Sähkömagneettisten kenttien vaarat. Tarua vai totta.

Transkriptio

1 Ostrobotnia Sähkömagneettisten kenttien vaarat. Tarua vai totta. Kari Jokela Säteilyturvakeskus (tutk. prof, eläkkeellä) ICNIRP (PG-HF)

2 Sisältö Sähkömagneettisten kenttien tunnetut vaikutukset ja niiden mekanismit Muut vaikutukset Sähköherkkyys

3 Biofysikaaliset (tunnetut) vaikutukset. Hermojen sähköinen stimuloituminen Hermoverkkojen stimuloituminen (magnetofosfeenit) Solukalvojen läpilyönti sähkökenttäpulssien vaikutuksesta (elektroporaatio) Kudosten lämpeneminen Mikroaaltopulssien aiheuttama termoakustinen kuuloilmiö

4 Sähkö - ja magneettikenttien kytkeytyminen ihmiseen 4

5 Suurtaajuisten kenttien kytkeytyminen ihmiseen Riippuu taajuudesta, kehon koosta ja asennosta sekä ympäristöstä Suuremmilla tajuuksilla osa tehosta siroaa kehosta ja osa absorboituu kehoon. S incident S absorption = S incident - S scatter E e E surface x Skin depth effect. δ is skin depth. Standing wave Exponential decay SAR E 2 [W/kg] S scatter air body Specific absorption rate. ρ is the density [kg/m 3 ]. Kehon sisälle muodostuu sähkökenttä, joka vaimenee eksponentiaalisesti ja sitä voimakkaammin mitä suurempi taajuus on. Absorptio määtäytyy ominaisabsorptionopeudesta SAR (Specific Absorption Rate) Dr. Soichi Watanabe, ICNIRP Member

6 Electromagnetic and thermal simulation of human body 1) Computation of induced electric field E i by solving Maxwell s equations (FDTD method) 2) Computation of Specific Absorption Rate SAR (SAR i ) and averaging over a specified averaging mass (SAR10g) 3) Computation of temperature increase Δt i by Pennes bioheat equation SAR i i 2 Ei i E i = electric field in tissue σ i = conductivity ρ i = density C i = specific heat capacity typical resolution 1-2 mm SAR i C i Ti t for heating time < 1 min 6

7 Lämmönnousu kehossa sähkömagneettisessa tasoaaallossa Hirata, Laakso et al. Phys.Med.Biol.58 (2013)

8 Lämmönvirtaus tasoittaa lämmönnousua Kuumat SAR pisteet syöttävät lämpöenergiaa kehoon. 6 GHz SAR lasketaan 10 gramman kudosmassan keskiarvona. Lämmönjohtuminen ja siirtyminen tasoittaa lämpöhuippuja. Hyvä korrelaatio maks. lämpötilannousun ja SAR:n välillä vain lyhyillä altistuksilla (<< 1 min) Alueellinen korrelaatio parempi. Hirata, Istanbul

9 Pallomaisen kappaleen lämpeneminen kudoksessa pallon sisällä SAR = 10 W/kg pallon ulkopuolella SAR<< 10 W/kg lämpövirtaus Mitä pienempi kappale sitä tehokkaammin lämmönjohtuminen tasaa lämpötilaa

10 Vesimolekyylien ympäröimä proteiinimolekyyli sähkökenttä vesimolekyylejä Värähtelevän sähkökentän RF-energia kytkeytyy proteiiniin siinä olevien varausten kautta proteiini Proteiinin lämpötila pysyy samana kuin ympäröivien vesimolekyylien, jotka jarruttavat tehokkaasti proteiinin värähtelyä

11 Sähkökentän kytkeytyminen soluun pienillä taajuuksilla suurilla taajuuksilla U U m 1 2 E e h

12 Electric stimulation of nerve cells at low frequencies (< 10 MHz) Induced membrane voltage opens voltage sensitive ionic channels in the outer membrane of t a nerve cell. Myelinated nerve cell This electrical disturbance (action potential) propagates along the axone. Voltage sensitive ionic channel (open

13 Sisäisen sähkökentän lisäksi on myös hallittava kipinäpurkauksia ja kosketusvirtoja, kun E 0 >10 kv/m (50Hz) 13

14 Induced electric field [V/m,peak] Altistumisen raja-arvot (ELV) kehon sisäiselle sähkökentälle. Direktiivi 2013/35/EU (EMF) työntekijöille PNS (median) phosphenes PNS level 1 level 2 Perustuu ICNIRP 2010 ohjearvoihin 3.3 (reduction factor) 10 0 ELV ELV Frequency [Hz] 14

15 Magnetic field [microt,peak] Toimintatasot (AL) ulkoiselle magneettikentälle (EMF- direktiivi ) B p-p =2 T PNS (median) vertigo phosphenes PNS level 1 level 2 Perustuu ICNIRP 2010 ohjearvoihin 10 4 AL AL Frequency [Hz] 15

16 Uusien ja vanhojen SAR- rajojen vertailu I. Taajuusalue 100 khz -6 GHz. Huom. SAR, työntekijät W/kg ICNIRP 1998, SAR, muu väestö W/kg ICNIRP (kehitteillä) ICNIRP 1998 ICNIRP Kehitteillä ICNIRP 1998 Koko kehon keskiarvo (wba SAR) 0.4 1) maks. pään ja kehon sisällä (SAR 10g ) 10 2) maks. iholla (SAR 10g ) 10 3) maks. raajoissa (SAR 10g ) 20 3) ICNIRP Kehitteillä SAR=Specific Absorption Rate SARmaks= 10 gramman keskiarvo 1) Kehon sisälämpötilannousu 0.03 o C 2) Kehon paikallinen lämpötilannousu 1 o C 3) Kehon paikallinen lämpötilannousu 2 o C 16

17 Uusien ja vanhojen tehotiheysrajojen vertailu II. Taajuusalue GHz (työntekijät). Taajuus ICNIRP 1998 Tehotiheys (W/m2) EMF direktiivi Tehotiheys (W/m2) ICNIRP (kehitteillä) Tehotiheys (W/m2) 6 GHz (1cm 2 k.arvo) 50 (20 cm 2 k.arvo) 10 GHz 1000 (1 cm 2 k.arvo) 50 (20 cm 2 k.arvo) 100 GHz 1000 (1 cm 2 k.arvo) 50 (20 cm 2 k.arvo) 1000 (1 cm 2 k.arvo) 50 (20 cm 2 k.arvo) 1000 (1 cm 2 k.arvo) 50 (20 cm 2 k.arvo) 200? (4 cm 2 k.arvo) 176? (4 cm 2 k.arvo) 100? (4 cm 2 k.arvo) ICNIRP 1998 ohjearvot ovat käytännössä merkittävästi tiukempia kuin kehitteillä olevat uudet ohjearvot. EMF-direktiivin tehotiheysalueen alarajataajuutta (6 GHz) on laskettu ICNIRP 1998 ohjeesta (10 GHz). 17

18 SM-kenttien vaikutukset tutkimuksen kohteena Aivokasvaimet Leukemia Aivotoiminta Epidemiologia Eläinkokeet Solukokeet Biofysiikka ja dosimetria Raskaus ja hedelmällisyys Aistimukset ja sähköherkkyys Verenkuva ja immuunisysteemi Luun muodostus WHO:n laaja kirjallisuustutkimus RF kenttien vaikutuksista valmisteilla Aistimukset ja sähköherkkyys Vaikutusmekanismit ja dosimetria Ym.

19 Taru manalan jumalasta ja ovelasta kanista

20 Ympäristöherkkyys (idiopathic environmental intolerance, IEI) Sähköherkkyys Tuuliturbiini- oireyhtymä Monikemikaaliherkkyys (multiple chemical sensitivity, MCS) Tuoksuherkkyys Gulf war syndrome?? Sairas rakennusoireyhtymä (SBS)? Krooninen kosteusvaurio- Oireilu- Homepakolaiset Amalgaamisairaus Markku Sainio, TTL

21 Ympäristöherkkyyden nimike on lisätty ICD-10-tautiluokitukseen Ympäristöherkkyys on lisätty suomalaiseen ICD-10- tautiluokitukseen nimikkeellä R68.81: Jatkuva tai toistuva poikkeuksellinen herkkyys ympäristön tavanomaisille tekijöille. Ympäristöherkkyydeksi kutsutaan tilaa, jossa ihminen saa terveyttä haittaavia oireita tietyssä työ- tai elinympäristössä, vaikka sama ympäristö ei aiheuta oireita valtaosalle muita ihmisiä. Oireet yhdistetään mm. erilaisiin kemikaaleihin, hajusteisiin, mikrobiologisiin tekijöihin sekä sähkömagneettisiin kenttiin. Markku Sainio, TTL

22 Mantelitumakkeet ja tunnereaktiot Limbisen järjestelmän mantelitumakkeiden (corpus amygdaloideum) pääasiallinen tehtävä on tunnereaktioiden muistaminen ja prosessointi, ja ne osallistuvat pelon ja mielihyvän kokemiseen 22 Markku Sainio, TTL

23 Lopuksi Emme tiedä kaikkia sähkömagneettisten kenttien vaikutuksia varmasti. Todennäkoisintä totta ovat kuitenkin sellaiset vaikutukset, jotka voidaan selittää kudosten lämpenemisellä, hermojen stimuloitumisella ym. Ihmisten pelot ja huolet ovat tärkeitä. Vaikka olisivatkin tarua ne voivat oikeasti sairastuttaa.