次声在生物医学中的研究及应用.
次声暴露对豚鼠听力影响的实验研究
次声暴露对豚鼠听力影响的实验研究3l0?中华物理医学与康复杂查201生旦箜!鲞篁塑!:!!::次声暴露对豚鼠听力影响的实验研究金娟刘静牟翔陈景藻.基础研究I摘要】目的探讨以听觉脑干反应(ABR)和畸变产物耳声发射(DPOAE)为检测指标检测次声作用后对豚鼠听觉的影响.方法暴露条件为l6Hz,90dB及l6Hz,130dB.在次声舱里暴露2h/次,1次/ld,分别于l,7,l4,21,28d后分组检测豚鼠ABR和DPOAE.结果次声暴露后,豚鼠ABR反应阈有不同程度的升高.l6Hz,90dB次声暴露l,28d组ABR听觉反应阈与对照组相比差异有统计学意义(P<0.05).16Hz,130dB次声暴露l4,2l,28d组动物ABR听觉反应阈与对照组相比差异有统计学意义(P<0.01).l6Hz,90dB次声暴露后,各时间点豚鼠DPOAE的幅值在各频率点差异无统计学意义(P>0.05).l6Hz,l30dB作用21d组和28d组DPOAE的幅值在各频率点差异有统计学意义(P<0.01).结论进一步揭示了次声对豚鼠听觉的作用机制和量效关系,为全面研究次声对听觉系统的作用效果和防护标准问题奠定了一定基础.【关键词】次声;听觉系统;听觉脑干反应;畸变产物耳声发射;豚鼠EffectsofinfrasoundOUtheauditoryfunctionofguineapigsJINJuan,LIUJin g,MUXiang,CHENJing—zao.DepartmentofPhysiotherapy,XngHospital,theFourthMilitaryMedicalUni versity,Xi’an710032,Ch inaCorrespondingauthor:CHENJing—gao,Email:***************.cn【Abstract】0bjectiveToobservetheeffectsofexposuretoinfrasoundonauditoryfunctiono fguineapigsasreflectedbythebrainstemresponse(ABR)anddistortionproductotoacoust icemission(DPOAE).Methods Seventy—twoGuineapigswereusedinthisstudy,ofthem,12servedascontro lsand60weredividedinto2experi—mentalsubgroups.ABRandDPOAEweredetectedafterexposuretoinfrasou ndstimulationat16Hz,90dBor16Hz,130dBfor2hoursadayfor1,7,14,21and28days.ResultsThethreshold ofABRafterexposedtoinfrasoundat16Hz,90dBin1dayand28dayswashigherthanthecontrols(P&l t;0.05).ThesamechangeWasobservedat16Hz,130dBon14,21and28days(P<0.O1).TheDPOAEwas notdifferentbetweentheexperi—mentalandthecontrolgroupsafterexposedtoinfrasoundwith16Hz,90dB(P >0.05),butsignificantdifferencewasobservedwith16HZ130dBinfrasoundexposureonthe21stand.28thday swhencomparedwiththecontrols(P<0.05).ConclusionExposuretoinfrasoundhassignificantimpactonau ditoryfunctionoftheguineapigs.whichisdose—dependent.【Keywords】lnfrasound;Auditorysystem;Auditorybrainstemresponse;Distortionproduct otoacousticemission;Guineapig次声是频率为0.0001～20Hz的声波,在工业,建筑业,交通运输业,军事部门及航天工业等活动中均可有次声存在.目前的研究已明确次声对生物体各系统均可产生影响….次声对听觉系统的作用效应是受关注的主要课题之一.流行病学调查显示,人暴露于一定强度次声后可以出现耳痛,耳鸣及中耳压迫感等症状.已有报道证明,一定强度的次声可对中耳,听阈,前庭功能及半规管,耳蜗,听皮质造成损伤.国内报道受次声(16Hz,135dB)作用3h的32只豚鼠中,4只鼓膜,中耳黏膜,鼓膜张肌有充血,出基金项目:军队指令性课题(O113371)作者单位:710032西安,第四军医大学西京医院理疗科通讯作者:陈景藻,Email:***************.cn血,4只豚鼠的鼓膜穿孑L或破裂,2只豚鼠的2只镫骨局部脱位,3只鼓膜出现皱褶或塌陷,失去紧张感.关于次声对听觉系统作用效应的量效关系问题,尚缺乏进一步的实验研究.本实验采用听觉脑干反应(an—ditorybrainstemresponse,ABR)和畸变产物耳声发射(distortionproductotoacousticemission,DPOAE)为评价指标,观察16Hz,90dB和16Hz,130dB次声不同时间作用后对豚鼠听觉的影响.材料与方法一,动物及分组健康成年白色豚鼠(第四军医大学实验动物中心提供)72只,体重为250～350g,雌雄不限.实验前检中华物理医学与康复杂志2007生旦箜鲞箜塑垦!:型!::!: 查豚鼠外耳道和鼓膜情况,选择外耳道无炎症,鼓膜标志清楚及耳廓反射灵敏的豚鼠,在安静的环境下分笼适应性饲养1周,温度控制在(22±2)℃的范围内,暴露于自然光条件下,给予充足的饮水,摄食.将动物随机分为12组,其中2组为对照组,每组6只.实验组共有10组,即分别用16Hz,90dB与16Hz,130dB的次声,每天作用2h,作用1,7,14,21,28d组,每组6只.二,次声压力舱系统和次声暴露次声压力舱系统由本校与中国科学院声学研究所,航天工业总公司41所合作研制.该系统体积为1.92m,由超低频信号发生器(1110B型,北京强度环境研究所),功率放大器(7101型,航天工业总公司702所),连接三个直径为50cm的电动扬声器(YD500—8XA,南京电声器材公司)组成.次声频率与声压级水平被传声器(1425型,丹麦B&K公司)接受后传至超低频信号数据采集系统分析处理后由计算机显示.实验组次声暴露条件如前述.对照组动物也置于次声舱中,每天2h,分别作用1,7,14,21,28d,但无次声输出.三,听觉电生理检测检测前豚鼠腹腔注射速眠新(吉牧防便字[1990]47号,长春农牧大学兽医研究所)腹腔内麻醉(0.8ml/kg体重)后,将动物固定于可加热的实验板上,维持豚鼠肛温在38.0～38.5℃,采用听觉电生理检测仪(Biologic,TravelerExpressE,USA)和耳声发射仪(Capella,Madsen,Danmark),在每天次声暴露2h, 分别暴露1,7,14,21,28d后,对实验组及对照组豚鼠进行听觉电生理检测.1.豚鼠ABR听觉反应阈:记录电极置于耳廓后缘皮下,参考电极置于头顶中央皮下,地电极放于鼻尖中央皮下.豚鼠ABR实验参数:单耳给声刺激,刺激声强度为10～80dB,通频带为低通3000Hz,高通100Hz,叠加1024次,分析时间为10ms,刺激声为交替短声(click),刺激频率为13次/s,以ABR Ⅲ波为基准检测反应阈,测定次声暴露后豚鼠的反应听阈.2.耳声发射的测定:检测环境噪声40dB以下,将探头放置在豚鼠外耳道外1/3处,待探头测试程序启动,显示探头放置合适后开始进行测试.取0.5,0.7,1.0,2.0,3.0,4.0,8.0kHz作为测试和分析的频率,分别是fl和l2,频率比为f2/fl=1.22,初始测试声强为65dB,55dB声压级的,叠加300次, DPOAE的幅值大于本底噪音3dB作为检出反应的判断标准.四,统计学分析311?使用SPSS10.0版统计软件对数据进行统计,数据以(元±s)表示,实验各组间差异采用一般线性模型方差分析,组间两两比较采用SNK法软件分析处理. 结果一,次声暴露对豚鼠一般状况的影响豚鼠在16Hz,90dB与16Hz,130dB次声暴露2h后由次声舱中取出,16Hz,90dB组豚鼠第1次次声暴露后表现为倦怠,全身出汗,呼吸急促,心率加快, 急于饮水及活动减少,此后继续次声暴露,上述症状逐渐减轻.16Hz,130dB组豚鼠随暴露时间的延长,上述症状逐渐加重.对照组豚鼠无明显变化,行动如常. 所有实验组和对照组豚鼠均无死亡.二,次声暴露对豚鼠ABR听觉反应阈的影响豚鼠的ABR以波Ⅲ最为明显,所以将波Ⅲ的出现作为ABR听阈的检测指标.16Hz,90dB组豚鼠次声暴露后第1天ABR听阈升高,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),此后逐渐恢复,7,14,21d组豚鼠ABR听阈较对照组略有升高,但差异无统计学意义(P>0.05);28d组豚鼠ABR听阈升高,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05).16Hz,130dB次声暴露1,7,14d组豚鼠ABR听阈较对照组略有升高,但差异无统计学意义(P>0.05).21,28d组豚鼠ABR听阈升高,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.01).见表1.三,次声暴露对豚鼠ABR波Ⅲ潜伏期的影响16Hz,90dB组次声暴露第1天ABR波Ⅲ潜伏期同对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),此后逐渐恢复,7,14,21d组豚鼠ABR波Ⅲ潜伏期较对照组略有延长,但差异无统计学意义(P>0.05).28d组与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05).16Hz, 130dB次声暴露1,7d组豚鼠ABR波Ⅲ潜伏期较对照组略有延长,但差异无统计学意义(P>0.05).14d开始ABR波Ⅲ潜伏期延长(P<0.05),21,28d组豚鼠同对照组比较差异有统计学意义(P<0.01).见表2.四,次声暴露对豚鼠DPAOE图(DP—gram)幅值与本底噪声差值的影响对照组和16Hz,90dB各时间点组次声暴露后,豚鼠各个频率本底噪声差值均未见明显改变(P> 0.05).16Hz,130dB次声暴露1,7,14d组豚鼠各个频率SNR值有下降,但差异无统计学意义(P>0.05).16Hz,130dB次声暴露21d,28d组与对照组比较,低频(0.5～2.0kHz)差异有统计学意义(P<0.01),而高频(3.0～8.0kHz)中的部分频率差异有统计学意义(P<0.05).见表3,4.312?中华物理医学与康复杂赵!生旦篁!鲞箜塑!丛型坠:!::: 表1次声暴露对ABR波Ⅲ阈值的影响(±s)对照组616Hz,90dB组616Hz,130dB组6注:与对照组比较.P<0.05,P<0.O1讨论次声是一种物理弹性机械纵波,它通过各种介质(气体,液体,固体等)的分子向四周传播,它传播远,衰减小,防护难….有关次声对听觉影响的研究发现,2～15Hz,113～115dB次声作用40min,受试者不出现暂时性听阈位移;当次声声压级水平高于137dB时,作用3min即发生1OdB暂时性听阈位移现象.次声的声压级水平与作用方式对听阈的影响较大.张术等观察了豚鼠在8Hz,125dB的次声每天暴露2h的条件下听阈及耳蜗毛细胞的变化,发现次声暴露30d的豚鼠听力降低,并出现以外毛细胞为主的损伤表现.冯勃等研究发现,将豚鼠置于8Hz,135dB次声声场中连续暴露90min,各前庭终器超微结构呈现不同程度的损伤,还发现强次声波可导致豚鼠耳蜗外毛细胞功能明显减退.强次声暴露可能同时引起豚鼠听器的毛细胞和听神经的损伤和Corti超微结构的不同程度损伤,从而引起听力学特征性改变.但关于次声暴露后豚鼠听力变化规律,听力损伤程度与声压级水平和次声暴露时间的关系尚需进一步阐明.本实验采用ABR和DPOAE为评价指标,检测次声暴露后对豚鼠听觉的影响.ABR在评价听觉和脑干通路的完整功能方面已成为常规听力学和神经学的重要检测手段之一,,广泛应用于临床.本实验发现,次声对豚鼠听力影响与次声的声压级水平有关,16Hz,90dB次声暴露对豚鼠的听力影响有一定的特点,在暴露第1天引起潜伏期延长和听阈升高,虽然与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05),但是由于潜伏期延长和听阈升高是非兴奋的表现,根据实验的一般规律,我们认为该数据是异常数据,应予以舍弃.此后随着次声作用时间的增加,即次声暴露7,14,21d,每天2h,豚鼠产生适应性,听力逐渐恢复;次声暴露28d,累积一定强度克服了适应性,又开始出现听力改变,潜伏期延长,听阈升高,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05).16Hz,130dB次声暴露,1d和7d组潜伏期延长,听阈升高,但差异无统计学意义, 系因强次声波刺激后,易产生抑制;随暴露时间延长, 实验组的14,21,28d组豚鼠的潜伏期逐渐延长,听阈升高,差异有统计学意义(P<0.O1),分析是因为累积效应所致.目前的研究认为,次声主要引起组织器官, 细胞,细胞器及生物大分子的共振反应…’.生物体各部分及结构均有一定的固有振动频带,当生物体暴露于次声场时,诱发生物体组织结构发生共振,引起细胞,分子结构发生改变,进而影响生物体内的理化过程288OOO865777592“989911“61224O8墙24669647525384842l47662871中华物理医学与康复杂志2007年5旦箜!鲞箜塑!:型:!: 和功能状况.次声对听力的损害,因共振机制而有多层次,全方位的特点.因此次声不仅能通过耳听器,还可通过生物共振机制可直接作用于中枢听觉系统.1978年Kempl14]在正常人外耳道记录到耳声发射以来,DPOAE已广泛应用于耳科学的基础和临床研究.DPOAE属波形固定的耳声发射,具有良好的频率特异性,通过DP—gram幅值可了解相对应频率处耳蜗,特别是外毛细胞的功能状态.研究表明,耳声发射反映耳蜗内主动性机械活动.当耳蜗同时受到两个不同频率的纯音作用时,由于耳蜗的非线性调制作用可使行波在基底膜上一定部位的运行发生障碍,引起一定频率能量的逆行折返,形成调制DPOAE. DPOAE能够直接反映耳蜗外毛细胞的生理功能,并具有频率特性,可用于观察耳蜗不同频率区域的功能状态Ⅲ,是一种较好的听功能检测方法.有实验证实,在外毛细胞排列紊乱,数量减少或缺失时,耳声发射反应会下降或消失,如果外毛细胞发育正常而内毛细胞的数量仅是正常数量的20%时,畸变产物耳声发射的反应幅值也将受到影响,外毛细胞的主要功能是接受来自皮质中枢的信息,对中枢传出的指令做出反应,因此外毛细胞与耳的主动性行为——耳声发射有关.也有学者观察到,豚鼠螺旋神经节内具有对次声敏感的神经元,这些神经元有较高的平均自主放电频率(115imp/s),通过细胞内注射辣根过氧化酶的方法,在螺旋神经节记录到对次声敏感的传入神经纤维,并发现这些纤维支配着耳蜗基底膜顶端90～950Ixm区域内的毛细胞,即外毛细胞.本实验DPOAE检测结果显示,16Hz,90dB组次声波暴露后, 豚鼠各个频率SNR值在各时间点均未见明显改变,豚鼠内耳毛细胞未出现损伤.16Hz,130dB次声暴露1,7,14d组豚鼠各个频率SNR值有下降.16Hz,130dB次声暴露21,28d组与对照组比差异有统计学意义(P<0.01).DPOAE在低频和中频出现明显降低,在实验28d组幅值低于本底噪音3dB,证明低频和中频区豚鼠外毛细胞受到损伤,具有典型的累积损伤效应.本实验首次利用ABR和DPOAE两个指标对次声作用后豚鼠听觉的变化进行了检测,证实了次声可以通过耳传音系统致耳蜗损伤,以及次声对豚鼠听觉作用的量效累积,为进一步研究次声的作用机制和次声卫生防护标准问题奠定了一定基础.313?参考文献陈景藻.次声的产生及生物学效应.国外医学物理医学与康复学分册,1999,19:9—14.张术,黄维国,刘顺利,等.慢性次声暴露对豚鼠听阈及耳蜗毛细胞的影响.陕西医学,1997,27:253—254.邢晓辉,陈景藻.次声刺激诱导大鼠听中枢FOS蛋白的表达.中华物理医学杂志,1998,20:165—167.赵乃坤,杜维霞,刘秀敏,等.次声对动物生物效应的研究.中华劳动卫生职业病杂志,1993,11:338.340.MohrGC,ColeJN,GuildE,eta1.Effectsoflowfrequencyandin—frasonicnoiseonman.AerospMed,1965,36:817—824.张术,黄维国,邱建华,等.慢性次声暴露对豚鼠耳蜗毛细胞听毛形态学的影响.第四军医大学,2002,23:1742—1744.冯勃,姜泗长,杨伟炎,等.强次声波对豚鼠听功能的影响.中国公共卫生,2001,17:22—23.冯勃,姜泗长,杨伟炎,等.强次声波对豚鼠Corti器超微结构的损伤.中华耳科杂志,2006,4:65.68.StapellsDR.Auditorybrainstemresponseassessmentofinfantsand children.SeminarsinHearing,1989,10:229—250.郭连生,戚以胜,唐小青,等.早产儿听神经通路的发育神经生物学特性.生物物理,1992,4:669.674.妙中启子.超低周波空气振动}二关实验研究.日本耳鼻喉科学会,1989,92:1399—1408.BatanovGV.Characteristicsofetiologyofimmediatehypersensitivity inconditionofexposuretoinfrasound.RadiatsBiolRadioecol,1995,35:78—82.OpomeBAC.Bo3珏eC1BHeH~HKO—xHMHeCKttXaKxoposBHemHecpe/ibiHaopraHHaM14Ⅱ0皿皿epaHHeroMeocTa3a.C6.Hy.rp,1988: 97.100.KempDT.Stimulatedacousticemissionsfromwithinthehumanaudi.torysystem.JAcoustSocAm,1978.64:1386—1391. 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超声与次声(解析版)
超声与次声(解析版)超声与次声（解析版）超声波和次声波是声波的两种形式，它们在不同领域有着广泛的应用。
本文将详细解析超声和次声的特点、原理以及应用，帮助读者更好地理解这两种声波。
一、超声的特点和原理超声是频率高于20kHz的声波，其特点如下：1. 高频率：超声波的频率通常在20kHz至1GHz之间，远超人耳可听到的范围。
这使得超声波具有很强的穿透力和传播能力。
2. 短波长：超声波的波长较短，能够有效地穿透和传播在其他波长下受到阻碍的介质中。
3. 方向性：超声波的传播是定向的，能够通过聚焦和反射来控制传播的方向。
4. 易于控制：超声波的传播速度较快，能够精确地测量距离和检测物体的位置。
超声波的原理基于声波在介质中的传播和反射。
当声波遇到介质的边界时，会发生反射、折射和透射现象，通过测量这些现象可以获取目标物体的位置、形状以及材料性质等信息。
二、超声的应用领域1. 医学影像学：超声在医学中应用广泛，通过超声波的传播和反射，医生可以实时观察人体内部的器官、组织和血液流动情况，辅助诊断疾病。
2. 工业检测：超声波能够穿透金属、非金属材料，用于检测和评估材料的质量、厚度、裂纹等缺陷。
在航空、汽车、建筑等领域有重要应用。
3. 水下探测：超声波在水下传播能力强，能够用于水下地质勘探、潜水器控制和海底资源勘探等。
4. 生物科学：超声波可用于生物分子的纯化、分析和检测，具有无创和非侵入性的优势。
次声的特点和原理次声是指频率低于20Hz的声波，其特点如下：1. 低频率：次声波的频率通常在1Hz至20Hz之间，远低于人耳可听到的范围。
这使得次声波在传播时会受到较大的阻尼和衰减。
2. 长波长：次声波的波长较长，传播距离短，容易在空间中发生干涉、衍射等现象。
3. 不易聚焦：次声波的传播不易聚焦，对于精确测量和定位较为困难。
4. 对颗粒物质的激发：次声波能够通过共振和激发颗粒物质，从而改变颗粒物质的结构和性质。
次声的应用领域1. 地震学：次声波可以用于地壳运动和地震活动的监测和研究，帮助科学家预测地震和提前采取防范措施。
次声在生物医学中的研究及应用
次声在生物医学中的研究及应用次声，指的是频率低于20Hz的声波。
虽然我们很难听到次声，但是它在生物医学领域中有着广泛的应用和研究。
以下是关于次声在生物医学中的研究及应用的一些内容。
1. 次声成像次声成像（Subharmonic Imaging）是利用次声信号来生成图像的技术。
次声信号是在高频声波作用下，一些物质的非线性特性产生的一个信号。
这个信号的频率是原始声波频率的1/2，因为物质只对高频信号的一半做出反应。
利用次声成像技术，可以提高超声成像的对比度和空间分辨率，从而更好地观察和诊断肿瘤等疾病。
2. 次声治疗次声治疗（Subharmonic Therapy）是利用次声信号来治疗创伤和癌症等疾病的方法。
利用次声能够穿透组织深度的特性，将高频声波转换为次声信号，使得能够直接作用于深处的组织。
次声的能量比较低，能够降低治疗时的疼痛感。
同时，次声还可以通过激活免疫系统来增强治疗效果。
3. 次声传感器次声传感器（Subharmonic Sensor）是一种新型的检测技术，能够检测生物体内的分子、细胞和其他生理信号。
它基于次声的非线性特性，能够检测微小的变化，从而更加精准地监测生物体内的变化。
次声传感器可以应用于癌症早期诊断、药物设计和生命科学研究中。
4. 次声信号分析次声信号分析（Subharmonic Signal Analysis）是一种用于分析生物体内信号的技术。
通过分析次声信号的频谱特征，可以判断生物体内的分子和细胞的状态。
利用次声信号分析技术可以实现早期诊断、监测疾病进展等。
总的来说，次声技术在生物医学领域中有着广泛的应用。
不仅能够提高诊断的准确性和疗效，还可以监测生物体内微小的变化，帮助科学家更好地了解生命的本质。
次声波的应用原理
次声波的应用原理什么是次声波次声波是一种频率较低的声波，其频率一般在20Hz以下，无法被人耳听到。
次声波具有较长的波长和较高的穿透力，在科学研究、医学诊断和工业应用等领域有广泛的应用。
次声波的生成原理次声波的生成可以通过多种方式实现，下面介绍几种常用的方法： 1. 超声波辐射：通过特定装置产生超声波，超声波在透过材料时会产生次声波。
2. 电磁感应：利用电磁感应原理产生瞬态电流，从而产生瞬态磁场，进而产生次声波。
3. 物体撞击：当物体受到冲击时，会产生机械振动，而机械振动会转化为次声波。
4. 涡旋脱落：当流体在某些特定条件下流经边界层时，在边界层振荡产生失稳，导致边界层脱落，并产生次声波。
次声波的应用次声波在多个领域得到了广泛的应用，下面介绍几个常见的应用领域。
科学研究领域1.地震学研究：次声波可以用于地震学领域的地下地震波传播研究，通过监测次声波的传播路径和速度，可以研究地壳和地幔的物理性质。
2.海洋学研究：次声波可以用于海洋学研究，通过监测次声波的传播路径和波纹状况，可以研究海洋中的生物活动、海底地质结构等。
医学诊断领域1.超声医学诊断：次声波可以用于超声医学诊断，通过捕捉次声波的回波信号，可以生成人体内部显像，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
2.微创手术导航：次声波可以用于微创手术导航，通过实时监测次声波的传播路径，可以引导手术医生准确地定位和操作。
工业应用领域1.缺陷检测：次声波可以用于工业领域的缺陷检测，通过监测次声波的传播路径和反射情况，可以检测材料内部的缺陷和损伤。
2.非破坏性测试：次声波可以用于材料的非破坏性测试，通过监测次声波的反射和衰减情况，可以评估材料的品质和性能。
结语次声波作为一种特殊的声波，具有更低的频率和更高的穿透力。
在科学研究、医学诊断和工业应用等领域有着广泛的应用。
通过了解次声波的生成原理和应用领域，我们可以更好地理解和利用次声波的特性，为相关领域的研究和应用提供支持。
次声的生物作用
ｉ ｆａ ｏ ｎ ｎ ａ ｄ ｔ ｒ ｙ ｔ ｍｓ ａ ｄ ｉ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｐ ｙ ｉｌ ｇ ｃ １ ｕ ｃ ｉ ｎ ｆ ｐ ｏ １． ｎ ａ ｄ ｔ０ ｎ ｒ ｓ ｕ ｄ ｏ ｕ ｉ ｙ ｓ ｓｅ ｎ ｔ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｓｏ ｏ ｉ ｎ ｔｏ ｓｏ ｅ ｐ ｅ ｏ ｓ ａ ｆ Ｉ ｄ ｉ ｎ，ｉ ｈ ｓ ａｓ ｉ ｔ ａ ｌｏ
很 远 。声 波波 长 越长 ， 穿透 性 就越 强 。次 声 源 有 两种 ： 自然界 次声 源 ， 如巨风 、 湍流 、 电 、 雷 地震 、 火 山等 ； 工次声 源 ， 汽车 、 船 、 炉 、 箭 、 爆 人 如 轮 锅 火 核
产 生烦躁 不安 ， 海洋 中 的水 母能 接 收 风暴 传 来 的 ８ ３Ｈｚ的次声 ， 而及 早躲避 风暴 的袭击 。 ～１ 从 邻近 工厂 的居 民常常接 收低频 噪音 的刺激 而 引起 烦躁 的情况 是众所 周知 的 。加 夫洛把 现代化
与 此有关 。
炸等 。后 者 比前 者造 成 更 大 的公 害 ， 可控 人 工 次
声 源有利 于生物 试验 。强烈 的纯粹 的次声 是难 以
获得 的 ， 常在 环 境 中 的低频 噪 音 都 是 次声 与 低 通
频 声 （Ｏ Ｏ ） ２ ～１ ０Ｈｚ 的混 杂 ， 致使 声 压 级 与频 率 之
次声波的利用
次声波是指频率低于20赫兹的声波，人类耳朵无法听到。
由于其波长较长，次声波能够远距离传播，并且在传播过程中能量损失较少。
这使得次声波在多个领域有着特殊的应用和价值。
1. 自然灾害预警：次声波可以用于预测和监测自然灾害，如台风、海啸、地震、火山爆发等。
这些自然现象往往伴随着次声波的产生。
通过检测和分析次声波，科学家和研究人员可以对即将发生的事件做出预警。
2. 军事应用：次声波在军事领域也有其独特的作用。
由于次声波能穿透建筑物和装甲，所以被考虑用于制造穿透性武器。
同时，次声波的检测设备可以用来探测地下的军事设施或正在进行的军事活动。
3. 医学领域：次声波在医学上也有应用，例如通过检测人体器官产生的次声波，可以帮助医生诊断和监测器官的工作状态。
次声波诊疗仪就是利用这一原理来检查人体器官是否正常工作的。
4. 环境监测：次声波可以用于监测环境状况，如沙尘暴、龙卷风、大气中电磁波的扰动等。
这些现象产生的次声波信号可以提供有关环境变化的有用信息。
5. 工业应用：在工业环境中，次声波可以用来监测和分析机器的状态，例如在制造过程中检测设备的振动情况，预防故障和优化生产。
6. 建筑领域：在建筑行业，次声波技术可以用来检测建筑结构的完整性，通过分析建筑物产生的次声波，可以发现潜在的结构问题。
次声波的应用及其原理
次声波的应用及其原理引言次声波是一种特殊频率范围内的声波，具有许多独特的特性和应用。
本文将介绍次声波的基本原理，并探讨它在不同领域的应用。
次声波的原理次声波是指频率低于人类可听到范围的声波，一般指20Hz以下的声波。
次声波是以空气中的压力波形式传播，通常由于一些特定的物理现象而产生。
次声波的产生原理多种多样，其中包括地震、风、火山爆发、雷电等自然现象，以及机械振动、电磁感应等人类活动所致。
次声波具有高纵波声压幅值和较长的传播距离，可以传播数十到数百公里，同时具有很低的频率和声能量含量。
次声波的应用次声波在多个领域有着广泛的应用，下面将介绍其中的一些应用。
1. 地质勘探次声波在地质勘探中起着重要的作用。
地质勘探是通过观测次声波信号来探测地下的地质构造和矿产资源。
通过分析次声波的传播路径和特征，可以推断地下地质条件和矿藏赋存状况，为矿产资源开发提供重要依据。
2. 气象预报次声波在气象学中也有着广泛的应用。
通过监测次声波信号，可以掌握大气运动和天气变化的信息。
次声波与气象现象之间存在着密切的联系，可以用于预测气象灾害的发生和时间，提前采取应对措施。
3. 工业领域次声波在工业领域有着许多应用。
例如，在船舶和海洋工程中，次声波被用来进行定位和导航；在建筑工程中，次声波被用来检测结构的安全性和稳定性；在材料研究中，次声波被用来研究材料的力学性能和质量控制。
4. 医学诊断次声波在医学诊断中也有一定的应用。
例如，通过次声波的观测，可以评估人体内部组织的弹性特性，从而帮助医生判断病变的性质和位置。
此外，次声波还可以用于检测和治疗一些疾病，如骨质疏松和癌症等。
结论次声波作为一种特殊的声波，在多个领域都有着广泛的应用。
通过对次声波的观测和分析，可以获得有关地质、气象、工业和医学等方面的重要信息，为相关领域的研究和应用提供支持。
随着技术的不断进步，次声波在未来的应用前景将会更加广阔。
次声波的应用及原理
次声波的应用及原理什么是次声波？次声波是指频率低于人类听觉范围（20Hz - 20kHz）的声波。
它们通常被定义为低于20Hz的声波，因此人类无法听到它们。
次声波的原理次声波是由振动物体产生的低频声波。
当物体振动时，它会在周围的介质中产生一个压缩波和一个稀疏波。
这些波以声速传播，形成了次声波。
次声波的产生原理有多种，包括地震活动、水下爆炸、风、机械设备运行等。
值得注意的是，次声波不仅可以在气体介质中传播，还可以在固体和液体介质中传播。
次声波的应用1. 地震监测与预警次声波在地震监测中起着重要作用。
通过监测次声波可提供关于地震活动的有用信息，包括地震的起始时间、震源位置和地震强度。
这对于地震预警和准确评估地震风险至关重要。
2. 海洋生物研究次声波在海洋生物研究中也有广泛应用。
许多海洋动物，如鲸、海豚和海狮，使用次声波进行通信、定位和觅食。
科学家们利用次声波技术可以研究这些海洋生物的行为、迁徙和种群密度等信息。
3. 土木工程次声波在土木工程方面也有重要应用。
通过分析次声波传播数据，可以评估建筑物和桥梁的结构健康状况，发现结构中的裂缝和损伤。
这有助于及早发现潜在的结构问题，并采取适当的维修措施。
4. 能源勘探次声波在能源勘探中也发挥重要作用。
石油和天然气公司使用次声波技术来探测地下的油气储层。
这种技术可以提供有关地下岩石结构和流体分布的详细信息，帮助公司确定最佳开采和生产策略。
5. 医学应用次声波在医学领域也广泛应用。
在超声医学中，次声波技术可用于检测和诊断疾病、观察胎儿发育以及引导手术过程。
此外，次声波还可用于治疗肿瘤、痛症、创伤和其他各种疾病。
6. 环境监测次声波技术在环境监测中也起到重要作用。
通过监测次声波可以评估自然环境的质量和健康状况。
例如，通过分析次声波数据，可以检测空气和水中的污染物，帮助保护环境和人类健康。
总结次声波是频率低于人类听觉范围的声波，它们由振动物体产生，常用于地震监测、海洋生物研究、土木工程、能源勘探、医学应用以及环境监测等领域。
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次声在生物医学中的研究及应用
[ 07-06-13 15:39:00 ] 作者：鲁荣，王贵学，赵志强编辑：studa20
【摘要】次声广泛存在于人类生存的环境中，它具有穿透力强、衰减小等显著特点，并能通过共振机理对人体神经系统、内脏器官等产生一定的生物学效应。
恰当的利用次声的特性，可以转害为利，让次声在生物医学领域得到广泛的应用，为人类的健康做出贡献。
【关键词】次声；生物效应；应用
Research and application of infrasound in biomedicine
LU Rong,WANG Gui-xue,ZHAO Zhi-qiang.Biology Engineering College of Chongqing University Chongqing 400044,China
【Abstract】 Infrasound widely exists in the environment where people live. It has noticeable features such as powerful capability of through objects with small attenuation in transmission. It affects the function of nerve-system and viscera due to resonance. Using the characteristic of infrasound in a right way can make harm to be benefit. It can be used widely in biomedical engineering, and would make great contribution for human health.
【Key words】 infrasound；biological effect；application
次声是频率为0.0001～20Hz的弹性波。
它与可听声一样，由各种物体的机械振动产生，通过各种弹性介质(空气、液体、固体)的分子作稀疏或紧密的交替波向四周扩散传播。
次声也是一种声音，在本质上与可听声或超声没有什么区别，例如传播速度、传播过程中的透射、反射以及吸收衰减规律等。
当然，由于次声的频率很低、波长很长，所以它也就具有一些不同于可听声或超声的特性［1，2］。
1 次声的基本物理性质
1.1 次声的特性与可听声相比，次声的特性主要有两点：一是人耳感受不到。
次声的频率很低，超出了人耳的听觉阈，所以不能引起人的听觉。
二是不易衰减。
在相同的传播路径上，介质吸收声波能量，进而使其衰减的多少与声波的频率正相关，即频率低则衰减小，所以次声比一般声波的衰减要小得多。
0.1Hz的次声绕地球一周，其能量仅损失5%左右，这也说明次声可以传播很远的距离。
例如一颗几公斤重的炸弹爆炸时产生的可听声一般只能传播几公里远，而它产生的次声在八十公里之外仍然可以被记录到［2］。
1.2 次声的产生产生次声波的原因是多种多样的，大体可以归纳为两个方面。
一是由于自然现象而产生的，这种次声主要由风的波动、空气湍流、
火山爆发、地震、台风、海浪拍击等产生。
二是由于人为因素而产生的：如核爆炸、火箭发射、超音速飞机的飞行等都伴有次声波产生。
然而，对人类造成危害最多的是在日常生活和工业生产过程中产生的次声波，在冶金、建筑、机器制造等行业的生产环境中均有次声的存在。
这些次声波给人类都会带来程度不同的威胁［2～4］。
2 次声的生物效应及作用机理
2.1 次声的生物效应次声的物理性质及其生物学作用问题首先由法国学者Gavreau于1966年提出，1972年巴黎国际噪声专业会议正式确定了次声
的定义，并就有关次声的研究问题展开了讨论。
在国际上有关次声的生物效应研究主要包括关于次声的流行病学调查及相应的临床研究和动物实验研究。
流行病学调查发现：长期受环境中的低、中、强度次声影响主要引起人体的应激反应及植物神经和内分泌系统功能紊乱,进而可致脑皮质功能失调，例如：对居住在高速公路附近,长期受到67～92dB
次声作用的居民调查结果，主要表现为：易怒、头痛、头重、肢体疼痛、疲倦、失眠、思维障碍等共21种症状。
Gavreau把现代化的都市疲劳归咎于次声暴露。
据卫生学调查:生产环境中存在的次声对中枢神经系统、前庭分析器、心血管系统、呼吸系统以及工作效率等有不良影响，且次声与可听声综合作用于人体时，不良作用加重［3，5］。
关于次声的实验研究方面，主要涉及到次声对神经系统、脏器等的生物学效应。
（1）神经系统：受次声作用后，易出现倦怠、头晕、头痛、语言不清、精力分散、心情焦燥、精神错乱，甚至失去知觉。
（2）呼吸系统：人接受110dB的次声作用1min，呼吸次数有减少的倾向；对次声敏感的人，在受到
20Hz、120dB、10min的次声作用后，会出现呼吸波形和节律不整以致呼吸困难和停止。
（3）循环系统：当10Hz、20Hz、100dB的次声作用人体1min，心率
有减慢的倾向。
如用感觉最不愉快的次声频率作用人体1h，心率则有所增快，次声对人体的损伤严重时可造成血管破裂、脱水休克, 甚至死亡。
（4）听视器官：次声为1Hz、172dB，暴露60min，或4Hz、暴露15min，或8Hz、暴露
715min，可使鼓膜发生破裂，听阈值下降；7Hz的次声是诱发眼球震颤最为敏
感的频率，可出现视觉模糊，定向障碍。
此外，次声还可造成肌肉痉挛、震颤、肌力降低等运动功能障碍，以及口干、吞咽困难、恶心、呕吐、食欲缺乏等消化系统征象［6～8］。
国内有关次声的生物效应、卫生学调查等开展的工作不多。
目前，卫生部工业卫生实验所、中国科学院声学所、厦门大学、第四军医大学等研究机构都已经在次声的生物效应等方面展开了相应的研究工作，并取得了一定的成果，为进一步研究次声的防护和利用奠定了基础［5］。
2.2 次声的作用机理次声在本质上是声波的振动。
在声场中, 声波的能量释放出来，使声场中的空气、水、固体等物体产生共振。
从物理的角度来分析，人体器官是一系列多支点、多重心的弹簧模型。
生理学研究结果表明, 人体的各种器官都有一个固定的振动频率, 这些频率均处在次声的频率范围内,
例如头颅、胸腔、腹腔等的固有频率大都在1～20Hz之间。
故人体从脑到各内脏器官均有可能受到次声的影响［2，3，9］。
3 次声的防护
由于次声的性质，决定了它在空气、水中、地面、障碍物之间传播时的吸收效应很小，作用距离远，穿透能力强，用通常的隔声或吸声材料难以阻挡其作用，因此，防护十分困难。
科研工作者试图从以下几个方面来降低次声的损害，以期对生物体进行有效的防护。
（1）制订次声安全阈水平：次声作用于人体2～3min，人体可耐受的界限是150dB ；Johnson提出120Hz是引起次声效应的阈水平，但只限于短时间作用；美国环保局认为，低于130dB的次声不构成损害。
（2）限制次声的作用时间：由于在相同次声作用条件下，随着作用时间的延长而对生物体的损害作用加重。
对于一些必须在次声环境中完成的工作，建议戴无孔的耳塞，同时戴上耳罩，并制订适宜的每次工作最长暴露时间。
（3）应用防护性药物：采用抗氧化系统功能的制剂(适应剂)，减轻次声对机体的损伤。
（4）还有人建议用音乐来“掩盖”次声，可能使次声引起的某些症状缓解。
总之，次声防护是一个难度颇高的问题，现在研究的措施中单靠一种方法还不能满足防护的要求，效果也都不是太好。
从目前来看，为了防护次声的作用必须采用综合性措施，包括药物和技术的手段，并尽量缩短次声作用时间［6，10］。