Sesin Yankı Özelliğinin Teknolojide Kullanım Alanı Nedir?
Sesin Yankı Özelliğinin Teknolojide Kullanım Alanı
Ses Dalgalarını ve Titreşimleri Teknolojide Kullanmak
Ses, havada ve suda dalgalar halinde yayılır ve bu dalgalar herhangi bir cisme çarparsa geri döner. Eğer yeterli bilgi ve teknolojiye sahipseniz, dönen dalgalardan bu cisim hakkında çeşitli bilgiler edinebilirsiniz: Dalga kaynağının sizden ne kadar uzakta olduğu, büyüklüğü ya da ne yöne, hangi hızla hareket ettiği gibi...
Ses ve basınç dalgalarını kullanarak objelerin yerini tespit etme teknolojisi 20. yüzyılda geliştirilmiştir. Bu teknoloji, her ne kadar savaşta kullanılmak amacıyla geliştirilmişse de, günümüzde batık gemilerin yerlerini belirleme ya da deniz dibi haritalarının çıkarılması gibi amaçlarla kullanılmaktadır. Ancak doğadaki canlılar bundan milyonlarca yıl önce, henüz insanlar bu sistemleri keşfetmemişken, etrafa yayılan ses dalgalarını kullanıyor ve bu sayede yaşamlarını sürdürüyorlardı.
Örneğin yunuslar, yarasalar, balıklar ve güveler yaratıldıkları ilk andan beri "sonar" adı verilen bu sisteme sahip olan canlılardandır. Üstelik bu sistemler bugün bizim kullandıklarımızdan çok daha duyarlı ve kullanışlıdır.
Yarasa Sonarı Teknolojimizin Sınırlarını Aşıyor
Sonar sistemi, denizin içindeki denizaltıları tespit etmek için vazgeçilmez bir yöntemdir. Bu yüzden Amerikan Savunma Bakanlığı, yarasa sonarındaki çalışma prensiplerini kendi sonarlarına uygulamak için harekete geçmiştir.
Amerika'nın ünlü bilim dergilerinden biri olan Science'ın verdiği bir habere göre, ABD Savunma Bakanlığı bu proje için özel bir ödenek dahi tahsis etmiştir. Yarasaların, zifiri karanlıkta kolayca yön bulmalarının sahip oldukları sonar sistemi sayesinde gerçekleştiği uzun zamandır biliniyordu. Son olarak araştırmacılar, bu sonar sisteminin yeni bazı sırlarını keşfetmişlerdir. Buna göre, kahverengi böcekçil yarasa (Epesicus fuscus) saniyede 2 milyon üst üste binmiş ses yankılanmasını işleme sokma yeteneğine sahiptir. Hem de bu yankıları sadece 0.3 milimetrelik bir hassasiyet farkıyla algılayabilir. Bu rakamlar ise, yarasa sonarının insan yapımı sonarlardan yaklaşık üç kat daha hassas olduğunu göstermektedir.
Yarasaların sonar sistemli uçuş yetenekleri, bize karanlıkta uçuş hakkında çok şey öğretmektedir. Kızılötesi termal görüntüleme sistemli kameralar ve ses-üstü dalgaları algılayan dedektörlerle yapılan araştırmalar, yarasaların gece av uçuşları hakkında çok daha kapsamlı bilgi edinme fırsatı vermiştir.
Yarasalar yerden havalanan bir böceği havada uçarken kapabilirler. Bazı yarasalar avlarını yakalamak için onları çalılıkların içinde bile takip ederler. Yansıyan ses dalgalarını kullanarak gece gökyüzünde vızıldayan bir sineğin üzerine atılmak oldukça zordur. Bir de böceğin çalılıkların arasında uçtuğunu, etraftaki bütün yapraklardan ses dalgalarının yansıdığını düşünürseniz, yarasanın ne kadar büyük bir iş başardığını daha iyi anlayabilirsiniz.
Böyle bir durumda yarasalar sonar seslerini azaltırlar. Bunun sebebi, muhtemelen, çevredeki bitkilerden gelen ses yansımalarının kafa karıştırmasını önlemektir. Fakat yarasaların, cisimleri ayrı ayrı algılayabilmesi için bu yöntem tek başına yeterli değildir. Üst üste gelen ekoların geliş zamanları ve yönleri de ayırt edilmelidir.
Yarasalar su üstünde uçarken su içmek için veya avlarını yerden yakalamak için de sonar sistemini kullanırlar. En usta manevraları ise bir yarasanın diğerini kovaladığı durumlarda gösterirler. Yarasaların bu başarıyı nasıl elde ettiklerinin anlaşılması sonar, uçuşlar ve tespit cihazları başta olmak üzere pek çok teknolojik ürünün üretiminde kolaylık sağlayabilir. Ayrıca yarasaların çok yüksek frekanslı sonar sistemleri, bugün mayın arama teknolojisinde de taklit edilmektedir.
Boeing 767 uçaklarında konuşlandırılan ve AWACS olarak adlandırılan sistemler, sahip oldukları gelişmiş radar donanımı ile erken uyarı ve hedef kontrol amacıyla kullanılır. Karada ve havada oldukça etkili olan AWACS, denizde sadece deniz üstündeki gemileri fark edebilir; denizaltılar söz konusu olduğunda ise aynı başarıyı gösteremez, yani deniz dibi AWACS'ın etki alanı dışındadır.
Bulldog yarasası, su içindeki hedefleri tespit etme konusunda AWACS'tan üstündür. Bu yarasa, sonar sisteminin yardımıyla balık avlayabilmektedir. Bu özellikleri nedeniyle onu hem avcı hem de erken uyarı özelliklerini beraberinde barındıran üstün bir savaş uçağı gibi düşünmek hiç de abartılı olmaz. Bulldog yarasası su yüzeyine yakın seyreden balığı, sonarı ile tespit ederek dalışa geçer. Yarasanın ayakları balık avı için ideal bir tasarıma sahiptir. Tırnakları bir jilet kadar ince ve keskindir. Avına yaklaştığında ayaklarını suya daldırır. Tırnakların ince yapısı sayesinde su direncinin olumsuz etkisi ile karşılaşmaz. Keskin, sivri uçlu ve iri tırnaklar, avı kavramak için büyük yarasaya bir avantaj sağlar.
Bazı güve çeşitleri yaydıkları yüksek frekanslı sesler ile yarasanın yer belirleme sistemini karıştırırlar. Böylece yarasa, güvenin yerini tespit edemez dolayısıyla da onu avlayamaz. Bugün ABD ordusunun kullandığı EA-6B Prowler adlı uçaklar, güvenin yaptığı işi taklit eder. Bu uçak sahip olduğu elektronik donanım sayesinde düşman radarlarını bozarak hedef tespiti yapmasını engeller. EA-6B Prowler aynı zamanda düşmanın haberleşme sistemlerini de sabote edebilir.
Görüldüğü gibi canlılardaki özellikler çok geniş bir alanda insanlara fayda sağlamaktadır.
Yunusların Ses Dalgaları ve Sonar Teknolojisi
Bilim adamları ve mühendislerin, doğadaki sonar tasarımlarından yola çıkarak yaptıkları birçok robot vardır. Bunlardan biri de
K-Team firmasının ürettiği robottur. 6 adet sonar ünitesini kullanan "koala" adlı bu robot, uzaktan kumanda ile idare edilen keşif robotu olarak tasarlanmıştır.
Yunuslar, başlarında bulunan "melon" (kavun) adındaki özel bir organdan sıklığı saniyede 200 bin titreşime ulaşan ses dalgaları yollar. Bu canlı, kafasını hareket ettirerek dalgaları istediği tarafa doğru yönlendirebilir. Yayılan ses dalgaları katı bir cisme çarptığında yansıyarak yunusa geri döner. Balığın ağzının alt tarafı alıcı görevi görür. Alınan dalgalar önce iç kulağa, oradan da beyne gönderilir. Bu veriler oldukça hızlı olarak yorumlanır. Bu yorumlama sayesinde son derece hassas ve kesin bilgiler elde edilir. Yunus, bu sayede ses dalgasının çarptığı objenin hareket yönünü, hızını ve büyüklüğünü ayrıntılarıyla belirleyebilir.
Evrimciler, yunuslardaki sonarın çeşitli nedenlerle meydana gelen bir dizi değişiklik sonucu ortaya çıktığını iddia eder. Bu iddia, bir rafta duran binlerce elektronik devre parçasının rüzgar ya da yer sarsıntısı gibi nedenlerle biraraya gelerek bir sonar devresini oluşturduğunu söylemekle aynı anlamda ve en az onun kadar saçmadır.
Yunusun dalgaları yorumlama sistemi o kadar üstündür ki, bir balık sürüsü içindeki tek bir balığı bile izleyebilir.Hatta zifiri karanlıkta suda kendinden 3 km. uzakta duran iki ayrı metal parayı birbirinden ayırt edebilir.
Günümüzde, gemilerde ve denizaltılarda yön ve hedef tayininde SONAR adı verilen cihaz kullanılır. Sonarların çalışma prensibi, yunusların ses dalgalarını kullanma sistemiyle aynıdır.
ABD'de Yale Üniveritesi'nde keşif amacı ile kullanılacak bir robot geliştirilmiştir. Robotta, profesör ve aynı zamanda elektrik mühendisi olan Roman Kuc'un yunusların sonarını taklit ederek yaptığı sonar sistemi kullanılmıştır. Bu başarısına rağmen 10 yıldır sesüstü algılayıcılar ve robot teknolojisi üzerine çalışan profesör Kuc doğaya dikkat çekerek şöyle demektedir:
Sonar yapımı için doğaya daha yakından bakmalıyız, gözden kaçırdığımız herhangi bir şey olabilir.
Birisi size ses dalgalarının deniz suyunda saniyede 1500 m. hızla ilerlediğini söylese ve şöyle bir soru sorsa: İçinde bulunduğunuz bir denizaltıdan bir gemiye gönderilen ses dalgaları 4 saniye sonra geri geliyorsa gemi ne kadar uzaktadır?
Yapacağınız hesaplama sonucunda bulacağınız sonuç, 3 km. olacaktır. Yunuslar da benzer hesaplamaları büyük bir rahatlıkla yaparlar. Ancak elbette ki yunuslar ne ses dalgalarının sudaki yayılma hızını, ne çarpma işlemini ne de bölme yapmayı bilirler. Bu da bize, bütün bu işlemlerin yunuslar tarafından yapılmadığını, onların sadece Allah'ın kendilerine emrettiği şekilde hareket ettiklerini açık olarak gösterir.
En gelişmiş sonarların başında, cihazdan gelen verileri yorumlayabilecek özel eğitim görmüş operatörler bulunur. Oysa evrimcilerin insandan daha ilkel olduğunu kabul ettikleri yunuslar, hiçbir zaman böyle bir operatöre ihtiyaç duymazlar.
Yarasa Sonarından Görme Özürlülere Çözüm
Bilimsel araştırmalar ilerledikçe canlıların şaşırtıcı özelliklerine daha yakından şahit olmaktayız. Söz konusu özellikler günlük hayatımızda iş yerlerinden hastanelere kadar pek çok yerde yaşanan çeşitli sorunlara çözümler sunmaktadır. "Nike" şirketinin 'Evrensel İş Olanakları' Genel Müdürü Darcy Winslow bu konuda şunları dile getirir:
Sunmak zorunda olduğumuz ürün performansının karakteristikleri için doğal dünyanın bizlere sağladığı teknolojik çözümler gerçekten sınırsız. Biyomimikri hala keşfetme, yenileme ve yaratıcılık gerektiriyor ancak bir biyolog gibi düşünerek ya da bir biyologla birlikte çalışarak değişik sorular sormayı ve doğaya ilham ve öğrenme fırsatları yaratmak için bakmayı öğrenmeliyiz.
Birçok firma artık Winslow'un söylediklerine paralel bir çalışma stratejisi izlemektedir. Dolayısıyla artık bir biyolog ile elektronik mühendisini ya da mekanik uzmanını beraber çalışırken görmek mümkündür.
Nitekim yarasaların sonarından etkilenen mühendisler, mini bir sonar ünitesini bir gözlüğe monte ettiler. Gözlüğü kullanan görme özürlüler belli bir alışma süresinden sonra engellere çarpmadan yürüyebilmekte hatta bisiklete bile binebilmekteler. Ancak gözlüğün tasarımcıları bunun hiçbir zaman insan gözünün yerini tutamayacağının ya da yarasadaki kadar kullanışlı olmayacağının farkındalar.
Konusunda uzman insanların kopyasını bile yapmakta zorlandıkları bu kusursuz özelliklerin yarasada tesadüfen oluşmuş olması elbette ki imkansızdır. Burada unutulmaması gereken bir konu da özellik olarak adlandırdığımız şeylerin aslında içiçe geçmiş birbiriyle bağlantılı kompleks sistemler olduklarıdır. Bu sistemlerin tek bir parçasının dahi eksik olması tüm sistemin işe yaramaz hale gelmesi demektir. Örneğin, yarasalar ses dalgalarını yaysalar ama yaydıkları dalgaları geri algılayıp değerlendiremeseler sonar sistemi diye bir şey olmayacaktır.
Canlılardaki bu eksiksiz ve kusursuz tasarıma bilim literatüründe "indirgenemez komplekslik" adı verilir. Yani daha basite indirgendiğinde anlamsız ve işlevsiz hale gelecek bir tasarım...
Canlı organizmaların tümünde ve tüm sistemlerinde var olan bu "indirgenemez komplekslik" özelliği evrim teorisinin 'basitten gelişmişe kademeli evrim' şeklindeki temel mantığını yerle bir etmektedir. Çünkü, son haline gelmeden hiçbir işe yaramayacak bir sistemin milyonlarca yıl varlığını koruyup tamamlanmayı beklemesinin hiçbir mantığı yoktur. Bir canlı ancak bütün sistemleri eksiksiz olduğunda yaşamını ve neslini sürdürebilir. Sistemdeki parçaların zamanla sözde bir evrimle tamamlanmasını beklemek gibi bir lüks de yoktur. Bu da tüm canlıların yeryüzünde ilk olarak ortaya çıktıklarında şimdiki gelişmiş ve eksiksiz yapılarıyla yaratılmış olduklarının açık bir delilidir.
Yarasadaki Üstün Tasarım, Yollarımızı Nasıl Daha Güvenli Yapacağımızı Öğretiyor
Edinburgh Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bir yarasa gibi ekolokasyon ile yolunu bulabilecek akıllı kulaklara sahip bir robot üzerinde çalıştılar. Üniversitenin enformatik bölümünden Jose Carmena ve çalışma arkadaşları yaptıkları bu robota "RoBat" adını verdiler. RoBat'e tıpkı ağız görevi gören bir ses kaynağı ve iki sabit ses algılayıcısı konuldu. Daha sonra robotun ağzı tıpkı yarasadaki gibi yankılanma yapacak ses dalgalarını (ekolar) yaymak üzere düzenlendi.
RoBat'in tasarımında, ekoları en iyi şekilde kullanmak için yarasanın başka özellikleri de göz önüne alındı. Yarasalar yansıtılan ses dalgalarının frekans aralığını belirlemek için kulaklarını oynatır ve bu şekilde önlerindeki engelleri rahatlıkla aşıp, avlarını bulup yakalarlar. RoBat de, yarasadaki gibi kusursuz bir mekanizmaya sahip olması için ses üstü algılayıcılarla donatıldı.
Doğadan ilham alınarak hazırlanan bu tip ses algılayıcıları sayesinde bir gün yolların daha güvenilir hale geleceği düşünülüyor:
Nitekim, Mercedes, BMW gibi otomobil üreticileri, geri viteste faaliyete geçen ses üstü algılayıcılar kullanmaktadırlar. Şoför, bu algılayıcılar sayesinde arkasında duran araba ya da cisme ne kadar yaklaştığını öğrenebilmektedir.
Kirliliğe Karşı Balık Dedektörü
Batı Afrika fil balığı (Gnathonemus petersii), Afrika'nın 27oC'lik sıcak ve çamurlu sularında yaşar. Anavatanı Nijerya olan 10 cm. boyundaki bu balık, çamurlu sularda gözlerini çok az kullanır. Yolunu, kuyruk tarafındaki kaslarından düzenli olarak yaydığı elektrik sinyalleri ile bulur. Normalde, dakikada 300-500 sinyal yayar. Fakat suyun kirlilik oranı arttıkça dakikada ürettiği sinyal sayısı 1.000'i aşabilir.
İngiltere'nin Bourmounth şehrinde kirliliği ölçmek için, fil balıklarından faydalanılarak yapılan dedektörler kullanılmaktadır. Bourmounth'daki bir su şirketi, Stour nehrinden aldığı su örneklerini 20 fil balığının kontrolüne vermiştir. Her balık nehirden gelen su ile doldurulmuş bir akvaryumda yaşatılmaktadır. Akvaryumlardaki alıcılar sinyalleri alıp bağlı oldukları bilgisayarlara iletmektedir. Eğer su kirli ise balığın artan sinyalleri tespit edilerek bilgisayar aracılığı ile alarm verilmektedir.
Elektrikli yılan balığı "Electrophorus electricus" Amazon nehrinde yaşamaktadır. Boyu 2 metreyi bulan bu balığın gövdesinin üçte ikisi elektrik üreten organik plakalarla kaplıdır. Balık, sayısı 5.000-6.000 kadar olan bu plakalar sayesinde 550 volt/2 amperlik bir elektrik üretir. Balıktan yayılan bu elektriğin şok etkisi, balığın 2 m. uzağındaki canlıları bile öldürecek kadar şiddetlidir.
Balığın bu denli büyük bir enerjiye sahip olması gerçekten büyük bir yaratılış mucizesidir. Sistem son derece komplekstir ve "aşama aşama" gelişmesi gibi bir ihtimal de söz konusu değildir. Çünkü balığın elektrik sistemi tam olarak işlemediği sürece, ona hiçbir avantaj sağlamayacaktır. Bir başka deyişle, bu sistemin her parçası aynı anda kusursuz bir şekilde yaratılmıştır. Bilim adamları elektrikli yılan balığının sahip olduğu bu savunma mekanizmasının benzerlerini taklit etmektedir ve günümüzde bu balığınkine benzer elektrikli savunma silahları kullanılmaktadır.
Elektrik sinyallerini, bir cismin yerini tespit amacıyla ya da haberleşme için kullanabilirsiniz. Ancak bunun için büyük bir bilimsel birikime ve ileri bir teknolojiye sahip olmanız şarttır. Nitekim günümüzde bile, bu seviyeye ulaşmış ülkelerin sayısı son derece azdır. Oysa bazı elektrikli balıkların vücutlarında etrafa sürekli olarak elektrik sinyalleri yayan, bir yandan da bu sinyallerin çarptığı cisimleri yorumlayan organik bir radar vardır. Balık bu radar sayesinde çevrelerindeki nesnelerin büyüklüğü, iletkenliği ve hareketi hakkında bilgiler edinebilir. Ayrıca aynı sistemle karşısındaki başka bir elektrikli balığın cinsiyeti ve erginlik durumu hakkında bilgi edinebilir, onu çiftleşmeye davet edebilir veya korkutabilir. İnsanların kullandıkları radarların ve haberleşme sistemlerinin ne denli kompleks aygıtlar olduklarını düşündüğümüzde, balığın vücudundaki yaratılışın harikalığı daha açık olarak ortaya çıkar.
ULTRASON NEDİR? NASIL ÇALIŞIR?
Ultrason ses dalgalarından faydalanarak görüntüleme sağlayabilen bir yöntemdir. (sound: ses) Buradaki ses dalgaları yüksek frekanslı ve insan kulağının işitemeyeceği ses dalgalarıdır. Ultrasonun çalışma prensibi ses dalgalarının farklı doku ve organlardan farklı şekilde yansıması özelliğine dayanır. Tıbbın sadece kadın hastalıkları ve doğum dalında değil hemen hemen bütün branşlarında kullanılan çok faydalı bir görüntüleme yöntemidir.
Ultrason, insan kulağının işitemeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına verilen addır. Öteses, ultrases de bu kavram için önerilen adlardandır.
Ses bir enerji türüdür.Ses, cisimlerin titreşimi sonucunda meydana gelir. X – ray ışınlarının tersine ses elektromanyetik değildir. Ultrases akustik bir dalgadır. (Başka bir deyişle gaz, sıvı veya katı ortamdaki mekanik bir dalgadır). Sesin iletilebilmesi için bir ortam (madde) gereklidir. Sesin yayılımı bir yerden başka bir yere enerji taşınımı şeklindedir. Ses dalgalarının yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna bağlıdır.
Ses dalgaları 3’e ayrılır.
Infrasound (sesötesi) ; frekansı 20 hertz veya altındaki sestir.
İşitilebilir ses ; frekansı 20-20 000 hertz arasında olan işitilebilir sestir.
Ultrases ; 20 000 hertz üzerinde (2 – 15 MHz) frekansa sahip işitilemeyen sestir.
Ultrason Cihazının Yararları
>Deniz diplerindeki yeryüzü şekillerinin belirlenmesi, bataklık ya da göllerin derinliğinin bulunmasını sağlar.
>Yarasalar görme zayıflıkları olmasına rağmen çıkardıkları seslerle etraflarındaki varlıkların yerlerini tespit ederler. Bir nevi ultrason, sonar cihazları bulundururlar.
>Gemiden gönderilen ultrason dalgaları batık gemiden geri yansır. Yansıma süresini hesaplayan bir bilgisayar ile batık geminin yeri tespit edilir.
>İnsanoğlu, yunus ve yarasanın kullandığı bu yönteme dayanarak radar, sonar, ultrason gibi cihazlar yapmıştır.
Ultrasonun kullanım alanları:
• Hamilelik boyunca çoçuğun gelişimi ve sağlık takibi,
• Boyun incelemesi(özellikle tiroid bezi hastalıkları)
• Karaciğer hastalıkları,
• Safra kesesi taşı ve hastalıkları,
• Böbrek taşı ve hastalıkları,
• İdrar torbası hastalıklarında,
• Kadın üreme sistemi hastalıklarında,
• Erkek üreme sistemi hastalıklarında(prostat, penis skrotum),
• Bazı kanser türleri taraması,
• İnfeksiyon teşhisi,
• Kalp incelemesi.
Ultrason nedir?
Ultrason ses dalgalarının özelliklerinde yararlanılarak oluşturulmuş bir aygıttır. Aletin gezici kısmından insan kulağının duyamıyacağı kadar yüksek frekanslı ses dalgaları çıkar. Bu dalgalar değişik yoğunluktaki ortamlardan geçerken geri yansır. Bu geri yansımalar prob dediğimiz kısım tarafından toplanır ve cihazın beynine gönderilir. Iç organlardan geri yansıyan ses dalgaları aletin bilgisayarı tarafından resim haline getirilir ve ekranda görülür. Böylece iç organların ve Canın şekli ortaya çıkar. Sert organlar beyaz, yumuşak organlar gri, sıvı organlar siyah olarak gözükür. Bir organda ne kadar değişik yoğunluk bir arada ise o organ o kadar iyi izlenir. Canın etrafı sıvı ile çevrili olduğundan çok net görüntüler elde edilir. Ses dalgaları X ışını içermediğinden radyasyon etkisi yoktur. İnsanlar üzerinde hiçbir zararlı etkisi gösterilmemiştir.
Ultrasonik frekanslarda belli bir ortamdaki ses hızı sabit olduğu için Hız = Frekans x Dalga boyu denklemine göre frekans artınca sesin dalga boyu kısalmaktadır. Aradaki ilişki ters orantılı olduğu için yumuşak dokuda ses frekansı 1,5 Mhzden 3 Mhz'ye çıkınca dalga boyu da 1mm den 0,5mm ye düşer. Ses şiddeti Watt / cm² birimi ile ölçülür. Pratikte ses şiddeti Bel ile ölçülür (1B = 10 dB). Madde Yoğunluk Ses Hızı (m/s) Hava 0.001 330 Kemik 1.85 3360 Kas 1.06 1570 Yağ 0.93 1480 Kan 1.0 1560 utrasonografi yankı temeline dayanması nedeniyle röntgen, tomografi ve manyetik rezonanstan farklıdır. Ultrasound farklı akustik yoğunluklu yumuşak doku yapıları arasındaki ara yüzeyleri ayır edebilir. Yansıyan ekoların yoğunluğu akustik ara yüzeye ve ses demetinin çarptığı açıya bağlıdır. Ses demetinin geliş açısı dik açıya ne kadar yakın ise o kadar az ses yansıması olur. Dik açıdan üç dereceden fazla sapma olması durumunda algılayıcı sensör yansıyan sesi yakalayamamaktadır.
Ultrason abdominal organlardan ve yumuşak dokulardan iyi bir şekilde geçerken, akciğerler ve gastrointestinal sistem gibi hava içeren organlarda da nakledilemezler. kemikler de ultrasonu geçirmediklerinden, kemikler etrafında çevrelenen organlar ultrasound ile incelenemez.
Ultarsound dalgasının yoğunluğu absorbsiyon, refleksiyon ve dağılmayla azalır. Doku absorbsiyonu ultrasound dalgasının frekansının artmasıyla artar. Ultrason demeti belli akustik özellikli bir dokudan farklı akustik özellikli bir dokuya geçtiği zaman ses demetinin bir bölümü yansır. Refleksiyon açısı genellikle gelme açısına eşittir. Yansıma ses demetinin dalga boyundan daha büyük ve düz bir düzey gerektirir. Örneğin diyafragma, damar duvarları ve birçok organların sınırları bu özellikteki yüzeylerdir. Ultrasonik sesten teknolojide yararlanılır.
• İnsan ve hayvanlarda hastalıklı bölgenin yeri ve büyüklüğü belirlenir. • Cisimler dezenfekte edilir.
• Boruların kalınlığı veya çatlak olup olmadığı tespit edilir.
• Yarasalar çıkardıkları ve duyabildikleri ultrasonik ses sayesinde, sesin yansıması özelliğini kullanarak yönlerini bulabilir ve avlanırlar.
Ultrason Nedir Ne İşe Yarar
Ultrason, insan kulağının işitmeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına verilen addır. öteses, ultrases de bu kavram için önerilen adlardandır.
Ses, cisimlerin titreşimi sonucunda meydana gelir. X – ray ışınlarının tersine ses elektromanyetik değildir. Ultrases akustik bir dalgadır. (Başka bir deyişle gaz, sıvı veya katı ortamdaki mekanik bir dalgadır). Sesin iletilebilmesi için bir ortam (madde) gereklidir. Sesin yayılımı bir yerden bir yerden başka bir yere enerji taşınımı şeklindedir. Ses dalgalarının yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna bağlıdır.
Ses dalgaları 3’e ayrılır.
Infrasound (sesötesi) ; frekansı 20 hertz veya altındaki sestir.
İşitilebilir ses ; frekansı 20-20 000 hertz arasında olan işitilebilir sestir.
Ultrases ; 20 000 hertz üzerinde (2 – 15 MHz) frekansa sahip işitilemeyen sestir.
Ultrason Fiziği
Dalga boyu ve hız
Ultrasonik frekanslarda belli bir ortamdaki ses hızı sabit olduğu için Hız = Frekans x Dalga boyu denklemine göre frekans artınca sesin dalga boyu kısalmaktadır. Aradaki ilişki ters orantılı olduğu için yumuşak dokuda ses frekansı 1,5 Mhzden 3 Mhz çıkınca dalga boyu da 1mm den 0,5mm ye düşer. Ses şiddeti Watt / cm2 birimi ile ölçülür. Pratikte ses şiddeti Bel ( ile ölçülür.1B = 10 dB Madde Yoğunluk Ses Hızı (m/s)Hava 0.001 330Kemik 1.85 3360Kas 1.06 1570Yağ 0.93 1480Kan 1.0 1560 utrasonografi yankı temeline dayanması nedeniyle röntgen, tomografi ve manyetik rezonanstan farklıdır. Ultrasound farklı akustik yoğunluklu yumuşak doku yapıları arasındaki ara yüzeyleri ayır edebilir. Yansıyan ekoların yoğunluğu akustik ara yüzeye ve ses demetinin çarptığı açıya bağlıdır. Ses demetinin geliş açısı dik açıya ne kadar yakın ise o kadar az ses yansıması olur. Dik açıdan üç dereceden fazla sapma olması durumunda transduser yansıyan sesi yakalayamamaktadır.
Ultrason abdominal organlardan ve yumuşak dokulardan iyi bir şekilde geçerken, akciğerler ve gastrointestinal sistem gibi hava içeren organlarda da nakledilemezler. Kemikler de ultrasonu geçirmediklerinden, kemikler etrafında çevrelenen organlar ultrasound ile incelenemez. Ultarsound dalgasının yoğunluğu absorbsiyon, refleksiyon ve dağılmayla azalır. Doku absorbsiyonu ultrasound dalgasının frekansının artmasıyla artar. Ultrason demeti belli akustik özellikli bir dokudan farklı akustik özellikli bir dokuya geçtiği zaman ses demetinin bir bölümü yansır. Refleksiyon açısı genellikle gelme açısına eşittir. Yansıma ses demetinin dalga boyundan daha büyük ve düz bir düzey gerektirir. Örneğin diyafragma, damar duvarları ve birçok organların sınırları bu özellikteki yüzeylerdir.
Sesin Yankı Özelliğinin Teknolojide Kullanım Alanı
Ses Dalgalarını ve Titreşimleri Teknolojide Kullanmak
Ses, havada ve suda dalgalar halinde yayılır ve bu dalgalar herhangi bir cisme çarparsa geri döner. Eğer yeterli bilgi ve teknolojiye sahipseniz, dönen dalgalardan bu cisim hakkında çeşitli bilgiler edinebilirsiniz: Dalga kaynağının sizden ne kadar uzakta olduğu, büyüklüğü ya da ne yöne, hangi hızla hareket ettiği gibi...
Ses ve basınç dalgalarını kullanarak objelerin yerini tespit etme teknolojisi 20. yüzyılda geliştirilmiştir. Bu teknoloji, her ne kadar savaşta kullanılmak amacıyla geliştirilmişse de, günümüzde batık gemilerin yerlerini belirleme ya da deniz dibi haritalarının çıkarılması gibi amaçlarla kullanılmaktadır. Ancak doğadaki canlılar bundan milyonlarca yıl önce, henüz insanlar bu sistemleri keşfetmemişken, etrafa yayılan ses dalgalarını kullanıyor ve bu sayede yaşamlarını sürdürüyorlardı.
Örneğin yunuslar, yarasalar, balıklar ve güveler yaratıldıkları ilk andan beri "sonar" adı verilen bu sisteme sahip olan canlılardandır. Üstelik bu sistemler bugün bizim kullandıklarımızdan çok daha duyarlı ve kullanışlıdır.
Yarasa Sonarı Teknolojimizin Sınırlarını Aşıyor
Sonar sistemi, denizin içindeki denizaltıları tespit etmek için vazgeçilmez bir yöntemdir. Bu yüzden Amerikan Savunma Bakanlığı, yarasa sonarındaki çalışma prensiplerini kendi sonarlarına uygulamak için harekete geçmiştir.
Amerika'nın ünlü bilim dergilerinden biri olan Science'ın verdiği bir habere göre, ABD Savunma Bakanlığı bu proje için özel bir ödenek dahi tahsis etmiştir. Yarasaların, zifiri karanlıkta kolayca yön bulmalarının sahip oldukları sonar sistemi sayesinde gerçekleştiği uzun zamandır biliniyordu. Son olarak araştırmacılar, bu sonar sisteminin yeni bazı sırlarını keşfetmişlerdir. Buna göre, kahverengi böcekçil yarasa (Epesicus fuscus) saniyede 2 milyon üst üste binmiş ses yankılanmasını işleme sokma yeteneğine sahiptir. Hem de bu yankıları sadece 0.3 milimetrelik bir hassasiyet farkıyla algılayabilir. Bu rakamlar ise, yarasa sonarının insan yapımı sonarlardan yaklaşık üç kat daha hassas olduğunu göstermektedir.
Yarasaların sonar sistemli uçuş yetenekleri, bize karanlıkta uçuş hakkında çok şey öğretmektedir. Kızılötesi termal görüntüleme sistemli kameralar ve ses-üstü dalgaları algılayan dedektörlerle yapılan araştırmalar, yarasaların gece av uçuşları hakkında çok daha kapsamlı bilgi edinme fırsatı vermiştir.
Yarasalar yerden havalanan bir böceği havada uçarken kapabilirler. Bazı yarasalar avlarını yakalamak için onları çalılıkların içinde bile takip ederler. Yansıyan ses dalgalarını kullanarak gece gökyüzünde vızıldayan bir sineğin üzerine atılmak oldukça zordur. Bir de böceğin çalılıkların arasında uçtuğunu, etraftaki bütün yapraklardan ses dalgalarının yansıdığını düşünürseniz, yarasanın ne kadar büyük bir iş başardığını daha iyi anlayabilirsiniz.
Böyle bir durumda yarasalar sonar seslerini azaltırlar. Bunun sebebi, muhtemelen, çevredeki bitkilerden gelen ses yansımalarının kafa karıştırmasını önlemektir. Fakat yarasaların, cisimleri ayrı ayrı algılayabilmesi için bu yöntem tek başına yeterli değildir. Üst üste gelen ekoların geliş zamanları ve yönleri de ayırt edilmelidir.
Yarasalar su üstünde uçarken su içmek için veya avlarını yerden yakalamak için de sonar sistemini kullanırlar. En usta manevraları ise bir yarasanın diğerini kovaladığı durumlarda gösterirler. Yarasaların bu başarıyı nasıl elde ettiklerinin anlaşılması sonar, uçuşlar ve tespit cihazları başta olmak üzere pek çok teknolojik ürünün üretiminde kolaylık sağlayabilir. Ayrıca yarasaların çok yüksek frekanslı sonar sistemleri, bugün mayın arama teknolojisinde de taklit edilmektedir.
Boeing 767 uçaklarında konuşlandırılan ve AWACS olarak adlandırılan sistemler, sahip oldukları gelişmiş radar donanımı ile erken uyarı ve hedef kontrol amacıyla kullanılır. Karada ve havada oldukça etkili olan AWACS, denizde sadece deniz üstündeki gemileri fark edebilir; denizaltılar söz konusu olduğunda ise aynı başarıyı gösteremez, yani deniz dibi AWACS'ın etki alanı dışındadır.
Bulldog yarasası, su içindeki hedefleri tespit etme konusunda AWACS'tan üstündür. Bu yarasa, sonar sisteminin yardımıyla balık avlayabilmektedir. Bu özellikleri nedeniyle onu hem avcı hem de erken uyarı özelliklerini beraberinde barındıran üstün bir savaş uçağı gibi düşünmek hiç de abartılı olmaz. Bulldog yarasası su yüzeyine yakın seyreden balığı, sonarı ile tespit ederek dalışa geçer. Yarasanın ayakları balık avı için ideal bir tasarıma sahiptir. Tırnakları bir jilet kadar ince ve keskindir. Avına yaklaştığında ayaklarını suya daldırır. Tırnakların ince yapısı sayesinde su direncinin olumsuz etkisi ile karşılaşmaz. Keskin, sivri uçlu ve iri tırnaklar, avı kavramak için büyük yarasaya bir avantaj sağlar.
Bazı güve çeşitleri yaydıkları yüksek frekanslı sesler ile yarasanın yer belirleme sistemini karıştırırlar. Böylece yarasa, güvenin yerini tespit edemez dolayısıyla da onu avlayamaz. Bugün ABD ordusunun kullandığı EA-6B Prowler adlı uçaklar, güvenin yaptığı işi taklit eder. Bu uçak sahip olduğu elektronik donanım sayesinde düşman radarlarını bozarak hedef tespiti yapmasını engeller. EA-6B Prowler aynı zamanda düşmanın haberleşme sistemlerini de sabote edebilir.
Görüldüğü gibi canlılardaki özellikler çok geniş bir alanda insanlara fayda sağlamaktadır.
Yunusların Ses Dalgaları ve Sonar Teknolojisi
Bilim adamları ve mühendislerin, doğadaki sonar tasarımlarından yola çıkarak yaptıkları birçok robot vardır. Bunlardan biri de
K-Team firmasının ürettiği robottur. 6 adet sonar ünitesini kullanan "koala" adlı bu robot, uzaktan kumanda ile idare edilen keşif robotu olarak tasarlanmıştır.
Yunuslar, başlarında bulunan "melon" (kavun) adındaki özel bir organdan sıklığı saniyede 200 bin titreşime ulaşan ses dalgaları yollar. Bu canlı, kafasını hareket ettirerek dalgaları istediği tarafa doğru yönlendirebilir. Yayılan ses dalgaları katı bir cisme çarptığında yansıyarak yunusa geri döner. Balığın ağzının alt tarafı alıcı görevi görür. Alınan dalgalar önce iç kulağa, oradan da beyne gönderilir. Bu veriler oldukça hızlı olarak yorumlanır. Bu yorumlama sayesinde son derece hassas ve kesin bilgiler elde edilir. Yunus, bu sayede ses dalgasının çarptığı objenin hareket yönünü, hızını ve büyüklüğünü ayrıntılarıyla belirleyebilir.
Evrimciler, yunuslardaki sonarın çeşitli nedenlerle meydana gelen bir dizi değişiklik sonucu ortaya çıktığını iddia eder. Bu iddia, bir rafta duran binlerce elektronik devre parçasının rüzgar ya da yer sarsıntısı gibi nedenlerle biraraya gelerek bir sonar devresini oluşturduğunu söylemekle aynı anlamda ve en az onun kadar saçmadır.
Yunusun dalgaları yorumlama sistemi o kadar üstündür ki, bir balık sürüsü içindeki tek bir balığı bile izleyebilir.Hatta zifiri karanlıkta suda kendinden 3 km. uzakta duran iki ayrı metal parayı birbirinden ayırt edebilir.
Günümüzde, gemilerde ve denizaltılarda yön ve hedef tayininde SONAR adı verilen cihaz kullanılır. Sonarların çalışma prensibi, yunusların ses dalgalarını kullanma sistemiyle aynıdır.
ABD'de Yale Üniveritesi'nde keşif amacı ile kullanılacak bir robot geliştirilmiştir. Robotta, profesör ve aynı zamanda elektrik mühendisi olan Roman Kuc'un yunusların sonarını taklit ederek yaptığı sonar sistemi kullanılmıştır. Bu başarısına rağmen 10 yıldır sesüstü algılayıcılar ve robot teknolojisi üzerine çalışan profesör Kuc doğaya dikkat çekerek şöyle demektedir:
Sonar yapımı için doğaya daha yakından bakmalıyız, gözden kaçırdığımız herhangi bir şey olabilir.
Birisi size ses dalgalarının deniz suyunda saniyede 1500 m. hızla ilerlediğini söylese ve şöyle bir soru sorsa: İçinde bulunduğunuz bir denizaltıdan bir gemiye gönderilen ses dalgaları 4 saniye sonra geri geliyorsa gemi ne kadar uzaktadır?
Yapacağınız hesaplama sonucunda bulacağınız sonuç, 3 km. olacaktır. Yunuslar da benzer hesaplamaları büyük bir rahatlıkla yaparlar. Ancak elbette ki yunuslar ne ses dalgalarının sudaki yayılma hızını, ne çarpma işlemini ne de bölme yapmayı bilirler. Bu da bize, bütün bu işlemlerin yunuslar tarafından yapılmadığını, onların sadece Allah'ın kendilerine emrettiği şekilde hareket ettiklerini açık olarak gösterir.
En gelişmiş sonarların başında, cihazdan gelen verileri yorumlayabilecek özel eğitim görmüş operatörler bulunur. Oysa evrimcilerin insandan daha ilkel olduğunu kabul ettikleri yunuslar, hiçbir zaman böyle bir operatöre ihtiyaç duymazlar.
Yarasa Sonarından Görme Özürlülere Çözüm
Bilimsel araştırmalar ilerledikçe canlıların şaşırtıcı özelliklerine daha yakından şahit olmaktayız. Söz konusu özellikler günlük hayatımızda iş yerlerinden hastanelere kadar pek çok yerde yaşanan çeşitli sorunlara çözümler sunmaktadır. "Nike" şirketinin 'Evrensel İş Olanakları' Genel Müdürü Darcy Winslow bu konuda şunları dile getirir:
Sunmak zorunda olduğumuz ürün performansının karakteristikleri için doğal dünyanın bizlere sağladığı teknolojik çözümler gerçekten sınırsız. Biyomimikri hala keşfetme, yenileme ve yaratıcılık gerektiriyor ancak bir biyolog gibi düşünerek ya da bir biyologla birlikte çalışarak değişik sorular sormayı ve doğaya ilham ve öğrenme fırsatları yaratmak için bakmayı öğrenmeliyiz.
Birçok firma artık Winslow'un söylediklerine paralel bir çalışma stratejisi izlemektedir. Dolayısıyla artık bir biyolog ile elektronik mühendisini ya da mekanik uzmanını beraber çalışırken görmek mümkündür.
Nitekim yarasaların sonarından etkilenen mühendisler, mini bir sonar ünitesini bir gözlüğe monte ettiler. Gözlüğü kullanan görme özürlüler belli bir alışma süresinden sonra engellere çarpmadan yürüyebilmekte hatta bisiklete bile binebilmekteler. Ancak gözlüğün tasarımcıları bunun hiçbir zaman insan gözünün yerini tutamayacağının ya da yarasadaki kadar kullanışlı olmayacağının farkındalar.
Konusunda uzman insanların kopyasını bile yapmakta zorlandıkları bu kusursuz özelliklerin yarasada tesadüfen oluşmuş olması elbette ki imkansızdır. Burada unutulmaması gereken bir konu da özellik olarak adlandırdığımız şeylerin aslında içiçe geçmiş birbiriyle bağlantılı kompleks sistemler olduklarıdır. Bu sistemlerin tek bir parçasının dahi eksik olması tüm sistemin işe yaramaz hale gelmesi demektir. Örneğin, yarasalar ses dalgalarını yaysalar ama yaydıkları dalgaları geri algılayıp değerlendiremeseler sonar sistemi diye bir şey olmayacaktır.
Canlılardaki bu eksiksiz ve kusursuz tasarıma bilim literatüründe "indirgenemez komplekslik" adı verilir. Yani daha basite indirgendiğinde anlamsız ve işlevsiz hale gelecek bir tasarım...
Canlı organizmaların tümünde ve tüm sistemlerinde var olan bu "indirgenemez komplekslik" özelliği evrim teorisinin 'basitten gelişmişe kademeli evrim' şeklindeki temel mantığını yerle bir etmektedir. Çünkü, son haline gelmeden hiçbir işe yaramayacak bir sistemin milyonlarca yıl varlığını koruyup tamamlanmayı beklemesinin hiçbir mantığı yoktur. Bir canlı ancak bütün sistemleri eksiksiz olduğunda yaşamını ve neslini sürdürebilir. Sistemdeki parçaların zamanla sözde bir evrimle tamamlanmasını beklemek gibi bir lüks de yoktur. Bu da tüm canlıların yeryüzünde ilk olarak ortaya çıktıklarında şimdiki gelişmiş ve eksiksiz yapılarıyla yaratılmış olduklarının açık bir delilidir.
Yarasadaki Üstün Tasarım, Yollarımızı Nasıl Daha Güvenli Yapacağımızı Öğretiyor
Edinburgh Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bir yarasa gibi ekolokasyon ile yolunu bulabilecek akıllı kulaklara sahip bir robot üzerinde çalıştılar. Üniversitenin enformatik bölümünden Jose Carmena ve çalışma arkadaşları yaptıkları bu robota "RoBat" adını verdiler. RoBat'e tıpkı ağız görevi gören bir ses kaynağı ve iki sabit ses algılayıcısı konuldu. Daha sonra robotun ağzı tıpkı yarasadaki gibi yankılanma yapacak ses dalgalarını (ekolar) yaymak üzere düzenlendi.
RoBat'in tasarımında, ekoları en iyi şekilde kullanmak için yarasanın başka özellikleri de göz önüne alındı. Yarasalar yansıtılan ses dalgalarının frekans aralığını belirlemek için kulaklarını oynatır ve bu şekilde önlerindeki engelleri rahatlıkla aşıp, avlarını bulup yakalarlar. RoBat de, yarasadaki gibi kusursuz bir mekanizmaya sahip olması için ses üstü algılayıcılarla donatıldı.
Doğadan ilham alınarak hazırlanan bu tip ses algılayıcıları sayesinde bir gün yolların daha güvenilir hale geleceği düşünülüyor:
Nitekim, Mercedes, BMW gibi otomobil üreticileri, geri viteste faaliyete geçen ses üstü algılayıcılar kullanmaktadırlar. Şoför, bu algılayıcılar sayesinde arkasında duran araba ya da cisme ne kadar yaklaştığını öğrenebilmektedir.
Kirliliğe Karşı Balık Dedektörü
Batı Afrika fil balığı (Gnathonemus petersii), Afrika'nın 27oC'lik sıcak ve çamurlu sularında yaşar. Anavatanı Nijerya olan 10 cm. boyundaki bu balık, çamurlu sularda gözlerini çok az kullanır. Yolunu, kuyruk tarafındaki kaslarından düzenli olarak yaydığı elektrik sinyalleri ile bulur. Normalde, dakikada 300-500 sinyal yayar. Fakat suyun kirlilik oranı arttıkça dakikada ürettiği sinyal sayısı 1.000'i aşabilir.
İngiltere'nin Bourmounth şehrinde kirliliği ölçmek için, fil balıklarından faydalanılarak yapılan dedektörler kullanılmaktadır. Bourmounth'daki bir su şirketi, Stour nehrinden aldığı su örneklerini 20 fil balığının kontrolüne vermiştir. Her balık nehirden gelen su ile doldurulmuş bir akvaryumda yaşatılmaktadır. Akvaryumlardaki alıcılar sinyalleri alıp bağlı oldukları bilgisayarlara iletmektedir. Eğer su kirli ise balığın artan sinyalleri tespit edilerek bilgisayar aracılığı ile alarm verilmektedir.
Elektrikli yılan balığı "Electrophorus electricus" Amazon nehrinde yaşamaktadır. Boyu 2 metreyi bulan bu balığın gövdesinin üçte ikisi elektrik üreten organik plakalarla kaplıdır. Balık, sayısı 5.000-6.000 kadar olan bu plakalar sayesinde 550 volt/2 amperlik bir elektrik üretir. Balıktan yayılan bu elektriğin şok etkisi, balığın 2 m. uzağındaki canlıları bile öldürecek kadar şiddetlidir.
Balığın bu denli büyük bir enerjiye sahip olması gerçekten büyük bir yaratılış mucizesidir. Sistem son derece komplekstir ve "aşama aşama" gelişmesi gibi bir ihtimal de söz konusu değildir. Çünkü balığın elektrik sistemi tam olarak işlemediği sürece, ona hiçbir avantaj sağlamayacaktır. Bir başka deyişle, bu sistemin her parçası aynı anda kusursuz bir şekilde yaratılmıştır. Bilim adamları elektrikli yılan balığının sahip olduğu bu savunma mekanizmasının benzerlerini taklit etmektedir ve günümüzde bu balığınkine benzer elektrikli savunma silahları kullanılmaktadır.
Elektrik sinyallerini, bir cismin yerini tespit amacıyla ya da haberleşme için kullanabilirsiniz. Ancak bunun için büyük bir bilimsel birikime ve ileri bir teknolojiye sahip olmanız şarttır. Nitekim günümüzde bile, bu seviyeye ulaşmış ülkelerin sayısı son derece azdır. Oysa bazı elektrikli balıkların vücutlarında etrafa sürekli olarak elektrik sinyalleri yayan, bir yandan da bu sinyallerin çarptığı cisimleri yorumlayan organik bir radar vardır. Balık bu radar sayesinde çevrelerindeki nesnelerin büyüklüğü, iletkenliği ve hareketi hakkında bilgiler edinebilir. Ayrıca aynı sistemle karşısındaki başka bir elektrikli balığın cinsiyeti ve erginlik durumu hakkında bilgi edinebilir, onu çiftleşmeye davet edebilir veya korkutabilir. İnsanların kullandıkları radarların ve haberleşme sistemlerinin ne denli kompleks aygıtlar olduklarını düşündüğümüzde, balığın vücudundaki yaratılışın harikalığı daha açık olarak ortaya çıkar.
ULTRASON NEDİR? NASIL ÇALIŞIR?
Ultrason ses dalgalarından faydalanarak görüntüleme sağlayabilen bir yöntemdir. (sound: ses) Buradaki ses dalgaları yüksek frekanslı ve insan kulağının işitemeyeceği ses dalgalarıdır. Ultrasonun çalışma prensibi ses dalgalarının farklı doku ve organlardan farklı şekilde yansıması özelliğine dayanır. Tıbbın sadece kadın hastalıkları ve doğum dalında değil hemen hemen bütün branşlarında kullanılan çok faydalı bir görüntüleme yöntemidir.
Ultrason, insan kulağının işitemeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına verilen addır. Öteses, ultrases de bu kavram için önerilen adlardandır.
Ses bir enerji türüdür.Ses, cisimlerin titreşimi sonucunda meydana gelir. X – ray ışınlarının tersine ses elektromanyetik değildir. Ultrases akustik bir dalgadır. (Başka bir deyişle gaz, sıvı veya katı ortamdaki mekanik bir dalgadır). Sesin iletilebilmesi için bir ortam (madde) gereklidir. Sesin yayılımı bir yerden başka bir yere enerji taşınımı şeklindedir. Ses dalgalarının yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna bağlıdır.
Ses dalgaları 3’e ayrılır.
Infrasound (sesötesi) ; frekansı 20 hertz veya altındaki sestir.
İşitilebilir ses ; frekansı 20-20 000 hertz arasında olan işitilebilir sestir.
Ultrases ; 20 000 hertz üzerinde (2 – 15 MHz) frekansa sahip işitilemeyen sestir.
Ultrason Cihazının Yararları
>Deniz diplerindeki yeryüzü şekillerinin belirlenmesi, bataklık ya da göllerin derinliğinin bulunmasını sağlar.
>Yarasalar görme zayıflıkları olmasına rağmen çıkardıkları seslerle etraflarındaki varlıkların yerlerini tespit ederler. Bir nevi ultrason, sonar cihazları bulundururlar.
>Gemiden gönderilen ultrason dalgaları batık gemiden geri yansır. Yansıma süresini hesaplayan bir bilgisayar ile batık geminin yeri tespit edilir.
>İnsanoğlu, yunus ve yarasanın kullandığı bu yönteme dayanarak radar, sonar, ultrason gibi cihazlar yapmıştır.
Ultrasonun kullanım alanları:
• Hamilelik boyunca çoçuğun gelişimi ve sağlık takibi,
• Boyun incelemesi(özellikle tiroid bezi hastalıkları)
• Karaciğer hastalıkları,
• Safra kesesi taşı ve hastalıkları,
• Böbrek taşı ve hastalıkları,
• İdrar torbası hastalıklarında,
• Kadın üreme sistemi hastalıklarında,
• Erkek üreme sistemi hastalıklarında(prostat, penis skrotum),
• Bazı kanser türleri taraması,
• İnfeksiyon teşhisi,
• Kalp incelemesi.
Ultrason nedir?
Ultrason ses dalgalarının özelliklerinde yararlanılarak oluşturulmuş bir aygıttır. Aletin gezici kısmından insan kulağının duyamıyacağı kadar yüksek frekanslı ses dalgaları çıkar. Bu dalgalar değişik yoğunluktaki ortamlardan geçerken geri yansır. Bu geri yansımalar prob dediğimiz kısım tarafından toplanır ve cihazın beynine gönderilir. Iç organlardan geri yansıyan ses dalgaları aletin bilgisayarı tarafından resim haline getirilir ve ekranda görülür. Böylece iç organların ve Canın şekli ortaya çıkar. Sert organlar beyaz, yumuşak organlar gri, sıvı organlar siyah olarak gözükür. Bir organda ne kadar değişik yoğunluk bir arada ise o organ o kadar iyi izlenir. Canın etrafı sıvı ile çevrili olduğundan çok net görüntüler elde edilir. Ses dalgaları X ışını içermediğinden radyasyon etkisi yoktur. İnsanlar üzerinde hiçbir zararlı etkisi gösterilmemiştir.
Ultrasonik frekanslarda belli bir ortamdaki ses hızı sabit olduğu için Hız = Frekans x Dalga boyu denklemine göre frekans artınca sesin dalga boyu kısalmaktadır. Aradaki ilişki ters orantılı olduğu için yumuşak dokuda ses frekansı 1,5 Mhzden 3 Mhz'ye çıkınca dalga boyu da 1mm den 0,5mm ye düşer. Ses şiddeti Watt / cm² birimi ile ölçülür. Pratikte ses şiddeti Bel ile ölçülür (1B = 10 dB). Madde Yoğunluk Ses Hızı (m/s) Hava 0.001 330 Kemik 1.85 3360 Kas 1.06 1570 Yağ 0.93 1480 Kan 1.0 1560 utrasonografi yankı temeline dayanması nedeniyle röntgen, tomografi ve manyetik rezonanstan farklıdır. Ultrasound farklı akustik yoğunluklu yumuşak doku yapıları arasındaki ara yüzeyleri ayır edebilir. Yansıyan ekoların yoğunluğu akustik ara yüzeye ve ses demetinin çarptığı açıya bağlıdır. Ses demetinin geliş açısı dik açıya ne kadar yakın ise o kadar az ses yansıması olur. Dik açıdan üç dereceden fazla sapma olması durumunda algılayıcı sensör yansıyan sesi yakalayamamaktadır.
Ultrason abdominal organlardan ve yumuşak dokulardan iyi bir şekilde geçerken, akciğerler ve gastrointestinal sistem gibi hava içeren organlarda da nakledilemezler. kemikler de ultrasonu geçirmediklerinden, kemikler etrafında çevrelenen organlar ultrasound ile incelenemez.
Ultarsound dalgasının yoğunluğu absorbsiyon, refleksiyon ve dağılmayla azalır. Doku absorbsiyonu ultrasound dalgasının frekansının artmasıyla artar. Ultrason demeti belli akustik özellikli bir dokudan farklı akustik özellikli bir dokuya geçtiği zaman ses demetinin bir bölümü yansır. Refleksiyon açısı genellikle gelme açısına eşittir. Yansıma ses demetinin dalga boyundan daha büyük ve düz bir düzey gerektirir. Örneğin diyafragma, damar duvarları ve birçok organların sınırları bu özellikteki yüzeylerdir. Ultrasonik sesten teknolojide yararlanılır.
• İnsan ve hayvanlarda hastalıklı bölgenin yeri ve büyüklüğü belirlenir. • Cisimler dezenfekte edilir.
• Boruların kalınlığı veya çatlak olup olmadığı tespit edilir.
• Yarasalar çıkardıkları ve duyabildikleri ultrasonik ses sayesinde, sesin yansıması özelliğini kullanarak yönlerini bulabilir ve avlanırlar.
Ultrason Nedir Ne İşe Yarar
Ultrason, insan kulağının işitmeyeceği kadar yüksek frekanslı ses dalgalarına verilen addır. öteses, ultrases de bu kavram için önerilen adlardandır.
Ses, cisimlerin titreşimi sonucunda meydana gelir. X – ray ışınlarının tersine ses elektromanyetik değildir. Ultrases akustik bir dalgadır. (Başka bir deyişle gaz, sıvı veya katı ortamdaki mekanik bir dalgadır). Sesin iletilebilmesi için bir ortam (madde) gereklidir. Sesin yayılımı bir yerden bir yerden başka bir yere enerji taşınımı şeklindedir. Ses dalgalarının yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna bağlıdır.
Ses dalgaları 3’e ayrılır.
Infrasound (sesötesi) ; frekansı 20 hertz veya altındaki sestir.
İşitilebilir ses ; frekansı 20-20 000 hertz arasında olan işitilebilir sestir.
Ultrases ; 20 000 hertz üzerinde (2 – 15 MHz) frekansa sahip işitilemeyen sestir.
Ultrason Fiziği
Dalga boyu ve hız
Ultrasonik frekanslarda belli bir ortamdaki ses hızı sabit olduğu için Hız = Frekans x Dalga boyu denklemine göre frekans artınca sesin dalga boyu kısalmaktadır. Aradaki ilişki ters orantılı olduğu için yumuşak dokuda ses frekansı 1,5 Mhzden 3 Mhz çıkınca dalga boyu da 1mm den 0,5mm ye düşer. Ses şiddeti Watt / cm2 birimi ile ölçülür. Pratikte ses şiddeti Bel ( ile ölçülür.1B = 10 dB Madde Yoğunluk Ses Hızı (m/s)Hava 0.001 330Kemik 1.85 3360Kas 1.06 1570Yağ 0.93 1480Kan 1.0 1560 utrasonografi yankı temeline dayanması nedeniyle röntgen, tomografi ve manyetik rezonanstan farklıdır. Ultrasound farklı akustik yoğunluklu yumuşak doku yapıları arasındaki ara yüzeyleri ayır edebilir. Yansıyan ekoların yoğunluğu akustik ara yüzeye ve ses demetinin çarptığı açıya bağlıdır. Ses demetinin geliş açısı dik açıya ne kadar yakın ise o kadar az ses yansıması olur. Dik açıdan üç dereceden fazla sapma olması durumunda transduser yansıyan sesi yakalayamamaktadır.
Ultrason abdominal organlardan ve yumuşak dokulardan iyi bir şekilde geçerken, akciğerler ve gastrointestinal sistem gibi hava içeren organlarda da nakledilemezler. Kemikler de ultrasonu geçirmediklerinden, kemikler etrafında çevrelenen organlar ultrasound ile incelenemez. Ultarsound dalgasının yoğunluğu absorbsiyon, refleksiyon ve dağılmayla azalır. Doku absorbsiyonu ultrasound dalgasının frekansının artmasıyla artar. Ultrason demeti belli akustik özellikli bir dokudan farklı akustik özellikli bir dokuya geçtiği zaman ses demetinin bir bölümü yansır. Refleksiyon açısı genellikle gelme açısına eşittir. Yansıma ses demetinin dalga boyundan daha büyük ve düz bir düzey gerektirir. Örneğin diyafragma, damar duvarları ve birçok organların sınırları bu özellikteki yüzeylerdir.