 2-семестрового курса, излагаемого в 25 лекциях в соответствии с ГОСом.
Каждую главу - лекцию, писал специалист, имеющий экспериментальные работы и опыт чтения лекций в данном разделе. Так, главы "Термодинамика и биоэнергетика". "Гидродинамика и гемодинамика" и лекции "Свободнорадикальные явления", "Квантовые процессы" написаны доктором биологических наук Журавлевым А.И.; глава "Механика и биомеханика" - профессором Бела-новским А.С; глава "Акустика" -доцентом Олешкевич А.А.; глава "Электричество и магнетизм" -доцентом Новиковым В.Э.; глава "Оптика и спектральный анализ"-доцентом Ярошем О.Г.; главы "Ядерная и атомная физика"-профессором Прониным В.II.
Любая наука характеризуется объектом и целью исследования, используя адекватные методы как свои, так и из других наук.
Так, объектом изучения Физики являются свойства и движение материи и целью - познание их закономерностей. Цель и объект позволяют физикам применять допущения и упрощения. Например, "допустим, что вещество не имеет примесей (идеальный газ)" -и т.д.; применять методы очистки и мощных оптических, термических или электрических воздействий.
Биофизика выделилась в отдельную науку, так как ее объект -живой организм, не допускает ни допущений, ни жестких чисток, ни мощных воздействий. Достаточно, по примеру физики, сделать хотя бы одно допущение, например "допустим, что лекарство нетоксично в любых дозах", и будут решены почти все проблемы медицины.
Цель биофизики - именно познание закономерностей, процессов в живом организме, что и определяет принципиальное различие в мировоззрении и методах, применяемых физиками и биофизиками, и относит биофизику к разделу биологических наук.
Сложность написания и преподавания курса "Физика и биофизика" заключается в том. что он открывается с 1 семестра 1 курса, т.е. до того, как студенты освоят курс Высшей математики и познакомятся с биологическими и клиническими дисциплинами.
Все это приводит к необходимости решения довольно сложных задач - "творческих иллюстраций", и некоторого упрощения с сохранением научной точности и ветеринарно-биогехнологической профилизации.
Авторы выражают благодарность рецензентам: докт. бнол. наук, зав. кафедрой «Физики» Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова, профессору В. Ф. Антонову; докт. биол. наук, зав. кафедрой '(Радиобиологии» МГАВМиБ им. К. И. Скрябина Н. П. Лысенко; докт. хим. наук, зав. кафедрой «Неорганической химии» МГАВМиБ, профессору В. В. Егорову за понимание специфики курса и ценные, принятые коллективом замечания.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
(Требования к знаниям, умениям и навыкам при освоении курса "Физика и биофизика")
При освоении дисциплины студент должен получить знания:
о фундаментальных законах физики;
о физических явлениях, протекающих в тканях и клетках жи вого организма и при некоторых бпотехиологическпх процессах:
о биофизических и физических методах исследования орга низмов, клеток и тканей;
о математической обработке результатов исследований, при меняемых в физике и биофизике;
о физических основах диагностических методов, применяе мых в ветеринарии, и исследовательских - в зооинженерии;
о биофизических механизмах действия на организм и биосуб страты различных физических факторов;
о принципах дозиметрии физических факторов и дозировании физиотерапевтических процедур;
о стимулирующих и поражающих уровнях фона физических факторов в условиях сельскохозяйственного производства.
Студент должен уметь:
- целенаправленно использовать лабораторную, физиотерапев тическую, контролирующую и диагностическую аппаратуру, при меняемую в ветеринарных и научных лабораториях и на биотехно логических предприятиях;
пользоваться современной вычислительной аппаратурой для полноценной обработки результатов физических измерений;
анализировать и обобщать полученные результаты изучения биофизических свойств и делать правильные выводы для диагно стики и оптимизации биотехнологических процессов;
пользоваться научной и справочной литературой по физике и биофизике.
3. ОБЪЕМ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
| - | |||
| Общая трудоемкость дисциплины | 200 | 1 100 | 100 50 |
| Аудиторные занятия | 100 | 50 | |
| Лекции | 50 | 16 | 34 |
| Лабораторные работы (ЛР) | 50 | 34 | 16 |
| Самостоятельная работа | 100 | 50 | 50 |
| Рефераты по темам самостоятельной работы | 4 (штуки) | т | о |
| Контрольная работа | о | 1 | экзамен |
| Вид итогового контроля | зачет, экзамен | зачет | |
studfiles.net
