Sonido Ultras�nico

El t�rmino "ultrasonido" aplicado al sonido, se refiere a cualquiera por encima de las frecuencias del sonido audible, nominalmente incluye a los de m�s de 20.000 Hz. Las frecuencias utilizadas en ecograf�as de diagn�stico m�dico se extiende hasta 10 MHz y m�s all�.

Los sonidos en el rango de 20-100 kHz, son com�nmente utilizados en la comunicaci�n y la navegaci�n de los murci�lagos, delfines, y algunas otras especies. Frecuencias mucho m�s altas, en el rango de 1-20 MHz, se utilizan en la ecograf�a m�dica. Tales sonidos son producidos por transductores ultras�nicos. Una amplia variedad de aplicaciones de diagn�sticos m�dicos, utilizan tanto el tiempo de eco, como el desplazamiento Doppler de los sonidos reflejados, para medir la distancia a los �rganos y estructuras internas, y la velocidad de movimiento de dichas estructuras. Es t�pico el ecocardiograma, en el cual se produce una imagen en movimiento de la acci�n del coraz�n en formato de v�deo, con colores falsos para indicar la velocidad y direcci�n del flujo sangu�neo, y los movimientos de las v�lvulas card�acas. Las im�genes por ultrasonido cerca de la superficie del cuerpo, son capaces de resoluciones de menos de un mil�metro. La resoluci�n disminuye con la profundidad de penetraci�n, ya que se deben usar frecuencias m�s bajas (la atenuaci�n de las ondas en el tejido, aumenta con el incremento de frecuencia). El uso de longitudes de onda mayores, implica menor resoluci�n, puesto que la resoluci�n m�xima de cualquier proceso de im�genes, es proporcional a la longitud de onda de las ondas de im�genes.

Murci�lagos y Ultrasonidos

Los murci�lagos utilizan los sonidos ultras�nicos para la navegaci�n. Su habilidad para atrapar insectos voladores mientras vuelan a toda velocidad, en la oscuridad total, es asombrosa. Su sofisticada ecolocaci�n , o ecolocalizaci�n (localizaci�n por eco), les permite distinguir entre una polilla (comida), y una hoja que cae.

Hay alrededor de 800 especies de murci�lagos agrupadas en 17 familias. Las se�ales de ultrasonido utilizadas por estos murci�lagos, se dividen en tres categor�as principales. 1. Los llamados clics cortos (chasquidos), 2. Pulsos de barrido de frecuencia, y 3. Pulsos de frecuencia constante. Hay dos sub�rdenes, Megaquir�pteros y Microquir�pteros. Los megas usan clics cortos, los micros utilizan los otros dos. Los clicks con la boca, producen pares de clics separados por unos 30 ms, con 140 a 430 ms entre pares (Sales and Pye, Ultrasonic Communication by Animals), 10-60 kHz en la frecuencia de barrido de clics. Un tipo de murci�lago, el verspertilionidae, tienen pulsos de barrido de frecuencia de 78 kHz a 39 kHz en 2,3 ms. Emite pulsos de 8 a 15 veces por segundo, pero puede aumentar a 150-200/s cuando tiene que realizar una maniobra dif�cil.

Sonidos en los Cet�ceos

Las orcas producen una amplia variedad de clics, silbidos y pulsos de llamadas. Var�an en frecuencias de 1 a 25 kHz. Hay manadas individuales de ballenas que tienen su propio dialecto distintivo de llamadas, similar a los p�jaros cantores. Algunas de tales llamadas son conocidos por ser estable durante un per�odo de 10 a�os. Las ballenas jorobadas producen una variedad de gemidos, ronquidos y gru�idos, que se repiten para formar lo que podr�amos llamar canciones. La frecuencia de estas canciones varian desde aproximadamente 40 Hz a 5 kHz. Las ballenas cantoras son normalmente machos solitarios, que emiten en una zona de fondo profundo y suave, donde el sonido se propaga bi�n. Estos sonidos se interpretan como llamadas territoriales y de apareamiento. Las ballenas tambi�n son conocidas por producir algunos sonidos muy intensos de baja frecuencia, que pueden utilizar para aturdir o desorientar a las presas peque�as de peces. Los delfines mulares producen sonidos en el rango de 7 a 15 kHz, que son de tonos continuamente variables. Adem�s, producen r�fagas cortas de 20 a 170 kHz, presumiblemente para una mejor ecolocalizaci�n.

Los clics del delf�n, provienen de unas peque�as protuberancias cerca de su orificio nasal. No tienen cuerdas vocales.

Transductores Ultras�nicos

Los sonidos ultras�nicos pueden ser producidos por transductores que operan por efecto piezoel�ctrico o por efecto magnetoestrictivo. Los transductores magnetoestrictivos, puede ser utilizados para producir sonido ultras�nico de alta intensidad en el rango de 20-40 kHz, para la limpieza ultras�nica y otras aplicaciones mec�nicas.

El tratamiento de im�genes m�dicas por ultrasonidos, utiliza normalmente frecuencias de sonido mucho m�s altas, en el rango de 1-20 MHz. Tal ultrasonido se produce mediante la aplicaci�n de la salida de un oscilador electr�nico, a una delgada oblea de material piezoel�ctrico, como el titanato zirconato de plomo. Las frecuencias m�s altas implican menores longitudes de onda y por lo tanto, mayores resoluciones en el proceso de creaci�n de im�genes. La aplicaci�n de las ideas b�sicas de formaci�n de im�genes (por ejemplo, el criterio de Rayleigh), sugiere que la resoluci�n de cualquier proceso de im�genes est� limitado por difracci�n, a una dimensi�n similar a la longitud de onda de la onda utilizada en el proceso.

Titanato Zirconato de Plomo (PZT)

El material piezoel�ctrico que ha sido mas ampliamente usado como transductor ultras�nico en aplicaciones de diagn�stico m�dico, es el titanato zirconato de plomo, llamado normalmente PZT, una forma abreviada de los s�mbolos del compuesto qu�mico PbZrTi.