Unidad 8 Biofísica sensorial Dr. Juan José Aranda Aboy Profesor e Investigador Titular

Dr. Juan José Aranda Aboy Contenido y Objetivos Luz y Visión Fuentes luminosas. Receptores luminosos. Agudeza visual. Sonido Intensidad y Decibeles. Oído externo, medio e interno. Fenómenos de transducción. Caracterizar y explicar los elementos que integran los sistemas de percepción visual y auditiva de los seres humanos. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy FÍSICA DE LA AUDICIÓN TEORÍA GENERAL DE ONDAS. FÍSICA DE LA VOZ: Las ondas sonoras. Cualidades del sonido. Intensidad y nivel de intensidad. Física de la fonación y la producción del habla. FÍSICA DE LA AUDICIÓN: El oído humano. El sentido de la audición. Sensibilidad del oído humano. Bases físicas de la audición. Mediciones sonoras de la audición humana. EMPLEO DE LAS ONDAS SONORAS EN MEDICINA: Efecto Doppler. Métodos acústicos de investigación en clínica. Los infrasonidos y su empleo en la terapéutica médica. Los ultrasonidos y su empleo médico. Ruido, guerra con el ruido. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Sonido Movimiento oscilatorio, armónico ó no, que se propaga por diferentes medios materiales y que se halla dentro de un rango de frecuencias que puede ser captado por el oído de los seres humanos: aproximadamente entre 20Hz y 22kHz. Estos límites de frecuencia sólo se basan en una propiedad del organismo humano. Las vibraciones de frecuencia mayor que las audibles por los seres humanos reciben el nombre de Ultrasonidos. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Tipos de sonidos Las oscilaciones del sonido pueden ser: periódicas (casos a y b) ó aperiódicas (caso c). Si las oscilaciones son periódicas reciben el nombre de sonidos propiamente. Si al vibrar las partículas describen un movimiento oscilatorio armónico, se dice que el sonido es puro. (a) Si el movimiento no es armónico, pero si periódico, que puede descomponerse en varios movimientos oscilatorios armónicos, se denomina sonido compuesto. (b) En el caso en que las oscilaciones no son periódicas, se les llama ruidos. (c) Puro; Compuesto; y Dr. Juan José Aranda Aboy Ruido.

Ondas de presión y de depresión en la propagación del sonido Las vibraciones del sonido en el aire son longitudinales: las partículas del medio material en que se propaga oscilan en la misma dirección del rayo. Esto da lugar alternativamente a zonas que tienden a acercarse entre si y otras en las que se alejan. En consecuencia, la presión aumenta y desciende de manera alternada, dando lugar a zonas de compresión y de descompresión. En un medio homogéneo infinito, estas zonas se propagan en forma de ondas esféricas concéntricas. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Análisis armónico Formación de una onda (d) a partir de componentes sinusoidales (a, b y c) a distintas frecuencias. Dr. Juan José Aranda Aboy

Análisis de Frecuencia Dr. Juan José Aranda Aboy

Cuerda con ambos extremos fijos Dr. Juan José Aranda Aboy

Cuerda con un extremo fijo Dr. Juan José Aranda Aboy

Tubo abierto por ambos extremos Dr. Juan José Aranda Aboy

Tubo abierto por un extremo Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Intensidad del Sonido Se determina mediante la energía por unidad de tiempo, es decir, la Potencia P, que atraviesa la unidad de sección perpendicular S a la dirección de propagación: I = P/S También puede expresarse en función de la presión máxima Pmax desarrollada en las zonas de compresión: I = Pmax 2 / 2 D c donde D es la densidad del medio y c es la velocidad del sonido Dr. Juan José Aranda Aboy

Escalas acústicas y Decibeles El sonido audible mas débil tiene una intensidad Imin de 10e-16 W/cm2, mientras que un sonido de 10e-4 W/cm2 puede llegar a producir una sensación dolorosa. Decibelio: Unidad para representar la intensidad relativa de un sonido: IdB = 10 log10 (I / Imin) La intensidad del sonido en una conversación ordinaria es de alrededor de 60 dB, mientras que el sonido lindante con la sensación dolorosa tiene una intensidad de 120 dB. Dr. Juan José Aranda Aboy

Análisis de Intensidad Dr. Juan José Aranda Aboy

Efectos biológicos y aplicaciones médicas del Ultrasonido Se utilizan tanto para técnicas: diagnósticas: Ecografía, incluida la basada en el efecto Doppler; terapéuticas: la Diatermia y la Litotricia extracorpórea. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Litotricia Consiste en producir ondas de choque ultrasónicas que rompen los cálculos renales. Esquema de las ondas de choque. Dr. Juan José Aranda Aboy

Dr. Juan José Aranda Aboy Litotritor Este equipo se utiliza para eliminar cálculos renales. Dr. Juan José Aranda Aboy

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bronzino, et. al. BME Handbook Ch04, “Vision System” y Ch05 Auditory System” Davidovits,P. “Physics in Biology and Medicine” 2nd Ed. Academic Press, 2001 (ISBN 0-12-204840-7) Caps. 12, pp 151-167; y 15, pp 200-222 Frumento S.A. “Biofísica” 3ra edición. Ed. Mosby / Doyma Libros, 1995, (ISBN 84-8174-073-X) Caps. 20 al 23, pp 373-448 Jou,D.; Llebot,J.E. y Pérez García,C. “Física para Ciencias de la Vida” McGrawHill / Interamericana, 1994 (ISBN 84-481-1817-0) Caps. 5, pp 229-310; y 7, pp 381-486 Parisi,M. “Temas de Biofísica”. McGrawHill /Interamericana, 2001 (ISBN 956-278-144-5) Cap. 6, pp 107-132 Dr. Juan José Aranda Aboy