ZJAWISKA LEŻĄCE U PODSTWY WPŁYWÓW PÓŁ MAGNETYCZNBYCH NA ŻYWY ORGANIZM

Wykład V 15-11-2013

1. Stałe pole magnetyczne

Biologiczne efekty działania pola magnetycznego są głównie następstwem:

1. Elektromagnetycznego oddziaływania tego pola na prądy jonowe, strumienie jonów w organizmie

2. Oddziaływanie pola magnetycznego na cząsteczki z nieskompensowanymi spinami /oddziaływanie magnetomechaniczne/

/NA PORUSZAJĄCE SIĘ JONY DZIAŁA SIŁA F (SIŁA LORENZA)/

W NACZYNIU KRWIONOŚNYM W KTÓRYM PŁYNIE KREW UMIESZCZONYM W POLU MAGNETYCZNYM POWSTAJE NAPIĘCIE ELEKTRYCZNE

Stan równowagi występuje wtedy i tylko wtedy gdy siła działająca na jony ze strony pola elektrycznego zrównoważy siłę Lorenza

qE=qvB

U=Ed=dvB

U=d│v│*│B│sin

Indukowane napięcie zależy od:

• Średnicy naczynia krwionośnego

• Prędkości przepływu krwi

• Indukcji pola magnetycznego w którym dany przepływ krwi odbywa się

Np. W polu magnetycznym o indukcji 2T wytworzone napięcie wynosi: w aorcie szczura 0,5 mV w aorcie człowieka 13,4 mV

Wolnozmienne pole magnetyczne

Zmienne w czasie pola magnetycznego indukują w obiektach biologicznych pola elektryczne i prądu

PRÓBKA TKANKI /przekrój o promieniu R/

STRUMIEŃ POLA MAGNETYCZNEGO O INDUKCJI B (prostopadłej do powierzchni przekroju) indukcje w tkance

POLE ELEKTRYCZNE O NATĘŻENIU

E= (R/2)(dB*dt)

Gęstość prądu indukowanego, jaki płynie w tkance:

j=γ*E

INDUKOWANE W ORGANIŹMIE CZŁOWIEKA PRZEZ ZMIENNE POALA MAGNETYCZNEGO PRĄDY, KTÓRYCH GĘSTOŚC PRZKRACZA 1 A/m2

Powodują pobudzenie komórek nerwowych, mogą też wywołać migotanie komór serca i gwałtowne nieskoordynowane skurcze mięśnia sercowego

Pole magnetyczne, indukujące prąd impulsowy o max gęstości rzędu kilku lub kilkunastu mA/m2

Wywołuje zmiany w funkcjonowaniu komórek, tkanek, narządów /m.in. w metabolizmie węglowodanów, białek, w przepuszczalności błon komórkowych/

Wrażenia świetlne magnetofostena, elektrofostena

Przy f zmian pola < 100 Hz, max wrażenie 20 Hz /B=10 mT/ pulsujące pole magnetyczne /dla osób w normalnym postrzeganiem fali/

Nie wiadomo jest czy zjawisko magnetofosteny związane jest z działaniem pola magnetycznego na fotoreceptory czy włókna nerwowe siatkówki

W MATERII UMIESZCZONEJ W STAŁYM POLUU ELEKTRYCNYM ZACHODZĄ ZJAWISKA POLARYZACJI ELEKTRYCZEJ

• Polaryzacja indukowana polega na

1. przesunięciu pół elektronowych w atomach względem jader atomowych (polaryzacja elektronowa)

(ładunki ujemne zbliżają się do dodatnich i na odwrót)

1. przesunięcie atomów bądź jonów w cząsteczkach (polaryzacja atomowa)

skutkiem w/w przesunięć są deformacje atomów i cząsteczek

• Polaryzacja orientacyjna –polega na ustawieniu się molekuł o trwałym momencie dipolowym wzdłuż linii sił pola elektrycznego

• Polaryzacja ładunku przestrzennego- polega ba rozdzieleniu przez pole elektryczne swobodnych ładunków elektrycznych (elektronów i jonów) znajdujących się wewnątrz objętości, której powierzchnia ograniczająca /np. błona komórkowa w przypadku komórki/ uniemożliwia ruch nośników ładunku do elektron

• Polaryzacja międzywarstwowa- dla próbek o budowie warstwowej /różna przewodnośc właściwa/. Pod wpływem przyłożonego pola elektryczego na granicy warstw powstaje indukowane pole elektryczne

EFEKTY BIOLOGICZNE WYWOŁYWANE PRZEZ POLA ELEKTROMAGNETYCZNE O CZĘSTOTLIWOŚCIACH RADIOWYCH I MIKROFALOWYCH

Szybkość pochłaniania energii promieniowania elektromagnetycznego

SAR=E/t*m [W/kg]

E-energia zaabsorbowana w czasie t energia promieniowania elektromagnetycznego przez obiekt o masie m SAR jest porównywalna z mocą dawki D w odniesieniu do promieniowana jonizującego [W/kg]

MAX absorbcja energii promieniowania elektromagnetycznego o częstotliwościach radiowych występuje gdy wektor natężenia pola elektrycznego padającego na organizm promieniowania jest równoległy względem osi ciała, a długość fali elektromagnetycznej spełnia warunek

h= (0,36-0,40)Λ gdzie h-wzrost człowieka

np. dla człowieka o wzroście 1,75cm fale o częstotliwości miedzy 0,65-0,70 MHZ

EFEKTY BIOLOGICZNE DZIAŁANIA POL ELEKTROMAGNETYCZNYCH O CZĘSTOTLIWOŚCIACH RADIOWYCH:

• Efekty termiczne

• Zmiany w transporcie jonów przez błonę erytrocytów

• Hemolizę erytrocytów

• Zmiany właściwości limfocytów

• Zmiany w bioenergetyce komórek mózgu

• Zmiany w czasie poszczególnych faz cyku

DZUIAŁENIE MIKROFAL NA CZŁOWIEKA

• Zmiany w systemie immunologicznym

• Zmiany genetyczne

NATURALNE ŹRÓDŁA FAL ELEKTROMAGNETCZNYCH

Natężenie 10^-9 – 10 ^-8 [W/m2]

Liczne rejony ziemi /ekspozycja środowiskowa/ 10^-2 – 10^-1

Grupy szczególnie narażone na promieniowanie

Pracownicy przemysłu energetycznego, elektrycznego, stacji radiowych, telewizyjnych i radarowych