Αλληλεπιδράσεις Ηλεκτροµαγνητικών Πεδίων Ραδιοσυχνοτήτων και Βιολογικών Ιστών. Θέµατα Ασφάλειας

Transcript

1 Αλληλεπιδράσεις Ηλεκτροµαγνητικών Πεδίων Ραδιοσυχνοτήτων και Βιολογικών Ιστών. Θέµατα Ασφάλειας Κωνσταντίνα Σ. Νικήτα, Ph.D., M.D. Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Εργαστήριο Βιοϊατρικών Προσοµοιώσεων και Απεικονιστικής Τεχνολογίας (BIOSIM) Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

2 Περιεχόµενα Εισαγωγή Βιολογικές επιδράσεις Απορρόφηση ηλεκτροµαγνητικής ισχύος Αύξηση της θερµοκρασίας Μη-θερµικά αποτελέσµατα οσιµετρικά µεγέθη Οδηγίες για τον περιορισµό της έκθεσης Η περίπτωση της Μαγνητικής Τοµογραφίας Η περίπτωση των Κινητών Επικοινωνιών Μελέτες επιπτώσεων στην υγεία από την ακτινοβολία κινητών επικοινωνιών Σταθµοί βάσης Τερµατικές συσκευές Συµπεράσµατα

3 Φύση της Μη-ιοντίζουσας Ακτινοβολίας Ηλεκτροµαγνητικό φάσµα Μη-Ιοντίζουσα Ακτινοβολία RF MW - mmw - IR - VI Hz UV Ιοντίζουσα ακτινοβολία Ακτίνες Χ - ακτίνες γ Ιοντίζουσα Ακτινοβολία: καταστροφή της ενδοµοριακής δοµής διάσπαση διαµοριακών δεσµών καρκινογενετικά φαινόµενα Μη-Ιοντίζουσα ακτινοβολία: δεν προκαλεί χηµικές µεταβολές στα ακτινοβολούµενα βιολογικά συστήµατα

4 1 khz

5 Εµπειρία Χρήση η/µ κυµάτων κυρίως µετά το Β' Παγκόσµιο Πόλεµο Ραντάρ Τηλεπικοινωνιακά συστήµατα Χρήση η/µ κυµάτων για διαγνωστικούς σκοπούς MRI Χρήση η/µ κυµάτων για θεραπευτικούς σκοπούς Υπερθερµία

6 Βιολογικά Αποτελέσµατα RF Κυµάτων (1 khz-3 GHz) Θερµικά φαινόµενα σηµαντική απορρόφηση ενέργειας αύξηση θερµοκρασίας Μη-θερµικά φαινόµενα µη ανιχνεύσιµη αύξηση θερµοκρασίας έκθεση σε χαµηλά επίπεδα η/µ ισχύος

7 Θερµικά Φαινόµενα Ηλεκτρικό πεδίο αύξηση της κινητικής ενέργειας των µορίων νερού, αµινοξέων, πρωτεϊνών, σακχάρων, λιπιδίων κ.λπ. αύξηση της ταχύτητας δόνησης ή περιστροφής των διπόλων µορίων που τείνουν να προσανατολιστούν κατά τη φορά του επιβαλλόµενου ηλεκτρικού πεδίου τοπική ή συνολική (σε όλο το σώµα) αύξηση της θερµοκρασίας

8 Σχηµατικό ιάγραµµα Αλληλεπίδρασης Πηγή η/µ ακτινοβολίας Χαρακτηριστικά πηγής Πόλωση-συχνότητα Κοντινό-Μακρινό πεδίο Γεωµετρία σύζευξης η/µ ιδιότητες κοντινών αντικειµένων Επίδραση εδάφους, ανακλαστικών επιφανειών, ρουχισµού Βιολογικοί ιστοί Γεωµετρία και η/µ ιδιότητες Βιολογικοί ιστοί Θερµικές ιδιότητες Αιµατική ροή Κατανοµή απορροφούµενης ισχύος Θερµορυθµιστικοί µηχανισµοί Θερµοκρασιακή κατανοµή Βιολογική απόκριση

9 Μελέτη Μηχανισµών Αλληλεπίδρασης Επίπεδα οργάνωσης βιολογικών υλικών (όργανα-ιστοί, αλυσίδες ή οµάδες ατόµων, κύτταρα ή υποκυτταρικές δοµές) οµή βιολογικών ιστών Κύτταρα(κυτταρικές µεµβράνες) Ενδοκυττάριο και εξωκυττάριο ύγρο (ιόντα, πολικά µόρια πρωτεϊνών και νερού) ράση Η/Μ πεδίου Μικροσκοπικό επίπεδο: υνάµεις στα ελευθέρα και δέσµια ηλεκτρικά φορτία του βιολογικού συστήµατος Μετατόπιση ελεύθερων φορτίων (ιόντων) Αύξηση δονήσεων δέσµιων φορτίων (ηλεκτρονίων σε άτοµα, ατόµων σε µόρια) Περιστροφή διπόλων µορίων (νερού, πρωτεϊνών) Μακροσκοπικό επίπεδο (απουσία µαγνητικής δράσης, µ=µ ο ) ιηλεκτρικές ιδιότητες βιολογικών ιστών ιηλεκτρική σταθερή ε (F/m) Αγωγιµότητα σ(s/m)

10 Εξισώσεις Maxwell Χρονική εξάρτηση πεδίων (exp(+jωt)) ιανυσµατικοί φασιθέτες Ρεύµα αγωγιµότητας: ιηλεκτρική µετατόπιση:: Νόµος Ampere-Maxwell: J () r = σ () r E() r () r ε ε () r E() r D = () r = jω D() r J () r H + σ r H () r = jωε () r j ε E() r ωε σ Μιγαδική διηλεκτρική σταθερά: () () () r ε * r = ε r j = ε ωε ε (r) µέτρο των απωλειών ενέργειας στον ιστό! ωµικές απώλειες εξαιτίας κίνησης ελεύθερων φορτίων! διηλεκτρικές απώλειες εξαιτίας κίνησης δέσµιων φορτίων ε'' Εφαπτοµένη απωλειών: tanδ= ε' () () r jε ( r)

11 Εξάρτηση διηλεκτρικών ιδιοτήτων από τη συχνότητα Περιοχές διασποράς για ιστούς υψηλής περιεκτικότητας ιασπορά α (ELF <1kHz, 8Hz) ιασπορά β (RF, 1kHz 1MHz, 5kHz) ιασπορά γ (MW, >1MHz, 2GHz)

12 Θερµικά Φαινόµενα A) Απορρόφηση ισχύος από το ανθρώπινο σώµα Απορροφούµενη ισχύς ανά µονάδα µάζας ιστού Ρυθµός Ειδικής Απορρόφησης (Specific Absorption Rate) σ(r) E(r) σ(r) σ( r) E( r) SAR( r) = ρ( r) : ειδική ηλεκτρική αγωγιµότητα ιστών (Si/m) : ενεργή τιµή ηλεκτρικού πεδίου (V/m) : πυκνότητα µάζας ιστών (kg/m 3 ) B) Θερµική αντίδραση βιολογικών ιστών Αιµάτωση Μηχανισµοί θερµορύθµισης 2 ( W / Kgr)

13 A. ιείσδυση ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας µέσα στο ανθρώπινο σώµα Ηµιάπειρο οµογενές µέσο µε απώλειες (ακτίνα καµπυλότητας της επιφάνειας ιστού>>µήκος κύµατος) inc jk z = xˆe e k = ω εµ E Νόµος Maxwell-Faraday: 1 H = jωµ E

14 Ηµιάπειρη γεωµετρία βιολογικού ιστού Αέρας E z = H E H x y x () ( jk z jk E ) e + Re k () ( ) jk z jk z = E e Re ωµ Βιολογικός Ιστός jkz 1 ( z) = E Te k jkz ( ) y1 z = ETe ωµ Σταθερά διάδοσης k 1/ 2 σ = k j ε = k β ωε 1/ 2 ( ε jε ) = ja

15 Ηµιάπειρη γεωµετρία βιολογικού ιστού T R E E x x = + = 1 1 ( ) kt R k H H y y = = / = ωε σ ε j T 2 1/ 2 1/ = ωε σ ε ωε σ ε j j R Συντελεστής µετάδοσης: Συντελεστής ανάκλασης: ΟΣ στη διαχωριστική επιφάνεια z=

16 Ιδιότητες διαδιδόµενου κύµατος 2π Μήκος κύµατος: λ = β " κυρίως σε ιστούς υψηλής περιεκτικότητας σε νερό (υψηλές διηλεκτρικές σταθερές) σ Απορροφούµενη πυκνότητα ισχύος: P( z) = E ( ) 2 x1 z 2 # σε ιστούς υψηλής περιεκτικότητας σε νερό (υψηλή ενεργή αγωγιµότητα) Απορρόφηση ισχύος από το µέσο " µεταφερόµενης από το κύµα ισχύος Βάθος διείσδυσης: ελάττωση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου κατά τον παράγοντα 1/e (~8.7dB) Ex1() z j( β jα) z az Ex1() z ( z / δ) E x1 = e = e = ( z ) Ex1 ( z = ) = e

17 Βάθος διείσδυσης Βάθος διείσδυσης: δ = 1/ a " Σε ιστούς υψηλής περιεκτικότητας σε νερό (υψηλές διηλεκτρικές σταθερές) Σε µέσο µε υψηλές απώλειες: k = β ja = ω 1 j ε µ 2 ωσµ a = δ = 2 ωσµ 2 σ ωε σ ωε ε ε j σ ωε 1/ Μεταβολή του βάθους διείσδυσης µε τη συχνότητα j σ ωε

18 Στρωµατοποιηµένη ηµιάπειρη γεωµετρία βιολογικού ιστού jkz jk z () z = C e + C e E x () ( jk z jk z z C e C e ) = jkz jk z () z = C e + C e E 1 x1 1 1 x2 k H y ωµ k1 jk1z y1 z = Ce C1 ωµ () ( jk z e ) H 1 jk z 2 jk2z () z = C e H y2() z = C2e E 2 k ωµ

19 Στρωµατοποιηµένη ηµιάπειρη γεωµετρία βιολογικού ιστού E x = Ex1 H y = H y 1 Ο.Σ. στη διαχωριστική επιφάνεια z= k1 k2 jφ ε ε 1 = C1 = RC, R = e = k + k * * ε1 + ε2 Πεδίο σε στρώµα µε πάχος µικρότερο από το βάθος διείσδυσης: C () ( jkz jkz z = E e Re ) E + R = re jφ k = β jα Πυκνότητα απορροφούµενης ισχύος 2 2 σ Ε() z σe P() z = = 2 2 * 1 στάσιµο κύµα Υψηλός συντελεστής ανάκλασης σε διαχωριστική επιφάνεια λίπους-µυϊκού ιστού Από ιστό χαµηλής σε ιστό υψηλής περιεκτικότητας σε νερό φ~18 (ελάχιστο) Από ιστό υψηλής σε ιστό χαµηλής περιεκτικότητας σε νερό φ~ (µέγιστο) ( 2αz 2 2αz e + r e + 2r cos( 2βz + φ) ) * 2

20 Μεταβολή απορροφούµενης ισχύος µε το βάθος

21 Φαινόµενα Συντονισµού Συνθήκες ηλεκτρικής γείωσης

22 B. Θερµική αντίδραση βιολογικών ιστών Βιοθερµική εξίσωση T ( r, t) 2 ρ c = k T ( r, t) wbcb[ T ( r, t) Tb ] = t ρw ( r) Αποθήκευση θερµότητας Αγωγή θερµότητας Απαγωγή µέσω αιµατικής ροής Όρος πηγής T( r, t) : θερµοκρασία ιστού ( ο C) ρ: πυκνότητα µάζας ιστού (kg/m 3 ) c: ειδική θερµότητα ιστού (J/kg/ ο C) k: θερµική αγωγιµότητα ιστού (W/m/ o C) w b : ρυθµός ροής αίµατος (kg/m 3 /sec) c b : ειδική θερµότητα αίµατος (J/kg/ ο C) Τ b : θερµοκρασία αρτηριακού αίµατος ( ο C)

23 Πειραµατικές Μελέτες Καταρρακτογένεση πρόκληση καταρράκτη σε πειραµατόζωα που ακτινοβολήθηκαν µε υψηλή πυκνότητα ισχύος σηµαντική αύξηση της θερµοκρασίας, εξαιτίας της αδυναµίας του οφθαλµού να απάγει τη θερµότητα

24 Παλµικά πεδία Μικροκυµατικό ακουστικό φαινόµενο Παλµική ακτινοβολία (2 MHz-6.5 GHz) γίνεται αντιληπτή από άτοµα µε φυσιολογική ακοή ως ήχος Θερµοελαστική αλληλεπίδραση στον ακουστικό φλοιό του εγκεφάλου Μικρή αλλά απότοµη αύξηση της θερµοκρασίας

25 Πεδία διαµορφωµένα κατά πλάτος Μετακίνηση ιόντων ασβεστίου στις κυτταρικές µεµβράνες Φέροντα κύµατα ραδιοσυχνότητας διαµορφωµένα κατά πλάτος σε συχνότητες εγκεφαλικών κυµάτων αυξηµένη εκροή ιόντων ασβεστίου από τον εγκεφαλικό ιστό Φαινόµενα συντονισµού συχνότητα περιβάλλουσας 6-2 Hz (16 Hz) πυκνότητα ισχύος 1 mw/cm 2

26 Πειραµατικές Μελέτες Επίδραση στο DNA εν έχει παρατηρηθεί σε σειρά µη-θερµικών πειραµάτων in vitro και σε πειραµατόζωα για υψίσυχνα παλµικά πεδία. Έχει παρατηρηθεί ρήξη στις αλυσίδες DNA εγκεφαλικών ιστών σε πειραµατόζωα για έκθεση σε µικροκυµατικά πεδία (SAR~1W/kg)

27 Οδηγίες για τον περιορισµό της έκθεσης Καλά τεκµηριωµένα αποτελέσµατα µελετών Λαµβάνονται υπόψη µόνο βραχυπρόθεσµες, άµεσες επιδράσεις στην υγεία (Θερµικά αποτελέσµατα) Ανεπάρκεια διαθέσιµων δεδοµένων για πιθανές µακροπρόθεσµες επιδράσεις και µη-θερµικής φύσης βιολογικά αποτελέσµατα εν λαµβάνονται υπόψη πιθανές µακροπρόθεσµες επιδράσεις, όπως η αύξηση της πιθανότητας εµφάνισης καρκίνου

28 Μεγέθη Η/Μ δοσιµετρίας Ρυθµός Ειδικής Απορρόφησης SAR (W/kg) συνθήκες έκθεσης εκτιθέµενο σώµα Βασικοί περιορισµοί υσκολία εκτίµησης / µέτρησης SAR Πυκνότητα ισχύος ισοδύναµου επίπεδου κύµατος (W/m 2 ή mw/cm 2 ) χαρακτηριστικά πηγής (µακρινό πεδίο) ανεξαρτησία από το εκτιθέµενο σώµα Στάθµες αναφοράς P ( W / m 2 ) = Ε : ενεργή τιµή προσπίπτοντος ηλεκτρικού πεδίου Ζ =377 Ω: σύνθετη αντίσταση ελευθέρου χώρου E Z 2

29 Όρια Ρυθµού Ειδικής Απορρόφησης Βασικοί περιορισµοί (1 khz-1 GHz) ICNIRP 1998 SAR (µέση τιµή για όλο το σώµα και για διάστηµα µέτρησης 6 min) SAR (µέση τιµή για 1 gr ιστού της κεφαλής ή του κορµού και για διάστηµα µέτρησης 6 min) SAR (µέση τιµή για 1 gr ιστού των άκρων και για διάστηµα µέτρησης 6 min) Γενικός πληθυσµός.8 W/kg 2 W/kg 4 W/kg Επαγγελµατική έκθεση.4 W/kg 1 W/kg 2 W/kg

30 Στάθµες Αναφοράς Μέσης Πυκνότητας Ισχύος

31 Μαγνητική Τοµογραφία:Στατικό πεδίο Πολύ ισχυρό 1 Tesla (T) = 1, Gauss Γήινο µαγνητικό πεδίο =.5 Gauss 4 Tesla = 4 x 1,.5 = 8,X γήινο µαγνητικό πεδίο Οεξεταζόµενος βρίσκεται συνεχώς στο κύριο πεδίο = B x 8, = B

32 ! ΜRI: Ασφάλεια µαγνήτη Προσεκτικός έλεγχος εξεταζοµένων

33 ΜRI: Ασφάλεια εξεταζοµένων Προσεκτικός έλεγχος εξεταζοµένων, προσωπικού Οι εξεταζόµενοι δεν πρέπει να φέρουν µέταλλα στο σώµα τους: βηµατοδότης µεταλλικά stents µεταλλικά εµφυτεύµατα (κοχλιακά εµφυτεύµατα) Οι εξεταζόµενοι πρέπει να αποβάλουν ο,τιδήποτε µεταλλικό κοσµήµατα, ωρολόγια κέρµατα πορτοφόλι Εξεταζόµενος µε κορδέλα (µεταλλικό στοιχείο ~2 mm) Οι εξεταζόµενοι πρέπει να προστατεύονται έναντι του ακουστικού θορύβου (~ 12 db)

34 Μαγνητική Τοµογραφία Παράδειγµα: RF πεδίο στο ανθρώπινο κεφάλι Θωρακισµένο RF πηνίο σχήµατος κλωβού µε διάµετρο 26cm, µήκος 26cm και αποτελείται από 16 στοιχεία. $ Η κυλινδρική θωράκιση έχει διάµετρο 32cm, µήκος 32cm.! Το µέγιστο ρεύµα είναι 1Α, οι συχνότητες είναι 64MHz και 256MHz για πεδία 1.5Τ και 6Τ αντίστοιχα. Πηνίο κλωβού

35 ΜRI: RF πεδίο στο ανθρώπινο κεφάλι Ανθρώπινο κεφάλι αποτελούµενο από: δέρµα, µυϊκό ιστό, οστά, εγκεφαλικό ιστό, εγκεφαλονωτιαίο υγρό (CSF), αέρα, οφθαλµικό φακό και χόνδρο. Εγκάρσια, οβελιαία και στεφανιαία τοµή του µοντέλου ανθρώπινου κεφαλιού

36 MRI: RF πεδίο στο ανθρώπινο κεφάλι % Τα αριθµητικά αποτελέσµατα δίνονται σε όρους SAR και B 1. To SAR υπολογίζεται από το ηλεκτρικό πεδίο: σ SAR = 2ρ όπου σ είναι η ειδική αγωγιµότητα, ρ είναι η πυκνότητα του ιστού $Υπολογίζεται η µέση τιµή SAR για διάστηµα 6 min % Αποδεικνύεται ότι % όσο η συχνότητα αυξάνεται το SAR διαπερνά µεγαλύτερο βάθος του κεφαλιού % όσο πιο χαµηλή είναι η συχνότητα τόσο πιο οµογενές είναι το πεδίο Ε 2

37 MRI: RF πεδίο στο ανθρώπινο κεφάλι Κατανοµή SAR (W/kg) σε συχνότητα 64 MHz Κατανοµή SAR (W/kg) σε συχνότητα 256 MHz

38 MRI: RF πεδίο στο ανθρώπινο κεφάλι Κατανοµή µαγνητικού πεδίου (A/m) σε συχνότητα 64 MHz Κατανοµή µαγνητικού πεδίου (Α/m) σε συχνότητα 256 MHz

39 Κινητές επικοινωνίες και υγεία Αξίζει να ερευνηθεί παγκόσµια; Συνεχώς αυξανόµενο πλήθος χρηστών Πάνω από 7 εκατοµµύρια χρήστες κινητών τηλεφώνων στον κόσµο, στο τέλος του 2 4 εκατοµµύρια χρήστες στην Αυστραλία 3% του πληθυσµού στην Αµερική 4% ανών 5% Νορβηγών 5% Σουηδών 6% Φινλανδών 5% των παιδιών από 7 έως 16 ετών στη Βρετανία και στην Ελλάδα

40 Μελέτες σε πειραµατόζωα Μελέτες καρκινογένεσης ιπλασιασµός εµφάνισης λεµφώµατος σε ποντίκια προδιαθετειµένα σε λέµφωµα µετά από µακρά έκθεση σε GSM ακτινοβολία (Αυστραλία). Βλάβες στο DNA λόγω έκθεσης των πειραµατοζώων σε µικροκυµατική ακτινοβολία σε συχνότητες κινητών επικοινωνιών (Πανεπιστήµιο Washington) Επιδράσεις στη µνήµη βραχείας διάρκειας (Πανεπιστήµιο Washington) Επιδράσεις στον αιµατοεγκεφαλικό φραγµό (Πανεπιστήµιο Lund) διάνοιξη αιµατοεγκεφαλικού φραγµού σε πρωτεΐνες (αλβουµίνη) πιθανή συσχέτιση µε ασθένειες όπως η Alzheimer

41 Μελέτες σε ανθρώπους Βράχυνση του χρόνου αντίδρασης σε εξωτερικά ερεθίσµατα (έκθεση 35 εθελοντών σε συνεχή και παλµική µικροκυµατική ακτινοβολία, Πανεπιστήµιο Bristol) Επιδράσεις στον ύπνο και τη γνωσιακή λειτουργία (διαταραχή των φυσιολογικών ΕΕG ύπνου, µετά από έκθεση σε GSM ακτινοβολία διαρκείας 3 min, Πανεπιστήµιο Zurich) Καρκίνος οφθαλµού (ανάλυση ερωτηµατολογίων που δόθηκαν σε 118 ασθενείς µε µελάνωµα, σε σχέση µε αντίστοιχα ερωτηµατολόγια που δόθηκαν σε 475 υγιείς µάρτυρες, Πανεπιστήµιο Essen).

42 Μη θερµικές επιδράσεις Παρατηρήσεις από Ρώσους επιστήµονες «Μικροκυµατική Ασθένεια» (σχετική µε την έκθεση σε επίπεδα µικροκυµατικής ακτινοβολίας εντός των ορίων ασφαλείας) Εκνευρισµός, εξάντληση, µυϊκή αδυναµία, µειωµένη πνευµατική διαύγεια, µείωση της ικανότητας αυτοσυγκέντρωσης, αυξηµένη ευαισθησία σε εξωτερικούς παράγοντες (π.χ. θόρυβος, δυνατό φως), αϋπνίες, πονοκέφαλοι, ζαλάδες. Έρευνες σε διάφορες χώρες Χρήστες κινητών τηλεφώνων αναφέρουν συµπτώµατα αντίστοιχα µε αυτά της «Μικροκυµατικής ασθένειας»

43 Επιδηµιολογικές Μελέτες υσκολίες διεξαγωγής µελετών Χρειάζονται χρόνια για να παρατηρηθούν τυχόν βλάβες π.χ. για παρατήρηση αύξησης σε περιστατικά καρκίνων από κινητά (διερεύνηση πιθανής συσχέτισης) χρειάζονται τουλάχιστον 1 χρόνια. Όµως σε αυτό το χρονικό διάστηµα το υπό παρατήρηση δείγµα αλλάζει συνήθειες Απαιτήσεις για την αξιοπιστία των µελετών Μεγάλο δείγµα µε αµετάβλητα χαρακτηριστικά Συγκριτικό δείγµα που θα αποτελεί τον έλεγχο για την εξαγωγή οποιωνδήποτε συµπερασµάτων οσιµετρικές πληροφορίες Σε εξέλιξη, µεγάλης κλίµακας επιδηµιολογική µελέτη υπό τον ΠΟΥ για τη διερεύνηση πιθανής συσχέτισης µεταξύ της χρήσης κινητών τηλεφώνων και του καρκίνου κεφαλής/τραχήλου

44 Κινητές επικοινωνίες - Σταθµοί βάσης Αποτελούν τους «διαµετακοµιστές» σήµατος µεταξύ των τερµατικών συσκευών Ισχύς ακτινοβολίας έως 25-5 W ανάλογα µε την κεραία Ισχύς ακτινοβολίας σε σχέση µε την πυκνότητα των σταθµών Αραιοκατοικηµένες περιοχές, λιγότεροι σταθµοί µεγαλύτερης ισχύος Πυκνοκατοικηµένες περιοχές, συνήθως πολλοί σταθµοί µικρής ισχύος Η ισχύς µειώνεται δραστικά µε την απόσταση από το σταθµό Η πυκνότητα ισχύος είναι πολύ χαµηλή σε απόσταση µεγαλύτερη των 1 m

45 Κινητές επικοινωνίες Τερµατικές συσκευές Τυπική ισχύς εκποµπής τερµατικών συσκευών GSM 25 mw (9 MHz) 125 mw (18 MHz) Οι τερµατικές συσκευές ακτινοβολούν σε πολύ µικρή απόσταση από ευαίσθητους ιστούς Εκτίµηση της έκθεσης του ανθρώπινου κεφαλιού σε µικροκυµατική ακτινοβολία Μετρήσεις σε οµοιώµατα Υπολογιστική προσοµοίωση

46 Πειραµατικές Μέθοδοι Πειραµατικά µοντέλα Οµοιώµατα κεφαλής Απλά κανονικά σχήµατα (κύβος, σφαίρα) Πλαστικό κέλυφος, υγρό υλικό που προσοµοιάζει τον εγκέφαλο Πιο πιστά-λεπτοµερή µοντέλα Αποτελούνται από 5 ή και περισσότερους ιστούς Μετρήσεις µε αισθητήρες και ροµποτικά συστήµατα

47 Υπολογιστική Προσοµοίωση Μοντέλα κεφαλής Απλά κανονικά µοντέλα (σφαίρες, ελλειψοειδή) Λεπτοµερή αριθµητικά µοντέλα προερχόµενα από CT, MRI Κυβικές κυψέλες ακµής 1mm, 2mm ιηλεκτρικές ιδιότητες από µετρήσεις σε αντίστοιχους ιστούς Μοντέλα τερµατικών συσκευών ιπολικές γραµµικές ή ελικοειδείς κεραίες Αριθµητικά µοντέλα από αρχεία CAD Επίλυση του προβλήµατος αλληλεπίδρασης µε προσεγγιστικές αριθµητικές µεθόδους και κυρίως FDTD.

48 ιακριτοποίηση Ιστών σε Αριθµητικό Μοντέλο

49 Τρισδιάστατα Mοντέλα Κεφαλής (Χεριού) / Τερµατικής συσκευής

50 Τρισδιάστατα Mοντέλα Κεφαλής / Τερµατικής συσκευής

51 Τερµατική συσκευή Αριθµητικό Παράδειγµα Μονοπολική ελικοειδής κεραία Μονοπολική γραµµική κεραία Αριθµητικό µοντέλο κεφαλής Παιδί 1 ετών Ενήλικας Επίλυση µε τη µέθοδο FDTD Αριθµητικά αποτελέσµατα Μέγιστες τιµές σηµειακού SAR και µέσης τιµής SAR σε µάζα 1g και 1g Κατανοµές σηµειακού SAR Συνολική απορροφούµενη ισχύς

52 Ρεαλιστικό Μοντέλο Κεφαλής/ Τερµατική Συσκευή 1 1 E E Πλαστικό Κάλυµµα Πλαστικό Κάλυµµα 12 f=18 MHz Μοντέλο κεφαλής 13 διαφορετικοί τύποι ιστών ιακριτοποίηση 1.25 mm Τερµατική Συσκευή Με ελικοειδή ή γραµµική κεραία σε επαφή µε την κεφαλή σε κατακόρυφη θέση

53 Σηµειακό SARmax 6 5 [W/kgr] Linear Monopole / Child Linear Monopole / Adult Helical Monopole / Child Helical Monopole / Adult 1 SAR max P in =125 mw

54 SAR/SARmax Γραµµική Κεραία Παιδί Ενήλικας Κατακόρυφη τοµή Οριζόντια τοµή [db]

55 SAR/SARmax Ελικοειδής Κεραία Παιδί Ενήλικας Οριζόντια τοµή Κατακόρυφη τοµή [db]

56 Μέγιστη Μέση Τιµή SAR σε Μάζα 1g & 1g 3 ΙΕΕΕ: 1.6W/kg Linear Monopole / Child Linear Monopole / Adult Helical Monopole / Child Helical Monopole / Adult 1.6 CENELEC: 2 W/kg [W/kgr] [W/kg] [mw] SARmax 1g P in =125 mw SARmax 1g

57 Απορροφούµενη Ισχύς [mw] Pabs Linear Monopole / Child Linear Monopole / Adult Helical Monopole / Child Helical Monopole / Adult P in =125 mw

58 Συµπεράσµατα εν προκύπτει συνήθως υπέρβαση των ορίων ασφαλείας για την ακτινοβολία σταθµών βάσης Απορρόφηση ισχύος πολύ κοντά στα όρια ασφαλείας ή και πάνω από τα όρια ασφαλείας κατά τη χρήση τερµατικών συσκευών Υψηλή απορρόφηση ισχύος κατά τη χρήση τερµατικών συσκευών από παιδιά Αναπτυσσόµενο νευρικό σύστηµα Μεγαλύτερη µακροπρόθεσµη έκθεση ραστική ελάττωση απορρόφησης κατά την αύξηση της απόστασης µεταξύ συσκευής/κεφαλής χρήστη

59 Προτάσεις Ενθάρρυνση σχεδιασµού και ανάπτυξης τερµατικών σσυκευών που δηµιουργούν χαµηλά επίπεδα έκθεσης Αυστηροί έλεγχοι συµµόρφωσης τερµατικών συσκευών µε τις διεθνείς οδηγίες Αποφυγή µη απαραίτητων, συχνών και µακράς διάρκειας κλήσεων Αποφυγή χρήσης από παιδιά Απόσταση τερµατικής συσκευής από κεφαλή χρήστη Χρήση ακουστικών