Dió Mihály, Kovács Norbert, Szekrényesi Csaba, Zombory Péter

Biofizika és orvostechnika alapjai

2., átdolgozott kiadás


III.7.2. Biofizikai alapok

A hallószerv adekvát ingerét valamely rezgő test (hangforrás) által kibocsátott hanghullámok képezik. A hanghullámok szokásos közege a levegő. A hangforrás rezgései sűrűsödéseket és ritkulásokat hoznak létre a levegőben, ezek a nyomásingadozások hangsebességgel (0 °C-on 332 m/s) terjednek. A belső fülben lévő mechanoreceptorok a hanghullámok mechanikai energiáját elektromos impulzusok sorozatává alakítják. A továbbított információ a hallópályán át a hallókéregbe kerül, ahol a dekódolás történik és a hangmagasság, a hangerő, valamint a hangszín alapján jellemezhető hangérzet alakul ki, továbbá megtörténik a hangforrás helyének és távolságának lokalizációja is.
A hangokat vizsgálva megkülönböztetünk objektív és szubjektív jellemzőket. Előbbi műszerrel megmérhető, számszerűsíthető paraméter, utóbbi pedig pszichofizikai színezetű, az adott egyén által tapasztalt hatás. Objektív jellemző a frekvencia és az intenzitás, szubjektív a hangmagasság és a hangosság.
A frekvencia a hanghullámok másodpercenkénti rezgésszáma. Mértékegysége a hertz (1 Hz = 1 rezgés/másodperc). Tiszta hangnak nevezzük azt a hangot, amely csak egyetlen frekvenciából áll. Az emberi beszéd sok különböző frekvenciából áll össze, melyek különböző mértékben vannak jelen egyidőben. Ez adja a hangok színezetét. A hangmagasság ennek szubjektív megfelelője. A nagyobb frekvenciájú hangokat magasabbnak, a kisebb frekvenciájút mélyebbnek érzékeljük. Az emberek többsége (kivétel az abszolút hallással rendelkező egyének csoportja) nem képes a hangok frekvenciájának felismerésére, csak egy másik hanghoz történő különbségtétellel. Egy oktávnak nevezzük azt a frekvenciatartományt, melyben a felső frekvencia az alsó duplája. Például a zenei A hang 440 Hz-es. Ennek duplája a 880 Hz szintén A hang, egy oktávval az előbbi felett. Az emberi fül számára fiatalon a 16 és 20 000 Hz között terjedő hangok hallhatók. A felső halláshatár a korral csökken: 35 éves korban kb. 15 000 Hz, de idős korban akár 5 000 Hz-re is lecsökkenhet (presbyacusis). Az alsó halláshatár alig változik.
 
III.63. ábra. Hallásromlás függése az életkortól
 
Nézzünk meg néhány fizikai jellemzőt a későbbi fogalmak megértéséhez.
A hang fizikai jellemzői: hangnyomás, hangteljesítmény, hangintenzitás és hangnyomásszint.
 
Hangnyomás: A hang terjedésekor a részecskék sűrűsödése és ritkulása egy adott pontban nyomásváltozást eredményez. Ez a nyomásingadozás igen kicsi és a légköri (sztatikus) nyomásértékekhez hozzáadódik. Jele: p [Pa].
 
a sztatikus nyomás értéke 100 000 Pa (105 Pa → 1 atm),
a beszéd nyomásingadozása 0,01–0,1 Pa,
a hallásküszöb hangnyomásértéke 20 μPa,
a fájdalomküszöb hangnyomásértéke 20Pa.
 
Hangteljesítmény: A hangforrás körüli képzett gömbfelületen időegység alatt átáramlott összes energiamennyiség. Jele: P [W].
 
Hangintenzitás: Az egységnyi felületen merőlegesen időegység alatt átáramlott energia.
Jele: I, [W/m2]. A hallásküszöb hangintenzitás-értéke:
 
Hangnyomásszint: Az akusztikában és vele kapcsolódó tudományágakban a hangintenzitás és a hangnyomás jellemzésére dB szintértéket használunk, és a viszonyítási alap a hallásküszöb-intenzitás, illetve a hangnyomás értéke.
A hangintenzitás szintértéke:
 
[dB].
 
A hangintenzitás a hangnyomás négyzetével arányos. Szintben kifejezve:
[dB].
 
A hangnyomás szintértéke:
[dB],
 
ahol a viszonyítási alap a hallásküszöb hangnyomás értéke, ha tehát hangnyomásarányokkal számolunk dB-ben, akkor a hangnyomásarányok logaritmusának húszszorosát kell vennünk.
Az azonos hangosságérzéshez tartozó hangnyomásértékeket a Fletcher–Munson-görbék mutatják. E görbék a hangosságtól és a frekvenciától egyaránt függenek.
 
III.64. ábra. Fletcher–Munson-görbék. Az egyenlő hangosságszintek görbéi
 
A különböző frekvenciájú hangokat nem egyformán hangosnak halljuk. Egy adott frekvencián a legkisebb még meghallható hang hangnyomásértéke a hallásküszöbszint. Az átlagos emberi hallás az 1–5 kHz közötti frekvenciatartományra a legérzékenyebb. Az emberi beszédhang dominánsan a 125 Hz–8 kHz tartományban van.
 

Biofizika és orvostechnika alapjai

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 096 5

Napjaink gyógyászata számos orvostechnikai eszközt használ. A könyvben ezek közül a néhány leggyakoribb és legfontosabb műszercsoport működési alapjait, használatának szempontjait és lehetőségeit mutatjuk be. Ilyen tájékozottság a diplomás egészségügyi dolgozóktól is elvárható. A könyv nyelvezete közérthető, így az oktatásban az alapozó ismeretek átadására alkalmas. Mindemellett ajánlhatjuk érdeklődő laikusok számára is. A szerzők gyakorlott oktatók, akik a területen több diplomával és gyakorlati ismeretekkel rendelkeznek és jártasok az orvostechnikai szabályozás, a kórházi felhasználás és a szervizelés területén is.

Hivatkozás: https://mersz.hu/dio-kovacs-szekrenyesi-zombory-biofizika-es-orvostechnika-alapjai//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave