ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Βιοφυσική - Επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη

Transcript

1 ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Βιοφυσική - Επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη Ακαδ. έτος Διδάσκουσα: Μυρσίνη Μακροπούλου

2 Επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη This diagram compares the mean near-surface macroenvironment of planet Earth and Mars in terms of hydrostatic pressure and temperature. It suggests possible habitable zones within the Martian global environment.

3 Επίδραση φυσικών παραγόντων στην έμβια ύλη

4 Επίδραση της μη ιοντίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την έμβια ύλη Με τον όρο «μη ιοντίζουσα» ακτινοβολία εννοούμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (Η/Μ ακτινοβολία) που έχει συχνότητες μικρότερες από τις συχνότητες των ακτίνων Χ και των άλλων ιοντιζουσών ακτινοβολιών, επομένως με ενέργειες φωτονίων μικρότερες από τις αντίστοιχες που μπορούν να προκαλέσουν ιονισμό των ατόμων και των μορίων που θα βρεθούν στην πορεία τους. Το φάσμα των μη ιοντιζουσών ακτινοβολιών περιλαμβάνει τις υπεριώδεις ακτινοβολίες, το ορατό τμήμα, τις υπέρυθρες ακτινοβολίες, τα μικροκύματα και τα ραδιοκύματα. Στα επόμενα δίνονται δύο εικόνες από το διαδίκτυο, στις οποίες αναπαρίσταται το πλήρες φάσμα της Η/Μ ακτινοβολίας και οι πρωταρχικές αλληλεπιδράσεις με την ύλη, έμβια ή άβια ύλη.

5

6 Πρωταρχική αλληλεπίδραση Η/Μ ακτινοβολίας με την ύλη (Πηγή:

7 Μη ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

8 Μη ιοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

9 Επίδραση της υπεριώδουςακτινοβολίας με την έμβια ύλη Η υπεριώδης ακτινοβολία (UltraViolet, UV) έχει μήκη κύματος μεταξύ 100 και 400 nm. Για πρακτικούς λόγους, η υπεριώδης ακτινοβολία διαιρείται συμβατικά σε υποπεριοχές, ανάλογα με το μήκος κύματος ή την απόστασή τους από το ορατό φάσμα. Έτσι διακρίνουμε την εγγύς (UV-A), τη μεσαία (UV-B) και την μακράν (UV-C) υποπεριοχή, ανάλογα με την απόσταση από την περιοχή του ορατού ( nm). UVA nm UVB nm UVC nm Η ενέργεια των φωτονίων στο υπεριώδες είναι περίπου 3,1 12,4 ev, μικρότερη σε γενικές γραμμές από την ενέργεια ιονισμού των ατόμων.

10 Από την έναρξη της ζωής στον πλανήτη μας έως σήμερα η υπεριώδης ακτινοβολία έχει σημαντική συνεισφορά στην εξέλιξη ποικίλων βιολογικών φαινομένων. Σύμφωνα με κάποιες επιστημονικές θεωρίες, που επιβεβαιώθηκαν πειραματικά σε ερευνητικά εργαστήρια, φαίνεται ότι στην εποχή της αρχέγονης «σούπας» του Oparin ηέκθεσηστηνηλιακήακτινοβολία( nm) απλώναερίωνμορίων της πρωταρχικής γήινης ατμόσφαιρας οδήγησε στον σχηματισμό των απλούστερων οργανικών ενώσεων, που οδήγησαν έπειτα στη σύνθεση των αμινοξέων, τα οποία είναι οι βασικές μονάδες των πρωτεϊνών κ.λ.π. Στη σύγχρονη ατμόσφαιρα το στρώμα του όζοντος απορροφά αυτά τα μήκη κύματος και μόνον μακροκυματική υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να φθάσει στην επιφάνεια της γης. Στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας γίνονται οι αντιδράσεις: hν+ο 2 Ο. +Ο. (λ = 190 nm) Ο. + Ο 2 O 3 hν+ο 3 Ο 2 +Ο. (λ < 300 nm)

11 Various wavelengths of solar EM radiation penetrate Earth's atmosphere to various depths. Fortunately for us, all of the high energy X-rays and most UV is filtered out long before it reaches the ground. Much of the infrared radiation is also absorbed by our atmosphere far above our heads. Most radio waves do make it to the ground, along with a narrow "window" of IR, UV, and visible light frequencies. Credit: Image courtesy STCI/JHU/NASA.

12 Επίδραση της υπεριώδουςακτινοβολίας με την έμβια ύλη Ο βιοφυσικός μηχανισμός αλληλεπίδρασης της υπεριώδους ακτινοβολίας βασίζεται στην ισχυρή απορρόφησή της από πολλά σημαντικά βιομόρια και κυρίως από τις πρωτεΐνες, το DNA και χρωμοφόρα συστατικά των ιστών. Η προσπίπτουσα δέσμη των φωτονίων UV μεταφέρει την ενέργειά της στα βιομόρια με αποτέλεσμα ηλεκτρονιακές διεγέρσεις ή ακόμη και ιονισμό, ανάλογα με τη συχνότητα των φωτονίων. Τα κυριότερα βιομόρια, των οποίων το φάσμα απορρόφησης παρουσιάζει κορυφές στο υπεριώδες, είναι η μελανίνη, η αιμοσφαιρίνη, τα κυτοχρώματα καιοιαιμοπρωτεΐνεςκαιτοdna.

13 Επίδραση της υπεριώδουςακτινοβολίας με την έμβια ύλη Η απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από τα βιομόρια, τα οποία μπορούμε να τα αποκαλούμε γενικά χρωμοφόρα (επειδή απορροφούν κάποιο χρώμα, δηλαδή κάποιο ή κάποια μήκη κύματος), οδηγεί σε φωτο-επαγόμενες μεταβολές της μοριακής δομής και πιθανά σε αντιστρεπτές ή μη αντιστρεπτές βιοχημικές αλλοιώσεις, που έχουν ως αποτέλεσμα ακόμη και τον θάνατο του κυττάρου. Events in light-induced effects

14 Φάσμα απορρόφησης βιομορίων στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος της Η/Μ ακτινοβολίας. UVR absorption spectra of molecules important to UV-induced health effects.

15 Επίδραση της υπεριώδουςακτινοβολίας με την έμβια ύλη σε μοριακό επίπεδο Η μελανίνη είναι η χρωστική που «χρωματίζει» το δέρμα. Βρίσκεται στα μελανοσώματα των μελανοκυττάρων, κοντά στην επιφάνεια του δέρματος και το προστατεύει από ερυθήματα και εγκαύματα, κύρια λόγω της εξασθένησης που προκαλεί στο υπεριώδες τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας. Η μελανίνη εξασθενεί το φως με ρυθμό ανάλογο του λ -4, χαρακτηριστικό της σκέδασης Rayleigh. Η αιμοσφαιρίνη είναι η χρωστική των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Είναι ένα μακρομόριο με 4 άτομα σιδήρου, τα οποία συνδέονται αντιστρεπτά με το οξυγόνο και το μεταφέρουν στους ιστούς. Το φάσμα απορρόφησης της αιμοσφαιρίνης έχει κορυφές στο UV και στο ορατό, ενώ απορροφά ελάχιστα στο κοντινό υπέρυθρο. Τα κυτοχρώματα είναι μια σειρά ενζύμων σημαντικών για τον μεταβολισμό των κυττάρων. Περιέχουν αιμοπρωτεΐνες και λόγω του σιδήρου που υπάρχει στο μόριό τους έχουν κορυφές απορρόφησης στο υπεριώδες και στο ορατό. Το μακρομόριο του DNA έχει διπλούς συζυγείς δεσμούς και απορροφά ισχυρά στα nm. Η απορρόφηση φωτονίων UV έχει σαν αποτέλεσμα αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές μεταβολές, όπως: διμερισμός των αζωτούχων βάσεων και ιδιαίτερα της θυμίνης, υδάτωση των βάσεων, θραύση δεσμών υδρογόνου, θραύση ενός κλώνου, διασταύρωση DNA και πρωτεϊνών (crosslinking) κ.ά.

16

17 Δράση της υπεριώδους ακτινοβολίας στα κύτταρα και στους ιστούς Όπως είδαμε, η απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας από τα βιομόρια, τα οποία μπορούμε να τα αποκαλούμε γενικά χρωμοφόρα (επειδή απορροφούν κάποιο χρώμα, δηλαδή κάποιο ή κάποια μήκη κύματος), οδηγεί σε φωτοεπαγόμενες μεταβολές της μοριακής δομής και πιθανά σε αντιστρεπτές ή μη αντιστρεπτές βιοχημικές αλλοιώσεις, που έχουν ως αποτέλεσμα ακόμη και τον θάνατο του κυττάρου. Στον άνθρωπο και στα ζώα οι πύλες εισόδου της υπεριώδους ακτινοβολίας είναι το δέρμα και οι οφθαλμοί. Η βιολογικήδράση της υπεριώδους ακτινοβολίας διακρίνεται κυρίως σε βακτηριοκτόνο δράση και βλάβες στο δέρμα και τα μάτια. Η βακτηριοκτόνος δράση των φωτονίων UV οφείλεται κυρίως στο φωτοδιμερισμό της θυμίνης του DNA των βακτηρίων, καθώς και σε άλλες αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές μεταβολές, όπως καθυστέρηση ή αναστολή τηςσύνθεσηςπρωτεϊνώνκαιdna, επιβράδυνση του κύκλου της μίτωσης, ελάττωση του ρυθμού αναπνοής και του μεταβολισμού των βακτηρίων κ.ά. Παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον το γεγονός ότι υπάρχουν βακτήρια ανθεκτικά στο υπεριώδες, π.χ. το βακτήριο Micrococus radiodurans.

18 Η βακτηριοκτόνος δράση των φωτονίων UV οφείλεται κυρίως στο φωτοδιμερισμό της θυμίνης του DNA των βακτηρίων, καθώς και σε άλλες αντιστρεπτές και μη αντιστρεπτές μεταβολές, όπως καθυστέρηση ή αναστολή της σύνθεσης πρωτεϊνών και DNA, επιβράδυνση του κύκλου της μίτωσης, ελάττωση του ρυθμού αναπνοής και του μεταβολισμού των βακτηρίων κ.ά. Παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον το γεγονός ότι υπάρχουν βακτήρια ανθεκτικά στο υπεριώδες, π.χ. το βακτήριο Micrococus radiodurans.

19

20

21 Δράση της υπεριώδους ακτινοβολίας στα κύτταρα και στους ιστούς Οι βλάβες στο δέρμα και τους οφθαλμούς ποικίλουν, ανάλογα με την υποπεριοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας και την συνολική φωτεινή ένταση που απορροφάται. Σε σύντομο χρόνο (ακόμη και σε μερικά λεπτά της ώρας) μετά από έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία μπορεί να εμφανισθεί ερύθημα, το οποίο οφείλεται σε βλάβες των φωσφολιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης, ενώ σε 3-4 ημέρες μπορεί να παρουσιασθεί έγκαυμα, ανάλογα με την ένταση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Οι σχετικές έρευνες έχουν δείξει ότι το βάθος διείσδυσης της υπεριώδους ακτινοβολίας στο δέρμα είναι της τάξης των 1-50 μm. Η UVA ακτινοβολία διεισδύει βαθιά στον ιστό και του προκαλεί βλάβη, προκαλώντας ζάρες, πρόωρη γήρανση και πιθανότατα καρκίνο. Η UVB ακτινοβολία επιδρά στα εξωτερικά στρώματα του δέρματος προκαλώντας ηλιακό έγκαυμα και καρκίνο. Γενικά, όταν αναφερόμαστε στις επιδράσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας (Ultraviolet Radiation, UVR) στο δέρμα, εννοούμε την ηλιακή που έχει φάσμα μεταξύ nm.

22 Δράση της υπεριώδους ακτινοβολίας στα κύτταρα και στους ιστούς Στους οφθαλμούς η δράση των φωτονίων UV περιορίζεται σε βλάβες στον κερατοειδή χιτώνα, επειδή απορροφώνται ισχυρά από αυτόν τον ιστό και δεν διεισδύουν βαθύτερα. Προκαλούνται φλεγμονές στον κερατοειδή και για αυτόν το λόγο είναι απαραίτητη η χρήση ειδικών γυαλιών προστασίας από όσους εκτίθενται θεραπευτικά ή επαγγελματικά στην υπεριώδη ακτινοβολία.

23

24 ΠΙΝΑΚΑΣ IV: Βιολογική δράση κατά την έκθεση των οφθαλμών και του δέρματος σε διάφορ μήκη κύματος της ακτινοβολίας laser Φασματική περιοχή ακτινοβολίας Υπεριώδες C (200 nm nm) Φωτοβιολογική δράση - Φωτοβιολογική δράση - Οφθαλμός Δέρμα Φωτο-κερατίτιδα Ερύθημα (sunburn) Καρκίνος δέρματος Υπεριώδες B Φωτο-κερατίτιδα Επιταχυνόμενη γήρανση του δέρματος Αυξημένο «μαύρισμα» (280 nm nm) Υπεριώδες A (315 nm nm) Ορατό (400 nm nm) Φωτοχημικός καταρράκτης Μαύρισμα Φωτοχημική και θερμική βλάβη του αμφιβληστροειδο Έγκαυμα δέρματος Μαύρισμα Αντιδράσεις φωτοευαισθησίας Υπέρυθρο A (780 nm nm) Υπέρυθρο B (1,4μm 3,0 μm) Υπέρυθρο C (3,0 μm μm) Καταρράκτης και έγκαυμα αμφιβληστροειδούς Έγκαυμα κερατοειδούς, αναλαμπές υδατοειδούς, καταράκτης Έγκαυμα κερατοειδούς (αποκλειστικά) Έγκαυμα δέρματος Έγκαυμα δέρματος Έγκαυμα δέρματος Έγκαυμα δέρματος

25 Θεραπευτικές εφαρμογές της υπεριώδους ακτινοβολίας Η υπεριώδης ακτινοβολία χρησιμοποιείται στη φωτοθεραπεία πολλών ασθενειών, όπως για παράδειγμα: Θεραπεία ραχιτισμού (μετατροπή της εργοστερόλης σε βιταμίνη D 2 ), Φωτοχημειοθεραπεία ή θεραπεία PUVA σε περιστατικά ψωρίασης, λεύκης, έρπητα ζωστήρα, μυκητίασης, μικροβιακού εκζέματος κ.ά. Φωτοθεραπεία του νεογνικού ίκτερου (υπερχολερυθριναιμία). Άλλες βιοϊατρικές εφαρμογές της υπεριώδους ακτινοβολίας αξιοποιούν τη βακτηριοκτόνο δράση της για ακτινο-αποστείρωση ολικού αίματος και των παραγώγων του (π.χ. αιμοπετάλια). Με τη χρήση φωτοευαισθητοποιών ουσιών (π.χ. φθαλοκυανίνες, διαιματοπορφυρινικός αιθέρας, ψωραλένιο) και φωτοδιέγερση με υπεριώδη ή/και ορατή ακτινοβολία προκαλείται αδρανοποίηση των ιών, συμπεριλαμβανομένου και του HIV-1, σε ολικό αίμα. Οι πηγές υπεριώδους ακτινοβολίας που χρησιμοποιούνται στη δερματολογία είναι λυχνίες ξένου, λυχνίες τόξου άνθρακα, λυχνίες αλογόνου, λυχνίες ατμών υδραργύρου. Όλες οι λυχνίες περιβάλλονται από ειδικό υλικό (συνήθως χαλαζία) γιατί το κοινό γυαλί τις απορροφά. Η διάταξη των πηγών υπεριώδους ακτινοβολίας στις φωτοθεραπευτικές συσκευές είναι τέτοια που να επιτρέπει τοπική ή ολόσωμη ακτινοβόληση του σώματος. Στο επόμενο σχήμα φαίνεται η φασματική κατανομή τριών συμβατικών λυχνιών, που χρησιμοποιούνται στη φωτοθεραπεία με υπεριώδες.

26 (Από το άρθρο του Brian L. Diey, «Sources and measurement of ultraviolet radiation», Methods 28 (2002) 4 13)

27 Microspheres of synthetic polymer water-resistant test.

28 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος Μπορούμε να διακρίνουμε δύο τρόπους βλαπτικής επίδρασης της ηλεκτρικής ενέργειας στο ανθρώπινο σώμα. Ο πρώτος τρόπος προϋποθέτει την κυκλοφορία ρεύματος μέσα από τον ανθρώπινο οργανισμό. Για να συμβεί αυτό, δεν είναι πάντα απαραίτητο να έρθει σε φυσική επαφή το σώμα με ηλεκτρισμένα τμήματα του δικτύου, μολονότι αυτή είναι η συνηθέστερη περίπτωση. Για παράδειγμα, σε εγκαταστάσεις υψηλών τάσεων είναι δυνατό να συμβεί υπερπήδηση με ηλεκτρικό τόξο, μεταξύ τμημάτων υπό τάση και του χειριστή, όταν ο τελευταίος πλησιάσει κοντύτερα από μια ελάχιστη απόσταση. Οδεύτεροςτρόποςαφορά«εκρηκτικές» αποδεσμεύσεις ηλεκτρικής ενέργειας. Τέτοιες βλάβες προκύπτουν από την εκφόρτιση πυκνωτών, τις κεραυνοπληξίες και τις δευτερογενείς προσβολές από ηλεκτρικά τόξα (προσβολή από εκτινασσόμενα υπέρθερμα αέρια και θραύσματα εξοπλισμού). Ηλεκτροπληξία. Η ηλεκτροπληξία, η επίδραση της ηλεκτρικής ενέργειας στο ανθρώπινο σώμα, συνοδεύεται από ένα πλήθος φυσικών, χημικών και βιολογικών φαινομένων. Τα φυσικοχημικά φαινόμενα περιλαμβάνουν την θέρμανση των ιστών (φαινόμενο Joule) και, στην περίπτωση του συνεχούς ρεύματος, την ηλεκτρόλυση των σωματικών υγρών. Τα βιολογικά φαινόμενα είναι πολυπλοκότερα, πολυπληθέστερα και τα πλέον επικίνδυνα. Σε αυτά περιλαμβάνονται παράλυση μυών, καταστροφή οργάνων και θανατηφόρες βλάβες.

29 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος Το ηλεκτρικό ρεύμα έχει τρεις κύριους τρόπους δράσης στο ανθρώπινο σώμα: την ηλεκτρόλυση, τη μετατροπή σε θερμότητα και την διέγερση νεύρων και μυών. Ηλεκτρόλυση: Ως γνωστόν η ηλεκτρόλυση προκαλείται κατά τη δίοδο συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος σε μέσο που περιέχει ελεύθερα ιόντα. Γενικά στον άνθρωπο δεν επιτρέπεται δίοδος συνεχούς ρεύματος με ένταση μεγαλύτερη από 10 μα. Αυτό δεν σημαίνει ότι το ρεύμα των 10 μα είναι ασφαλές, αφού αν περάσει για λίγα λεπτά μέσα από το δέρμα προκαλεί έλκη στα σημεία επαφής των ηλεκτροδίων. Μετατροπή ρεύματος σε θερμότητα: Τα υψίσυχνα εναλλασσόμενα ρεύματα δημιουργούν επιδερμικά φαινόμενα, δηλαδή διέρχονται από το δέρμα και μετατρέπονται σε θερμότητα. Τη δράση αυτή του υψίσυχνου ρεύματος αξιοποιούν οι ηλεκτροχειρουργικές διαθερμίες και οι διαθερμίες στη φυσιοθεραπεία. Διέγερση νεύρων και μυών: Το ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί διέγερση νεύρων και μυών, η οποία διέγερση προκαλεί είτε πόνο, είτε σύσπαση μυών (ηλεκτροπληξία). Τα σωματικά αποτελέσματα της ηλεκτροπληξίας είναι ανάλογα με την ένταση του ρεύματος, τη διαδρομή του στο σώμα και τη διάρκεια ροής του. Αν π.χ. περάσει από την καρδιά, η βιο-ηλεκτρική δραστηριότητα του μυοκαρδίου διαταράσσεται και μπορεί να προκληθεί κολπική μαρμαρυγή ή ινιδισμός των κοιλιών, με αποτέλεσμα κάποια προσωρινή βλάβη ή το θάνατο του ανθρώπου.

30 Ποιά διαδρομή ρεύματος είναι η πλέον επικίνδυνη;

31 Pulsating electrical current e.g. d.c. pulses or low-frequency currents (including mains supply frequencies) have a stimulating effect on nerve and muscle cells. The origin lies in a stimulation of the standard ion exchange in the human body that is responsible for the physiological transmission of stimulus. Stimulation of this kind leads to a spasm in the muscle that can extend to extra-systole and ventricular fibrillation.

32 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος Τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος των 50 Hz εξαρτώνται από την ένταση του ρεύματος και διακρίνονται στις παρακάτω περιοχές εντάσεων: 0,5-1 ma: Το ρεύμα γίνεται μόλις αντιληπτό, προκαλεί ασθενείς μυϊκές συσπάσεις. Το κατώφλι αντίληψης του ρεύματος ( 0,5 ma) ποικίλει από άνθρωπο σε άνθρωπο και ανάλογα με τις συνθήκες μέτρησης (π.χ. υγρασία) ma: Το ρεύμα δημιουργεί ισχυρές (τετανικές) συσπάσεις των σκελετικών μυών, τίναγμα του σώματος και κατά συνέπεια μπορεί να προκληθούν τραυματισμοί και κατάγματα ma: Προκαλείται έντονος πόνος και αναπνευστική δυσχέρεια, λόγω τετανικών συσπάσεων των αναπνευστικών μυών. Μεγάλη πιθανότητα πρόκλησης αναπνευστικής παράλυσης και ελαφρών εγκαυμάτων ma: Προκαλείται ινιδισμός των κοιλιών, που παραμένει και μετά την επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος, αναπνευστική παράλυση, εξαιρετικά ισχυρές μυϊκές συσπάσεις και σοβαρά εγκαύματα. > 500 ma: Προκαλείται αυτόματη έναρξη της λειτουργίας της καρδιάς μετά την άρση της επίδρασης του ρεύματος (καρδιακή απινίδωση).

33 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος 5-15 ma: Το ρεύμα δημιουργεί ισχυρές (τετανικές) συσπάσεις των σκελετικών μυών, τίναγμα του σώματος και κατά συνέπεια μπορεί να προκληθούν τραυματισμοί και κατάγματα.

34

35 Τοπικέςεπιδράσειςτουρεύµατος Η ηλεκτροπληξία µπορεί να προκαλέσει τριών ειδών εγκαύµατα. 1. Εγκαύµατα από λάµψη χωρίς να υπάρχει επαφή µε το ρεύµα (flash burns). Συνήθως είναι επιφανειακά. 2. Εγκαύµατα βολταϊκού τόξου, τα οποία οφείλονται στην επαφή του σώµατος µε ηλεκτρικό τόξο. Αυτά τα εγκαύµατα είναι βαθιά και εντοπισµένα. 3. Εγκαύµατα Joule. Θερµικά εγκαύµατα λόγω της µετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερµότητα. Συγκρινόµενα µε τα κοινά θερµικά εγκαύµατα είναι ανώδυνα, προχωρούν συνήθως σε µεγαλύτερο βάθος προκαλώντας νέκρωση των ιστών, οίδηµα, σύνδροµο διαµερίσµατος και σπάνια ραβδοµυόλυση. Υπάρχει τραύµα εισόδου και εξόδου. Το τυπικό σηµάδι είναι µια µικρή περιοχή µε έλκος, το οποίο έχει φορά προς τα έξω. Οι επιζώντες ιστοί είναι επιρρεπείς σε λοιµώξεις και επέκταση της νέκρωσης. Βραχίονας με έγκαυμα τρίτου βαθμού από γραμμή υψηλής τάσης. Έγκαυμα από ηλεκτρικό τόξο διαμέσου του παπουτσιού του θύματος και γύρω από την πλαστική σόλα. Ηλεκτρικά εγκαύματα από άμεση επαφή. Το γόνατο στα αριστερά ήρθε σε επαφή με ηλεκτρισμό και στα δεξιά γειώθηκε.

36 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΕΜΒΙΑ ΥΛΗ Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος

37 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος Ισοδύναμο κύκλωμα ανθρωπίνου σώματος. Zp1,Zp2 : σύνθετη αντίσταση δέρματος Zi : σύνθετη εσωτερική αντίσταση ZT : συνολική σύνθετη αντίσταση. Σύνθεση της συνολικής σύνθετης αντίστασης του ανθρωπίνου σώματος από τις επί μέρους αντιστάσεις των χεριών και ποδιών.

38 The internal fields in a grounded, erect human subject exposed to an unperturbed 1 kvm -I, 60 Hz, electric field.

39 Επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος Μακροπληξία

40 Θεραπευτικές εφαρμογές του ηλεκτρικού ρεύματος Ηλεκτροχειρουργική Ηλεκτροδιαθερμία Ηλεκτροχειρουργική

41 Ηλεκτροχειρουργική

42 Ηλεκτροχειρουργική With the monopolar application technique, current flows from the active electrode through the biological tissue to the neutral electrode. The power is supplied by the HF generator producing a high frequency current. The electrical circuit is completed by the supply cable to the surgical handle, the active electrode and patient, and the neutral electrode and its connection cable. In the bipolar technique the HF current does not flow through the body of the patient to the neutral electrode. Using special design features (insulation), bipolar instruments can be constructed in which the active and neutral electrodes are arranged immediately opposite one another. The best known instrument of this kind are the bipolar forceps. The path of the current is simply from one point of the forceps to the other and the coagulation zone is discrete, with a low power requirement.

43 Ηλεκτροχειρουργική σωστή τοποθέτηση ασθενούς Electrocautery

44 Ηλεκτροχειρουργική λάθος τοποθέτηση ασθενούς Electrocautery with Poor Contact

45 Ηλεκτροχειρουργική ατύχημα σε ασθενή Example of a high frequency burn This type of patient injury concerns unwanted burning beneath the neutral electrode. This is probably the result of two factors: 1. The application area was not shaved although obviously necessary. 2. Residual moisture (probably disinfectant) has obviously been trapped between the surface of the skin and the electrode. The HF energy flowing towards the neutral electrode passed through the conducting fluid bridge with a low electrical resistance. This led to a concentration of current density at these points and hence to burning.

46 Ηλεκτροχειρουργική ατυχήματα από αναφορές του ECRI

47 Ηλεκτροχειρουργική παραδείγματα εφαρμογών

48 Στατικός ηλεκτρισμός Static electricity is commonly produced when: liquid flows though a pipe or hose, or though an opening in a pipe or hose spraying or coating blending or mixing filling tanks, drums, cans or pails dry powdered material passes through chutes or pneumatic conveyors non-conductive conveyor belts or drive belts are moving appliances are plugged into electrical outlets The main hazard of static electricity is the creation of sparks in an explosive or flammable atmosphere. These sparks can set off an explosion or fire. The danger is greatest when flammable liquids are being poured or transferred.

49 Static electric charge at the surface of nurses plastic aprons was examined as a possible contributor to hospital infections in a bone marrow transplant ward. Transplant patients undergo high-dose chemotherapy and radiotherapy which compromises the immune system, rendering these patients highly susceptible to infecting organisms. Results of this pilot study showed that the velocity of a bacterium in air close to the apron surface was sufficient for swift attraction onto the surface. In addition, an electric field may be induced around the patient by the presence of the plastic apron, attracting airborne bacteria directly onto the patient. Tests showed that the polyethylene plastic aprons attracted about 83% more bacteria onto their surfaces during wear, compared with only 17% more acquired by aluminium foil aprons. We suggest that these results implicate static charge on aprons as a mediator of hospital infection.

50 ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΑΠΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Τα θέματα ασφάλειας, στην κατασκευή, λειτουργία και συντήρηση των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ρυθμίζονται από πληθώρα κανονισμών και προτύπων, διεθνών και εθνικών. Στην χώρα μας είναι υποχρεωτική η εφαρμογή του Κανονισμού Εσωτερικών Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων (Κ.Ε.Η.Ε.). Σκοπός του Κ.Ε.Η.Ε. είναι «η εξασφάλιση στην πράξη, προστασίας σε πρόσωπα, κτίρια και πράγματα, από τους κινδύνους που προέρχονται από τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας με την εφαρμογή του Κανονισμού προκύπτει μια εγκατάσταση ουσιαστικά απαλλαγμένη από κινδύνους» (άρθρο 1, Κ.Ε.Η.Ε.). Σε αρκετές περιπτώσεις, ιδιαίτερα σε ειδικές εγκαταστάσεις, για τις οποίες δεν υπάρχει πρόβλεψη του Κ.Ε.Η.Ε., γίνεται χρήση διεθνών κανονισμών. Στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων έχουν εφαρμογή οι σειρές των διεθνών προτύπων IEC 60364, τα γερμανικά πρότυπα VDE 100, τα βρετανικά πρότυπα BSI 7671, τα γαλλικά πρότυπα UTE C , τα ιταλικά αντίστοιχα CEI 64-8 κ.ά. Σημειώνουμε ότι ο ΕΛΟΤ πρόσφατα (Ιούλιος 2003) ολοκλήρωσε τις εργασίες για τη σύνταξη του νέου Κ.Ε.Η.Ε. ο οποίος, μετά την έγκρισή του από τις αρμόδιες ελληνικές Αρχές, θα αντικαταστήσει τον υφιστάμενο. Ο νέος Κ.Ε.Η.Ε. (με την ονομασία, πλέον, ΕΛΟΤ HD 384) βασίζεται στα ισχύοντα ευρωπαϊκά πρότυπα και αποτελεί μετάφραση αντιστοίχων τμημάτων του HD 384.

51 Σύμφωνα με το άρθρο 8 του ΚΕΗΕ παρέχεται ασφάλεια έναντι ηλεκτροπληξίας όταν ητάσηλειτουργίαςδενυπερβαίνειτα50v. Για εγκαταστάσεις με τάση λειτουργίας μεγαλύτερη των 50V πρέπει να αποκλείεται η τυχαία επαφή με στοιχεία που βρίσκονται υπό τάση και πρέπει πρόσθετα να πληρούται μία από τις τρεις συνθήκες: α) Το ρεύμα που μπορεί να διέλθει από τον ανθρώπινο οργανισμό, συνεχές ή εναλλασσόμενο με συχνότητα μέχρι 60Hz, να μην υπερβαίνει τα 0,5mA. β) Η τάση επαφής να μην μπορεί να υπερβεί τα 50V. γ) Τάση επαφής μεγαλύτερη από 50V να μην μπορεί να διατηρηθεί περισσότερο από 5s. Από την σύγκριση των συνθηκών αυτών με τα προηγούμενα προκύπτει ότι: ησυνθήκηα) είναι αδικαιολόγητα αυστηρή, η συνθήκη β) συμπίπτει (για το εναλλασσόμενο ρεύμα) με τους σχετικούς κανονισμούς της IEC και CENELEC. η συνθήκη γ) είναι ελαστική, μη κάνοντας διαχωρισμό μεταξύ κυκλωμάτων χωρίς και με ρευματοδότες. Παράδειγμα επιπτώσεων από την εφαρμογή ουδετέρωσης και άμεσης γείωσης στο ίδιο δίκτυο.

52 Θανατηφόρα ατυχήματα από ηλεκτροπληξία στην Ελλάδα, ανά έτος κατά την περίοδο και σύγκριση με τα θανατηφόρα ατυχήματα από σεισμούς, κατολισθήσεις και χιονοστιβάδες (Πηγή πρωτογενών στοιχείων: Εθνική Στατιστική Υπηρεσία της Ελλάδας).

53

54 Θανατηφόρα εργατικά ατυχήματα σύμφωνα με την αιτία που τα προκάλεσε ( ). Τύπος ατυχήματος (αιτία) Θανατηφόρα ατυχήματα (%) Πτώσεις ,2 Ηλεκτροπληξία ,2 Μηχανήματα ,8 Παθολογικά αιτία 70 9,4 Τροχαία 45 6,0 Εκρήξεις 39 5,2 Λοιπά 22 2,9 Εισπνοή αερίων 16 2,1 Σύνολο ,0

55 Βιολογική δράση των μικροκυμάτων, των ραδιοκυμάτων και των radar Η αλματώδης αύξηση της χρήσης ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών στην καθημερινή ζωή κατά τις τελευταίες δεκαετίες οδήγησε πολλούς επιστήμονες στην αναζήτηση του τρόπου αλληλεπίδρασης της μη ιοντίζουσας ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την έμβια ύλη για τον καθορισμό ασφαλών ορίων έκθεσης σε αυτήν. Η γενικά αποδεκτή άποψη για τη βιολογική δράση της μη ιοντίζουσας Η/Μ ακτινοβολίας ήταν ότι αυτή είναι μόνο θερμικού χαρακτήρα, όταν το μήκος κύματος της ακτινοβολίας είναι μεγαλύτερο από 0.5 μm. Πρόσφατες έρευνες διερευνούν τυχόν μη θερμικά (αθερμικά) αποτελέσματα των Η/Μ κυμάτων με τα βιολογικά συστήματα. Μια ακόμη εκδοχή του φάσματος Η/Μ ακτινοβολίας!

56 Δράση των μικροκυμάτων, των ραδιοκυμάτων και των radar

57 Δράση των στατικών πεδίων, των μικροκυμάτων και των ραδιοσυχνοτήτων

58 Δράση των στατικών πεδίων, των μικροκυμάτων, και των ραδιοσυχνοτήτων ALARA-principle: As Low As Reasonably Achievable

59

60

61

62 Δράση των μικροκυμάτων φούρνος μικροκυμάτων The magnetron converts the high voltage in to the microwave frequency for cooking The microwave energy is transmitted into a waveguide The waveguide feeds the energy to the stirrer blade and into the cooking area When the door is opened, or the timer reaches zero, the microwave energy stops.

63 Δράση των μικροκυμάτων φούρνος μικροκυμάτων

64 Βιολογική δράση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων

65 Ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες ανθρώπινου σώματος Η ηλεκτρική διαπερατότητα του ανθρώπινου σώματος είναι πολύ μεγάλη, ανάλογα με τον ιστό και τη συχνότητα του Η/Μ κύματος που προσπίπτει στο σώμα, και είναι μιγαδικός αριθμός σ. ε = ε ' i ω Ο άνθρωπος δεν είναι μαγνητικό υλικό, οπότε στην εξίσωση μ = μ το r μ o μ r = 1 συνεπώς η μαγνητική διαπερατότητα του ανθρώπου είναι ίδια με αυτή του κενού. Κάθε ιστός του σώματός μας αποτελεί ένα μικρό κύκλωμα RC όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήμα: η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι C = εa d και η αντίσταση είναι G = σa d όπου σ είναι αγωγιμότητα (σε S m -1 ), η οποία είναι το αντιστρόφως ανάλογο της ειδικής αντίστασης ρ. Από την παραπάνω σχέση για την ηλεκτρική διαπερατότητα, η χωρητικότητα γίνεται ε A C = ' d σa i ωd

66 Ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες ανθρώπινου σώματος Φυσική θεώρηση Διάδοση Η/Μ κύματος σε διαχωριστική επιφάνεια. E t E B t B E B E r r r r r r r r r r r με + μσ = = = = 0 0 } t B t B B t E t E E + = + = r r r r r r μσ με μσ με

67 Βιολογική δράση των μικροκυμάτων, των ραδιοκυμάτων και των radar Η ενέργεια της Η/Μ ακτινοβολίας απορροφάται από τους βιολογικούς σχηματισμούς και οδηγεί σε αύξηση της θερμοκρασίας, λόγω αύξησης της κινητικής ενέργειας των βιομορίων (π.χ. του νερού), με τρεις κυρίως μηχανισμούς: (α) αύξηση της κινητικής ενέργειας των φορέων ηλεκτρικού φορτίου (ιόντων), (β) δημιουργία ηλεκτρικών διπόλων και επαγωγή πόλωσης στα μόρια, (γ) προσανατολισμός ήδη υπαρχόντων διπόλων προς μια κατεύθυνση. Η απορρόφησητωνη/μ κυμάτων και η κατανομή του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στα βιολογικά συστήματα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως: τις διηλεκτρικές ιδιότητες των ιστών, την προσπίπτουσα πυκνότητα ισχύος (W/m 2 ), τη γεωμετρία και η μάζα του ιστού, την πόλωση του προσπίπτοντος κύματος, τη μορφή του ακτινοβολητή, το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, τον χρόνο έκθεσης.

68 Βιολογική δράση των μικροκυμάτων, των ραδιοκυμάτων και των radar Για τη μέτρηση της βιολογικής δράσης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χρησιμοποιείται ο όρος «Ειδικός Ρυθμός Απορρόφησης, ΕΡΑ» (Specific Absorption Rate, SAR) που μετράται σε W/Kg και ορίζεται ως: 2 σ E 1 SAR = (1/10 3 ) (σ/ρ) Ε 2 SAR = W kg (W/Kg) ή 2ρ όπου σ = αγωγιμότητα του ιστού σε s/m, ρ = πυκνότητα μάζας του ιστού σε g/cm 3, Ε = ένταση ηλεκτρικού πεδίου σε V/m (μέση τετραγωνική ένταση, rms). Ο «Ειδικός Ρυθμός Απορρόφησης, ΕΡΑ» εξαρτάται από: (α) τα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας (συχνότητα, πόλωση, ένταση), (β) τα χαρακτηριστικά του βιολογικού αντικειμένου (ηλεκτρικές ιδιότητες), τη γεωμετρία του (μέγεθος και σχήμα) και την εσωτερική του δομή (γ) την απόσταση μεταξύ της πηγής εκπομπής της ακτινοβολίας και του βιολογικού αντικειμένου (κοντινό ή μακρινό πεδίο) καθώς και από τις ιδιότητες του περιβάλλοντα χώρου.

69 Επειδή ο Ειδικός Ρυθμός Απορρόφησης - ΕΡΑ, δεν είναι άμεσα μετρήσιμο μέγεθος, συχνά χρησιμοποιείται, ως παράμετρος ηλεκτρομαγνητικής δοσιμετρίας, η πυκνότητα ισχύος ισοδύναμου επίπεδου κύματος (W/m 2 ή mw/cm 2 ). Τα όρια του ΕΡΑ ανάγονται σε μέγιστες επιτρεπτές τιμές πυκνότητας ισχύος προσπίπτοντος επίπεδου κύματος, με βάση την προσομοίωση της σύζευξης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου με το ανθρώπινο σώμα. Σε συνθήκες μακρινού πεδίου, η πυκνότητα ισχύος δίνεται από τη σχέση: όπου η ενεργή τιμή του ηλεκτρικού πεδίου, ηενεργήτιμή του μαγνητικού πεδίου και η κυματική αντίσταση του ελευθέρου χώρου. Τα μη θερμικά βιολογικά αποτελέσματα των Η/Μ κυμάτων που έχουν αναφερθεί στη διεθνή επιστημονική βιβλιογραφία είναι για παράδειγμα: Δέσμευση και απελευθέρωση ιόντων ασβεστίου (Ca ++ ) στον εγκέφαλο, Επιτάχυνση της συγκόλλησης καταγμάτων με παλμικά ηλεκτρικά πεδία, Επαγωγή ιού από καρκινικά κύτταρα.

70 Εργαστηριακές μελέτες Υπάρχει πληθώρα βιβλιογραφικών αναφορών για τα βιολογικά αποτελέσματα της έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όμως το μεγαλύτερο μέρος των πειραμάτων έχει πραγματοποιηθεί σε ζώα και είναι αμφισβητήσιμη από πολλούς η δυνατότητα επέκτασης των αποτελεσμάτων στον άνθρωπο. Καταρρακτογένεση: Σε πειραματόζωα που ακτινοβολήθηκαν με σχετικά υψηλή πυκνότητα ισχύος παρατηρήθηκε η πρόκληση καταρράκτη. Το φαινόμενο αποδίδεται σε σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας κατά την έκθεση σε RF ακτινοβολία, εξαιτίας της αδυναμίας του οφθαλμού να απάγει τη θερμότητα. Μικροκυματικό - ακουστικό φαινόμενο: Στην περίπτωση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας παλμικής φύσεως, όπως αυτή του ραντάρ, έχει παρατηρηθεί ότι άνθρωποι που βρίσκονται κοντά στην πηγή ακούνε ήχο που προέρχεται από συντονισμό του κρανίου. Σύμφωνα με τη σημερινή γνώση, πρόκειται για θερμικό φαινόμενο και οφείλεται σε απότομη μικρή αύξηση της θερμοκρασίας των ιστών. Επιδράσεις στο νευρικό σύστημα: Οι περισσότερες πειραματικές μελέτες αφορούν στον εγκέφαλο και αναφέρουν μεταβολές στο Ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό και στην εκροή ιόντων ασβεστίου. Επιδράσεις σε κυτταρικό επίπεδο: Επιδράσεις στο DNA και καρκινογενετικά φαινόμενα έχουν μελετηθεί εκτενώς από πολλούς ερευνητές σε διάφορες συνθήκες έκθεσης. Ανάπτυξη καρκίνου του εγκεφάλου έχει αναφερθεί σε ποντίκια που εκτέθηκαν σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία που χρησιμοποιούνται σε ασύρματες κυψελωτές επικοινωνίες. Ωστόσο τα αποτελέσματα αυτά δεν έχουν επιβεβαιωθεί από άλλα ανεξάρτητα εργαστήρια.

71 Μελέτες σε ανθρώπους Οι επιδημιολογικές μελέτες σε ανθρώπινο πληθυσμό που εκτίθεται επαγγελματικά σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία ραδιοσυχνοτήτων είναι περιορισμένες σε αριθμό καισε ποιότητα, αναφέρονται δε κυρίως σε εργαζόμενους σε στρατιωτικές και βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Έχει περιγραφεί ότι άτομα που εκτίθενται επαγγελματικά σε μικροκυματική ακτινοβολία παρουσιάζουν σύνολο υποκειμενικών εκδηλώσεων που χαρακτηρίζεται σαν σύνδρομο μικροκυμάτων και περιλαμβάνει πονοκέφαλο, ναυτία, ζάλη, κόπωση, διαταραχές ύπνου. Μερικές μελέτες αναφέρουν υψηλότερο κίνδυνο καρκίνου για επαγγέλματα στα οποία συνυπάρχουν έκθεση σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και χημικοί παράγοντες. Πρόσφατα, έχουν γίνει ειδικές μελέτες σχετικά με τη χρήση φορητών τηλεφωνικών συσκευών. Επιδημιολογικές μελέτες στη Σουηδία και τις ΗΠΑ εστίασαν στη διερεύνηση πιθανής σχέσης μεταξύ χρήσης φορητών τηλεφωνικών συσκευών και ανάπτυξης καρκίνου του εγκεφάλου. Παρότι καμιά μελέτη δεν απέδειξε την αύξηση της επίπτωσης καρκίνου του εγκεφάλου σε ανθρώπους που κάνουν χρήση φορητών τηλεφωνικών συσκευών, και στις δύο μελέτες αναφέρεται μια τάση για υψηλότερη πιθανότητα ανάπτυξης όγκου του εγκεφάλου στην πλευρά που συνηθίζει ο χρήστης να κρατά το τηλέφωνο. Ο καρκίνος του εγκεφάλου χρειάζεται χρόνια ή ακόμα και δεκάδες χρόνια για να αναπτυχθεί. Η ανίχνευση μικρού ή μακροπρόθεσμου κινδύνου ανάπτυξης καρκίνου είναι εξαιρετικά δύσκολη. Σε μια πρόσφατη εργαστηριακή μελέτη που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο του Bristol αναφέρεται ότι η χρήση φορητών τηλεφωνικών συσκευών μπορεί να επηρεάσει θετικά τη γνωσιακή λειτουργία.

72

73

74 Διάφοροι εθνικοί και διεθνείς οργανισμοί έχουν θεσπίσει όρια επικινδυνότητας για έκθεση σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, τα οποία διαφοροποιούνται από χώρα σε χώρα και στους διάφορους επιστημονικούς οργανισμούς. Τα όρια επικινδυνότητας διαφοροποιούνται επίσης ανάλογα με το σε ποιους απευθύνονται, στον γενικό πληθυσμό ή στους επαγγελματικά απασχολούμενους. Έτσι για παράδειγμα, τα όρια έκθεσης για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στη συχνότητα των 900 MHz (συχνότητα κινητής τηλεφωνίας), τα οποία καθιερώθηκαν το 1988 από τη Διεθνή Επιτροπή Ακτινοπροστασίας, IRPA ( International Radiation Protection Association ) [IRPA, 1988] και ισχύουν έως τώρα, αφού επιβεβαιώθηκαν το 1998 από τη Διεθνή Επιτροπή Προστασίας από τη Μη- Ιοντίζουσα Ακτινοβολία, ICNIRP, ( International Commission on Non-Ionising Radiation Protection ) [ICNIRP, 1998], είναι:

75 (α) για τους επαγγελματικά εκτιθέμενους: μέση τιμή Πυκνότητας Ισχύος = 2.25 mw/cm 2, ή ολόσωμη μέση τιμή Ειδικού Ρυθμού Απορρόφησης, (SAR) = 0.4 W/Kg. Οι μέσες τιμές αυτές αναφέρονται για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα 6min κατά τη διάρκεια ενός εικοσιτετραώρου. (β) για τον γενικό πληθυσμό: μέση τιμή Πυκνότητας Ισχύος = 0.45 mw/cm 2, ή ολόσωμη μέση τιμή Ειδικού Ρυθμού Απορρόφησης, (SAR) = 0.08 W/Kg. Οι μέσες τιμές αυτές αναφέρονται για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα 6min, κατά τη διάρκεια ενός εικοσιτετραώρου. Τα όρια αυτά έχουν υιοθετηθεί και από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Άλλα όρια έκθεσης έχουν προταθεί από άλλες επιστημονικές οργανώσεις, όπως: ANSI ( American National Standards Institute ) [ANSI, 1982], IEEE, ( Institute of Electrical and Electronic Engineers ) [IEEE, 1992] και NCRP, ( National Council on Radiation Protection and Measurements - ΗΠΑ) [NCRP, 1995], με ελαφρά μεγαλύτερες τιμές ορίων έκθεσης.

76

77 Φυλλάδια της ΕΕΑΕ με εκλαϊκευμένη παρουσίαση των σχετικών θεμάτων

78

79 Από τα φυλλάδια της ΕΕΑΕ με εκλαϊκευμένη παρουσίαση των σχετικών θεμάτων

80 Από τα φυλλάδια της ΕΕΑΕ με εκλαϊκευμένη παρουσίαση των σχετικών θεμάτων

81

82

83

84 Τα όρια της πυκνότητας ισχύος (στάθμες αναφοράς) για την αποφυγή δυσμενών επιπτώσεων στην υγεία εξαιτίας της έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία παρουσιάζονται στο Σχ. 1.

85 Στα πλαίσια ερευνητικής εργασίας της Μονάδας Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνολογίας (BIOSIM) του Ε.Μ. Πολυτεχνείου, έχει μελετηθεί με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών στο πεδίο του χρόνου (Finite Difference Time Domain, FDTD) η περίπτωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ ρεαλιστικού μοντέλου κεφαλιού και φορητής τηλεφωνικής συσκευής. Το χρησιμοποιούμενο μοντέλο κεφαλιού βασίζεται σε δεδομένα μαγνητικής τομογραφίας, αποτελείται από 13 διαφορετικούς ιστούς και όργανα και χαρακτηρίζεται από χωρική διακριτοποίηση 1.25 mm. Μελετήθηκαν συγκριτικά τα χαρακτηριστικά της απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικής ισχύος από μοντέλο κεφαλιού ενήλικα και παιδιού ηλικίας 10 ετών. Η τερματική συσκευή αποτελείται από ένα ορθογώνιο κουτί εξοπλισμένο με ένα ελικοειδές μονόπολο που λειτουργεί σε συχνότητα 1800 MHz και τοποθετείται σε κατακόρυφη θέση σε άμεση επαφή με το μοντέλο κεφαλιού.

86

87

88

89 Ενδεικτική Βιβλιογραφία 1. «ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΟ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ - ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΕΝΑΝΤΙ ΗΛΕΚΤΡΟΠΛΗΞΙΑΣ ΣΕ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ», Α. Σ. ΣΑΦΗΓΙΑΝΝΗ, (ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΟ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑ ΤΟΥ Δ. Κ. ΤΣΑΝΑΚΑ «ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΩΝ - Α ΜΕΡΟΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΚΑΙ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ». 2. Κουτρούλης Χαράλαμπος, «Ηλεκτρικά ατυχήματα», Ηλεκτρολόγος, τ. 114 Μάης Κουτρούλης Χαράλαμπος, «Ασφάλεια και προστασία των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Η επίδραση του ελέγχου των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων στα ηλεκτρικά ατυχήματα», Δελτίο Π.Σ.Δ. Μ Η, τ. 339 Απρ «ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ», Β. Καμπυλαυκά και Φ. Λύκου, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Ελλάδα. 5. Genetic, carcinogenic and teratogenic effects of radiofrequency fields, Verschaeve, A. Maes, Mutation Research 410 (1998) p ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΚΑΙ ΔΗΜΟΣΙΑ ΥΓΕΙΑ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΩΝ ΚΙΝΗΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ, Μ. Χριστοπούλου, Κ. Σπ. Νικήτα, Μονάδα Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνολογίας, Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο.

90

91

92