ПРАКТИКУМ З БЮРЕОЛОГІЇ

1.6.1. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 "Дослідження пружних властивостей біологічних тканин"

Мета роботи: а) одержати діаграми розтягу (для воло­сини) і стиснення (для кістки чи дерев'яного зразка) та ви­значити основні показники пружних властивостей тканин (модуль Юнга, межу міцності, залишкову деформацію); б) дослідити в'язко-пружні властивості біологічних тканин (текучість матеріалу).

Контрольні питання для підготовки до лабораторної

роботи

1. Поняття про деформацію. Види деформацій. Закон Гука. Модуль Юнга. Коефіцієнт Пуассона.

2. Діаграма розтягу (стиснення), її основні зони і характеристичні точки.

3. Пружні властивості деяких біологічних тканин (колагену, елас­тину, кістки, стінки кровоносних судин).

4. В'язко-пружні властивості біологічних тканин. Реологічні моде­лі. Повзучість (текучість) матеріалу. Релаксація напруження.

Додаткова література

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1996.-Гл. 10, с. 173-183.

2. Владимиров Ю.А. и др. Биофизика. - М.: Медицина, 1988 - Гл. 10.

3. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1987. - Гл. 10, с. 192-200.

4. Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. - М.: Высшая школа, 1987.-С. 111-115.

Додаткові теоретичні відомості

Діаграма деформації являє собою графічне зображення експериментальної залежності напруження в зразку від йо­го відносної деформації. Як відомо, величина напруження а характеризує силу F, що діє на одиницю площі поперечного перерізу зразка (σ = F/S), а деформація розтягу або стис­нення оцінюється по абсолютній (Δl= l-l₀) або відносній (ε = = Δl/l₀) зміні довжини зразка. Для незначної лінійної деформації (Δl/l₀<< 1) виконується закон Гука: напружен­ня, яке виникло в зразку, прямо пропорційне відносній зміні його довжини (σ= Е -ε). Величина Е в цьому виразі нази­вається модулем Юнга. Він є однією з найважливіших ха­рактеристик пружних властивостей матеріалу і залежить від його природи.

Діаграми деформації біологічних тканин суттєво відрізняються від подібних діаграм для металевих зразків. Існують два типи діаграм, які схематично приведені на мал. 1.34. Для ряду зразків (колаген, волосина, кістка, шкіра) при збільшенні деформацій їх жорсткість змен­шується (див. мал. 1.34а). Межа пружних деформацій по­рядку 5%, після чого матеріал починає "текти" без помітного збільшення напруження в зразку.

Мал. 1.34. Діаграми деформації.

Для інших зразків їх жорсткість при розтязі різко збіль­шується (еластин, м'яз, стінка судини, мал. 1.34б), такий характер спостерігається аж до руйнування зразка. Руйну­вання зразка може відбутися при видовженні зразка більше ніж в два рази (для еластіну) або на 15-20% (для судини). Зона текучості на таких діаграмах проявляється слабко. Діаграми деформацій, отримані в діапазоні фізіологічних змін довжин, як правило, нелінійні. В цьому випадку мо­дуль Юнга Е, як характеристика пружних властивостей, може використовуватися тільки в діапазоні дуже малих де­формацій, для яких можна вважати справедливим закон Гука (σ= Е -ε). В фізіологічному діапазоні зміни довжин, як правило, користуються приведений модулем Юнга (Е_пр), який є усередненою характеристикою пружних властивостей зразка:

де е_i - ефективний або тангенціальний модуль Юнга, який визначається за формулою

(1.69)

У цій формулі Δσ_i и Δε_iє відповідно зміни напруження та деформації в довільно вибраній точці на діаграмі розтягу або стиснення зразка (див. мал. 1.34).

Із формули (1.69) випливає, що модуль Юнга в певній точці діаграми є похідною dotdε та чисельно дорівнює тан­генсу кута нахилу дотичної, проведеної в цій точці. Зако­номірності зміни модуля Юнга для діаграм деформацій, які тут розглядаються, приведені пунктиром на мал. 1.34.

Залишкові деформації (ε_зал) визначаються за розміром зразка після побудови діаграми деформації і зняття наван­таження до нуля (див. тонку пунктирну лінію на мал. 1.34а).

Межа міцності (ε_mах) визначається величиною макси­мального напруження, при якому відбувається руйнування матеріалу.

Порядок виконання лабораторної роботи

Завдання 1. Зняття діаграми розтягу волосини.

1. Ознайомтесь з макетом для розтягу волосини (мал. 1.35). Волосину 2 закріплюють між двома зажимами (неру­хомим - l і рухомим - 3). За шкалою б знімають початко­вий l₀ і поточні розміри l волосини при її деформації. За ру­хомою шкалою 7 визначають величину зовнішньої сили F, яка розтягує волосину і яку можна змінювати, розтягуючи пружину 4 переміщенням штока 5. Шкала 7 проградуйована в Ньютонах.

Мал. 1.35.

2. Підготуйте таблицю 1.

3. Мікрометром виміряйте діаметр волосини. Краще ці виміри провести за допомогою мікроскопа.

4. Закріпіть волосину зажимами і запишіть початкову довжину волосини (l_о). Дані занесіть в таблицю 1.

5. Переміщуючи шток 5, збільшіть прикладену силу F. Для кожного значення сили вимірюйте довжину волосини по шкалі 6 і дані заносьте в таблицю.

Примітка. Якщо при деякій силі ¥_т неможливо виміря­ти величину l (матеріал "тече"), то необхідно зменшити си­лу натягу до нуля, інакше волосина розірветься. За­пам'ятайте величину сили F,,,.

6. Після зняття навантаження визначте залишкову де­формацію ε_зал за положенням показника на шкалі 6.

Таблиия 1. Peзvльmamu зняття діаграми розтягу волосини

Діаметр волосини J₀ = ... [мм], площа перерізу S = ... [м²], початкова довжина волосини l₀ = ... \мм\. Приведений модуль Юнга волосини: E_пр=

Завдання 2. Дослідження повзучості волосини. 1. Підготуйте таблицю 2.

Таблиця 2. Результати дослідження повзучості волосини. Початкова довжина волосини l₀ = ... [мм], F_пл = ... [Н].

2. Для різних сил F_пл1 і F_пл2 зніміть залежність ε (t). Для цього швидко розтягніть пружину до значення F_пл1 та, підтримуючи це показання, фіксуйте час по мірі подовжен­ня волосини на величину Δl, зазначену в таблиці (час фіксується через кожні 5 мм подовження волосини в про­цесі повзучості). Примітка. Знімати цю характеристику не­обхідно втрьох (один студент підтримує сталу силу, другий - визначає величину подовження, третій - час в цей мо­мент).

Аналогічні виміри зробити для другої сили F_пл2.

Завдання 3. Зняття діаграми стиснення зразка (кістки, дерева тощо).

1. Ознайомтесь з установкою для стиснення зразка. Зра­зок розміщується між двома опорами і важельною систе­мою, стискується за допомогою вантажів, які підвішуються до кінця важеля. Розміри деформації вимірюються мікро­метром за допомогою електричних контактів.

2. Підготуйте таблицю 3.

3. Занесіть в таблицю значення початкової довжини d_з, зовнішнього d_вта внутрішнього d_e діаметрів зразка.

4. Підготуйте установку для роботи (закріпіть зразок, перевірте електричний контакт ланцюга).

5. Збільшуючи навантаження на зразок, визначте за до­помогою мікрометра відповідне значення його довжини. Дані занесіть в таблицю. (Попереднє навантаження в 1 кг використовується для усунення зазорів і люфтів в уста­новці).

Таблиця 3. Результати зняття діаграми стиснення зразка.

Приведений модуль Юнга: E_пр=

6. Обробка результатів вимірювання:

а) попередньо визначте значення абсолютної зміни дов­жин волосини та кістки в [мм\ та занесіть у відповідні стовпці таблиць;

б) обчислення проводяться за наступними формулами:

(k - співвідношення плечей важеля, його значення k приве­дено на макеті),

Отримані результати перенесіть в таблицю протокола.

7. Побудуйте за даними таблиць 1, 3 діаграми деформа­цій зразків. За даними таблиці 2 побудувати криву повзу­чості для волосини.

8. Зробіть висновки за результатами досліджень (оцініть ха-рактер зв'язку між напруженням і деформацією зразків, порівняйте модулі Юнга тощо).

Оформити протокол роботи. Протокол повинен місти­ти:

- стислу теоретичну частину (основна інформація щодо елементів біореології, формули для розрахунків);

- завдання 1, 2 та 3 з таблицями та розрахунками;

- графіки та висновки.

Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

1. Визначити коефіцієнт Пуассона для м'язового волокна циліндричної форми завдовжки /о, діаметром do, вважаючи його практично нестисливим.

(Вказівка: знайти та порівняти об'єми м'яза до і після деформації при зміні розмірів ).

2. Дати якісне пояснення наведених нижче діаграм деформацій різних зразків:

а) чим відрізняються пружні властивості цих зразків?

б) чи змінюється модуль Юнга?

в) як знайти ефективні значення модуля Юнга?

г) намалювати графіки зміни ефективного модуля Юнга.

3.Яке навантаження витримає гомілкова кістка (в кг), якщо Кістку вважати полою трубкою, для якої внутрішній і зовнішній діаметри відповідно 2 та 3 см.

4. Визначити сталу релаксації напруження волосини, якщо за 1.5 хвилини напруження зменшилось на 50%.

5. Через який час напруження в м'язі зменшиться вдвічі, якщо ста­ла релаксації порядку однієї хвилини?

6. Поясніть фізичний зміст модуля Юнга.

7. У чому полягає доцільність збільшення жорсткості (регідності) стінки кровоносних судин при їх розширенні? Чому ця якість буде відсутня для інших біологічних структур (кістки, волосини, шкіри тощо)?

1.6.2. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 "Визначення коефіцієнта в'язкості"

Мета роботи: ознайомитися з методами визначення коефіцієнта в'язкості. Визначити коефіцієнт в'язкості роз­чину гліцерину.

Контрольні питання для підготовки до лабораторної

роботи

1. Стаціонарний плин рідини. Лінії та трубки струму. Рівняння неперервності струменя. Лінійна та об'ємна швидкості рідин.

2. Енергія потоку рідини. Рівняння Бернуллі. Розподілення тиску рідини при плині по трубах змінного та постійного перерізу.

3. Основні рівняння динаміки рідини. Ламінарний та турбулентний плин рідини. Плин в'язкої рідини по циліндричній трубці. Рівняння Пуазейля, Гагена-Пуазейля. Гідравлічний опір.

4. Внутрішнє тертя в реальній рідині. Формула Ньютона для сил внутрішнього тертя. Коефіцієнт в'язкості рідини (абсолютне та відносне значення).

5. Ідеальна та реальна рідини. Ньютонівська та неньютонівська рідини. В'язкість крові та її залежність від умов плину по суди­нах.

6. Способи визначення в'язкості рідини (капілярний віскозиметр, метод Стокса).

Додаткова література

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М: Выс­шая школа, 1996. - Гл. 9, с. 148-158.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1987. - Гл. 9, с. 169-180.

3. Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для меди­цинских институтов. - М.: Высшая школа, 1982. - Гл. 8, с. 91-103.

4. Ливенцев Н.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1974. - С. 56-64.

5. Ливенцев Н.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1978. - Ч. 1, с. 26-32.

6. Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным занятиям по меди-цинской и биологической физике. - М.: Высшая школа, 1987.-С. 94-102.

7. Агапов Б.Т. и др. Лабораторный практикум по физике. - М.: Высшая школа, 1982.-С. 121-126.

Додаткові теоретичні відомості

Сукупність методів, які використовуються для вимірю­вання коефіцієнта в'язкості, називають віскозиметрією, а прилади, які застосовуються для цієї мети, віскозиметрами. Коефіцієнти в'язкості, значення яких лежать у межах 10^-5-10⁴ Па *с, визначаються за допомогою капілярних віскози­метрів.

Капілярний метод базується на використанні формули Гагена-Пуазейля, згідно з якою об'єм рідини У, що протікає за час t через капіляр довжиною / та радіусом R при наяв­ності перепаду тиску АР на кінцях капіляра, дорівнює:

Для вертикального капіляра перепад тиску зумовлений гідростатичним тиском стовпа рідини висотою h, тобто

де ρ - густина рідини .

За цими формулами знаходять в'язкість рідини

Враховуючи, що величини V, l, R та h є сталими для да­ного капіляра, та вводячи сталу віскозиметра

можна визначити значення в'язкості

Час протікання досліджуваної рідини через даний капі­ляр залежить від його параметрів, густини та в'язкості ріди­ни. Вимірюючи цей час для протікання однакових об'ємів досліджуваної (t_x) та еталонної рідин, отримаємо фор­мули, які дозволяють визначити значення відносного та абсолютного коефіцієнтів в'язкості досліджуваної рідини:

- абсолютні похибки для абсолютного та відносного коефіцієнтів в'язкості

Кінцевий результат подати у вигляді:

Завдання 3. Визначення коефіцієнта в'язкості рідини за допомогою віскозиметра ВК-4.

1. Віскозиметр ВК-4 являє собою капілярний віскози­метр для визначення коефіцієнта в'язкості крові. Із форму­ли Гагена-Пуазейля, яка описує плин в'язкої рідини по циліндричній трубі, виходить, що за однакових умов плину за один і той же час об'єм речовини V, який протікає через цю трубу, обернено пропорційний в'язкості рідини:

Величину об'єму V можна оцінити по довжині запов­нення капіляру L за час плину: . Отже, відношення в'язкостей рідин, об'єми яких протікають за певний час, буде дорівнювати відношенню об'ємів або довжин

Таким чином, вимірявши L та L_em, можна визначити відносну в'язкість досліджуваної рідини

(1.72)

Знаючи в'язкість еталонної рідини (води) при температурі досліду, можна легко одержати абсолютне значення в'язкості досліджуваної рідини.

2. Ознайомитися з будовою віскозиметра ВК-4 (мал. 1.37).

Віскозиметр ВК-4 складається з двох градуйованих капілярних піпеток l і 2, закріплених на загальній підставці. Після того як в піпетку l набрано води, яка слу­жить еталонною рідиною, кран 3 на піпетці l закривають, що дозволяє набрати досліджувану рідину (кров) в піпетку 2, не змінюючи рівень води в піпетці l. Обидві піпетки

з'єднані трійником 4, від якого відходить гумова трубка 5 з наконечником 6.

Мал. 1.37.

3. Виконати такі процедури для визначення коефіцієнта відносної та абсолютної в'язкості:

а) промити капіляри спиртом і просушити за допомо­гою груші;

б) відкрити кран 3 і, витягуючи повітря через наконеч­ник 6 за допомогою шприца, набрати дистильовану воду в піпетку 1 до позначки "0";

в) при закритому крані 3 таким же чином набрати досліджувану рідину в піпетку 2 до позначки "0";

г) відкривши кран 3, втягувати повітря через наконеч­ник б до того часу, поки рівень досліджуваної речовини в піпетці 2 не дійде до позначки , вода при цьому досягає в піпетці 7 другої позначки (L_ет). Як видно із фор­мули (1.72), відносний коефіцієнт в'язкості досліджуваної рідини за цих умов чисельно дорівнює шляху, пройденому водою, тобто L_ет.

4. Оформіть протокол лабораторної роботи. Він по­винен містити: а) стислу теоретичну частину, яка пояснює фізичну сутність капілярної віскозиметрії; б) таблиці експе­риментальних вимірів; в) результати обробки даних і роз­рахунок похибок вимірів.

Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

1. Чим обумовлена в'язкість рідини та від яких параметрів вона залежить?

2. Що таке ідеальна, ньютонівська та неньютонівська рідини?

3. Що таке градієнт швидкості? В яких одиницях він вимірюється?

4. Дайте визначення коефіцієнта в'язкості та вкажіть одиниці його виміру.

5. У чому полягає різниця між стаціонарним і нестаціонарним плином рідин, ламінарним та турбулентним плином?

6. Що таке число Рейнольдса та який його фізичний зміст?

7. У чому полягає фізичний зміст рівняння неперервності струменя, рівняння Бернуллі?

8. Від яких параметрів залежить в'язкість крові?

9. Як пов'язані між собою об'ємна та лінійна швидкості плину рідин?

10. Визначити об'ємну та лінійну швидкості плину рідин, якщо діаметр судини 3 см, відносна в'язкість рідини дорівнює 2, густина 1000 кг/м³, число Рейнольдса дорівнює 3000.

11. Визначити силу, що діє на 100 м² поверхні дна, якщо швидкість плину води в потоці лінійно збільшується від нуля на дні до 10 м/с на поверхі, глибина потоку 2 м .

1.6.3. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 "Визначення порога чутності аудіометричним методом"

Мета роботи: дослідити спектральну чутливість вуха на порозі чутності, ознайомитися з роботою клінічного аудіометра.

Контрольні питання до лабораторної роботи

1. Диференціальне рівняння незатухаючих гармонічних коливань. Зміщення, швидкість і прискорення при гармонічних коливан­нях. Зміна енергії при гармонічних коливаннях.

2. Диференціальне рівняння затухаючих гармонічних коливань. Коефіцієнт затухання. Декремент затухання.

3. Вимушені коливання. Явище механічного резонансу. Автоколи-вання.

4. Складне коливання та його гармонічний спектр.

5. Хвилі в пружному середовищі. Рівняння хвилі. Потік енергії хви­лі. Вектор Умова.

6. Об'єктивні характеристики звукової хвилі: інтенсивність (сила) звуку, частота, частотний спектр.

7. Суб'єктивні характеристики звуку: гучність, висота тону, тембр.

8. Психофізичний закон сприйняття звуку Вебера-Фехнера.

9. Ультразвук. Інфразвук.

10. Аудіометрія. Криві однакової гучності. Поріг чутності. Аудіогра-ма.

Додаткова література

1. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1996. -С. 104-147.

2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. - М.: Выс­шая школа, 1987.-Гл. 7, с. 130-150, 151-168.

3. Ремизов А.Н. Курс физики, электроники, кибернетики для медицинских институтов. - М.: Высшая школа, 1982. - Гл. 6, с. 55-82, гл. 7, с. 82-91.

4. Ливенцев Н.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1978. - 4.1, гл. 4, с. 67-81, гл. 5, с. 82-114.

5. Ливенцев Н.М. Курс физики. - М.: Высшая школа, 1974. - Гл. 3, с. 73-100, гл.4, с. 100-121.

6. Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. - М.: Высшая школа, 1987.-С. 86-89.

7. Агапов Б.Т. и др. Лабораторный практикум по физике. - М.: Высшая школа, 1982.-С. 113-119.

Додаткові теоретичні відомості

Розрізняють об'єктивні та суб'єктивні характеристики звуку. Об'єктивними характеристиками звуку, як ме­ханічної хвилі, є інтенсивність або сила звуку, частота та частотний спектр. Об'єктивні характеристики звуку мо­жуть бути виміряні відповідними приладами незалежно від людини. Зважаючи на те, що звук є об'єктом слухового сприйняття, він оцінюється людиною суб'єктивно. Суб'єктивними характеристиками звуку є: гучність звуку, висота, тембр.

Інтенсивність звуку (І) є його енергетичною характери­стикою. Вона визначається кількістю енергії (W), яка пере­носиться звуковою хвилею за одиницю часу через одиницю площі поверхні, розміщеної перпендикулярно до напряму розповсюдження хвилі:

(1.73)

У системі СІ сила звуку /, відповідно до формули (1.73), вимірюється в [Вт/м²].

Нормальне людське вухо сприймає достатньо широкий діапазон інтенсивностей звуку: при частоті v= 1000 Гц від = 10^-12 Вт/м² (поріг чутності) до =10 Вт/м² (поріг больового відчуття), тобто відношення інтенсивностей зву­ків для цих порогів становить величину 10 '. У зв'язку з цим для порівняння інтенсивностей звуку зручно ввести ло­гарифмічну шкалу рівнів інтенсивності, тобто порівнювати не інтенсивності звуку, а їх логарифми. Рівень інтенсив­ності звуку, який відповідає порогу чутності, приймають за нульовий рівень шкали. Рівень іншої інтенсивності L іншого звуку виражають через десятковий логарифм відношення І/І₀:

(1.74)

Рівень інтенсивності звуку вимірюють в Белах (Б) або децибелах (дБ). (Один Бел дорівнює десяти децибелам: 1 Б = = 10 дБ).

Перехід від шкали рівнів інтенсивності звуку до абсо­лютних значень інтенсивності звуку може бути виконаний через значення нульового рівня l₀. Так, наприклад, якщо рі­вень інтенсивності звуку дорівнює 4 Бели, тобто = 4 Бел або = 10⁴, то значення інтенсивності звуку l

дорівнює: Вт/м². Підставляючи значення l₀, одержимо значення /, яке дорівнює _.

Суб'єктивна характеристика звуку - гучність Е, яка від­повідає об'єктивній характеристиці - інтенсивності l, не піддається точному кількісному виміру. Але на основі пси­хофізичного закону Вебера-Фехнера можна дати кількісну оцінку гучності шляхом порівняння слухової чутності від двох джерел звуку (або двох різних слухових подразнень). Згідно з законом Вебера-Фехнера, рівень гучності даного звуку прямо пропорційний логарифму відношення його ін­тенсивності l до значення інтенсивності звуку l₀, який відповідає порогу чутності (при однакових частотах звуко­вих коливань), тобто:

(1.75)

де k - коефіцієнт пропорційності, який залежить від частоти гта інтенсивності звуку l .

Якщо б коефіцієнт k був сталою величиною, то з фор­мул (1.74) і (1.75) виходило б, що логарифмічна шкала рів­нів інтенсивності звуку відповідає шкалі гучності. Але сильна залежність k від частоти звуку та інтенсивності не дозволяє вимір гучності звуку звести до простого викори­стання формули (1.75).

Умовно вважають, що на частоті v = 1 кГц шкали гуч­ності та рівнів інтенсивності звуку збігаються, тобто k = 1 або

(1.76)

Одиницею шкали гучності також є Бел (Б) або децибел (дБ). Один Бел гучності відповідає зміні гучності тону час­тотою 1000 Гц при зміні інтенсивності звуку в 10 разів. Де­цибел в шкалі гучності називають також фолом. Таким чи­ном, рівень інтенсивності звуку частотою 1 кГц в децибе­лах, який виміряний за допомогою приладу, чисельно дорівнює гучності цього звуку в фонах. Гучність звуку на інших частотах можна виміряти, порівнюючи слухове відчуття досліджуваного звуку зі слуховим відчуттям звуку частотою 1 кГц. Отримані в результаті таких вимірів графіки залежності інтенсивності звуку (І) від частоти (v) при сталій гучності (Е = const) називаються кривими одна­кової гучності (мал. 1.33). На мал. 1.33 приведені чотири таких кривих, що відповідають кривим однакової гучності для нульової гучності (0 фон), для 40, 80 фон і для больово­го порогу.

Особливе значення має крива нульової гучності, тобто залежність порогу чутності від частоти звуку. Ця крива на­зивається аудіограмою. Метод дослідження гостроти слуху називається аудіометрією (аудіо - звук, метрія - вимір). Гострота слуху визначається мінімальною інтенсивністю звуку (або порогом чутності), яка сприймається вухом лю­дини. Виміри гостроти слуху показали, що у людини поро­ги чутності значно відрізняються на різних частотах. Так, порогові значення інтенсивності на частотах 1000 та 50 Гц відрізняються між собою майже в мільйон разів. Це свід­чить про значну спектральну чутливість вуха на порозі чут ності. Отже, аудіограма являє собою сукупність порогових значень інтенсивності звуку на різних частотах. Методи клінічної аудіометрії дозволяють визначити послаблення слуху у пацієнта та порівняти гостроту його слуху з нор­мою. Різниця між виміряним порогом і середньостатистич-ним порогом нормального слуху, виражена в дБ, характе­ризує втрату (послаблення) слуху.

Аудіометрія проводиться за допомогою спеціальних апаратів - аудіометрів. По характеру сигнала, за допомо­гою якого вимірюється гострота слуху, аудіометри поділяються на тональні та мовні, найкращі зразки аудіометрів об'єднують функції цих двох типів аудіометрів. При використанні тонального аудіометра гострота слуху оцінюється порогом чутності чистих тонів. При мовній аудіометрії гострота слуху визначається або порогом чут­ності мовного сигналу, або порогом розбірливості мовних звуків. Блок-схема аудіометра має такий вигляд (мал. 1.38):

Мал. 1.38.

ДС - джерело звукових сигналів, це генератор звукових частот (ЗГ) для тональних аудіометрів або мікрофон (М) (магнітофонний запис сигналу) для мовного аудіометра, де­які аудіометри крім цього містять і генератори шумів;

ПС - підсилювач звукових сигналів;

П - переривач сигналу, за допомогою якого визначають відсутність у пацієнта слухових галюцинацій;

AT'- аттенюатор - пристрій, який дозволяє регулювати необхідний рівень сигналу; цей блок може включати вимірювач рівня сигналу (ВР) в дБ або в Вт/м²;

ВЗ - випромінювач звуку, він може бути декількох типів: головні телефони або навушники (7) для повітряної провідності або спеціальний вібратор (В) - для кісткової провідності (кістковий телефон, аналогічний пристрою, який використовується в слухових апаратах).

Сучасні аудіометри мають напівавтоматичний запис аудіограми, який ведеться безперервно на бланку. В процесі дослідження автоматично змінюються частота та інтенсив­ність сигналу, пацієнт замикає кнопку для порогових зна­чень, а друкувальний пристрій (або самописець) позначає його на бланку аудіограми.

Порядок виконання лабораторної роботи

Завдання 1. Зняти аудіограму за допомогою лабора­торного аудіометра.

1. Ознайомитися з будовою лабораторного аудіометра. Основу його становить звуковий генератор з фіксованими частотами: 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Один із регуляторів інтенсивності звуку дозволяє змінювати її зна­чення дискретно з кроком 10 дБ, а інший плавно в межах від 0 до 10 дБ. До аудіометра підключаються телефони та блок живлення від мережі, який забезпечує подачу напруги 9-125.

2. Включити аудіометр в мережу і прикласти один із навушників до вуха.

3. Перемикач частот встановити в положення 1000 Гц.

4. Ручку дискретного регулювання інтенсивності вста­новити в положення, при якому з'являється слухове від­чуття.

5. Встановити ручку плавного регулювання інтенсив­ності звуку в положення, при якому слухове відчуття зни­кає. Зафіксувати положення перемикачів інтенсивності зву­ку, при якому ще чутно звук в телефоні. Дані з порогової інтенсивності звуку занести в таблицю.

Таблиця. Результати вимірів порогової інтенсивності

6. Згідно з отриманими даними побудувати аудіограму.

7. Аналогічні дослідження провести для іншого вуха.

Завдання 2. Знятії аудіограму на клінічному аудіометрі

АП-02.

1. Ознайомитися з будовою поліклінічного аудіометра АП-02. Аудіометр АП-02 конструктивно оформлений у ви­гляді переносного приладу (мал. 1.39).

Мал. 1.39. Аудіометр АП-02.

1 - перемикач роду робіт - вмикач телефонів повітряної провідності "В" та кісткової провідності "К".

2 - перемикач "тон-шум" телефонів повітряної провід­ності.

3 - перемикач інтенсивності маскуючого шуму.

4 - індикаторна лампочка "мережа".

5 — клавіша вмикання апарата в мережу.

6, 8 - перемикач і кнопка "переривання-подача тону". 7 - кнопка притиску бланку аудіометра.

9 - притиск для фіксування бланку аудіометра.

10 - перемикач частот.

11 - перемикач інтенсивності тону.

12 - перемикач "переговори'".

13 - лампочка відповідей пацієнта.

Визначення слухового відчуття за допомогою АП-02 здійснюється за допомогою подачі пацієнту чистих тонів різної частоти та інтенсивності. Реєстрація результатів проводиться на бланку аудіограми шляхом нанесення крап­ки в місці перетину планок, зв'язаних з перемикачем часто­ти 10 та інтенсивності звуку 11.

2. Підготувати аудіометр АП-02 до роботи, для чого необхідно:

а) перевірити заземлення;

б) встановити бланк аудіограми під притиск;

в) ручку перемикача робіт 1 перевести в положення "В";

г) ручку перемикача інтенсивності маскуючого шуму З - в положення "ні";

д) ручку перемикача "переривання-подача тону" - в напрямку стрілки;

е) увімкнути аудіометр в мережу.

3. Зняти аудіограму, використовуючи телефони повітряної провідності, для чого необхідно:

а) одягти телефони повітряної провідності. Перемикач телефонів повітряної провідності поставити в положення, при якому колір напису "тон" відповідає кольору навушни­ка з боку досліджуваного вуха. За допомогою перемикача інтенсивності тону подати через телефон чітко чутний па­цієнтом тон;

б) зменшити інтенсивність тону переміщенням ручки дискретного перемикача з інтервалом 5 дБ до того часу, по­ки пацієнт не перестане чути тон;

в) повторити 2-3 рази збільшення та зменшення інтен­сивності тону, знайти положення перемикача (мінімальну інтенсивність), при якому пацієнт ще чує звук в телефоні;

г) на місці перетину планок на бланку аудіограми по­ставити точку. Ця точка буде відповідати порогу чутності наданій частоті;

д) таким же чином провести дослідження слуху на ін­ших частотах;

е) точки, які відповідають порогам чутності на різних частотах, з'єднати лінією, в результаті чого отримаємо аудіограму для досліджуваного вуха.

Оформити протокол лабораторної роботи. В ньому повинно бути:

а) стисла теоретична частина, яка містить відомості про об'єктивні та суб'єктивні характеристики звуку й одиниці їх вимірів, психофізичний закон Вебера-Фехнера тощо; б) відомості про аудіометрію; в) таблиця експериментальних вимірів; г) результати обробки даних і графіки аудіограм; д) висновки щодо результатів досліджень.

Завдання для самостійної роботи та самоконтролю

1. Що таке звук? Які умови його розповсюдження в середовищі?

2. Вкажіть об'єктивні та суб'єктивні характеристики звуку та від­повідність між ними. Вкажіть одиниці їх вимірів.

3. В чому полягає суть психофізичного закону Вебера-Фехнера?

4. Що називається аудіометрією? Що таке аудіограма?

5. З яких основних частин складається аудіометр?

6. Що означає послаблення слуху у пацієнта в середньому на 50 дБ?

7. Два звуки частотою v- 1000 Гц відрізняються за гучністю на 2 Бели. У скільки разів відрізняються їх інтенсивності?

8. Звук частотою v — 200 Гц проходить деяку відстань в середови­щі, при цьому інтенсивність звуку зменшується від l = 10^-6 до 10^-10 Вт/м². На скільки при цьому зменшиться гучність (k = 1.25 для v=200 Гц?