Matkapuhelimesta imeytyy kudoksiin paikallisesti lämpötehoa

Transkriptio

1 Matkapuhelimesta imeytyy kudoksiin paikallisesti lämpötehoa Maks. lämmönnousu aivojen pinnalla on 0,3 astetta, kun SAR-arvo on 2 W/kg (STM:n enimmäisarvo).

2 T ρ C = k 2 T wcbt + ρsar t jos veren lämmönkuljetus on suurempi kuin johtunut lämpö T τ τ SAR( 1 e ) C PENNESIN BIOLÄMPÖYHTÄLÖ t T= kudoksen lämpötilan nousu (K) ρ= tiheys (kg/m 3 ) J C=ominaislämpökapasiteetti ( ) W kgk K=lämmönjohtavuus ( m K ) kg w=veren perfuusio ( ) 3 s m J C b= veren ominaislämpökapasiteetti ( ) kgk lämpöaikavakio τ ρc wc b lämmön johtuminen T T o +ΔT lähtevä veri sähkökenttä T o tuleva veri

3 Analyyttiseen malliin perustuvia laskelmia pään lämpenemisestä puhuttaessa matkapuhelimeen a) 0,4 SAR = 10 W/kg Lämpötilan nousu ( O C) 0,3 0,2 0,1 900 MHz SAR = 2 W/kg Aika (min) 10 15

4 Numeerisia laskelmia pään lämpenemisestä puhuttaessa matkapuhelimeen b) 0,2 Pää, maksimi Lämpötilan nousu ( O C) 0,15 0,1 0,05 Kallo, maksimi Aivot, maksimi 900 MHz 0,9 W/kg Aika (min) 10 15

5 NIR-LABORATORY Irradiation chamber RF-EMF feed post SAR field distribution cell culture dishes SAR W/kg XFDTD simulated SAR distribution in two petri dishes. circulating cooling water

6 BIO-NIR GROUP hsp27 phosphorylation in SAR dose-dependent manner 32 P-labeling + immunoprecipitation sham 1.2 W/kg sham 1.8 W/kg sham 2.4 W/kg <2-folds up >2-folds up 3-4-folds up hsp27 expression in time-dependent manner sham 2.4SAR sham 2.4SAR sham 2.4SAR sham 2.4SAR h 2h 6h 8h 1h 2h 6h 8h

7 Kehon lämpötasapainoon vaikuttavia tekijöitä Aurinko Suhteellinen kosteus johtuminen Tuulen nopeus C b C res hengitys M A RF E metabolia RF hikoilu M-W+A RF - S=R+C+E S on kertyvä lämpöenergia tasapainossa S=0 W Ilman lämpötila RF Työ R säteily Ta

8 Lämmönsäätelyjärjestelmän reagointi ulkoilman lämpötilan muutoksiin Aineenvaihdunnan säätö Verenkierron säätö Hikoilu (haihtuminen) Fysiologinen vaste Aineenvaihdunnan lämpö Lämmön johtuminen (veren virtaus) Termoneutraali alue Hikoilu T LCT T UCT Ympäristön lämpötila

9 LÄMPÖVAIKUTUKSIA Vaikutus Kohde Lämpötilan kynnysarvo ( o C) Altistumisen kesto Lämpöhalvaus Ihminen sisäosat) (kehon > 42 muutama tunti Keskushermoston vaurioituminen Ihminen, rotta, hiiri koira, kissa muutama tunti Palovamma iholla Ihminen s Kipuaistimus s Käyttäytyminen häiriintyy Rotta (koko-keho) 1 ºC (lämpötilann ousu) min - Harmaakaihi Mykiö (kani) > 41 ºC > 30 min

10 RF-säteilyn lämpövaikutuksia Vaikutus Laji Taajuus (MHz) Kynnys (W/kg) Altistuksen kesto Kuolema Hiiri Rotta Hiiri Rotta h 4 h min min Sikiövaurioita Rotta 27,12 ~11 3 min (42,2 o c) Muistihäiriö Rotta min Sikiön paino pienenee Rotta Rotta ,8 7,3 22 h/vrk, raskauspäivinä h raskauspäivinä Tilapäinen uroksilla steriliteetti Rotta ,6 4 h/vrk, 5 vrk/vk, 4 vk Sydämen harvalyöntisyys Rotta ,5 30 min IEEE 2005

11 RF-säteilyn kynnystasoja Vaikutus Koko kehon SAR (W/kg) Paikallinen SAR 1 (W/kg) Huom Kipuaistimus iholla GHz, 2 min, 10 kw/m 2 Harmaakaihi 100 Lämpöaistimus 8 2,45 GHz, 10s, 630 W/m2 Lämpöuupuminen ja -halvaus >4 Muut lämpöolosuhteet Lämmönsäätelyjärjestelmä kuormittuu 4 Muut lämpöolosuhteet Lämpökuormaa vähennetään tietoisesti 1,2 Havaitsemiskynnys Perusaineenvaihdunnan lämpö pienenee 0,5-1,5 ICNIRPin työntekijäraja ylittyy 0,4 10 ICNIRPin väestöraja ylittyy 0,08 2

12 Mikroaaltosäteilyn tuntoja kipukynnys

13 HERMOSOLU sooma dendriittejä aksoni (< 1 mm 1 m) päätehaarakkeita

14 MYELIINIPEITTEINEN HERMOSOLU sooma I I myeliinituppi Depolarisoitunut solmu

15 NERNSTIN YHTÄLÖ puoliläpäisevä solukalvo solulima K + soluväliaine K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K + K K mv U m kemiallinen gradientti sähköinen U m ci = 61 ln( ) [mv] (37 c o C) e c i = ionien konsentraatio solulimassa c e =ionien konsentraatio soluväliaineessa

16 Solujen sähköinen stimuloituminen - yhteenveto Sähköisesti stimuloituvia soluja ovat hermosolut reseptori (aistinsolut) lihassolut Sähköisessä stimulaatiossa solukalvo depolarisoituu -70 mv jännitteestä + 30 mv jännitteeseen, kun solukalvon yli indusoituu yli 1 ms kestoinen ja yli 20 mv suuruinen repolarisoiva jännitepulssi Na + ioneja johtavat kanavat avautuvat indusoituneen jännitteen vaikutuksesta ja positiivisia ioneja virtaa solun sisälle. Ka + ionien ulosvirtaus palauttaa negatiivisen jännitteen ja kanavat sulkeutuvat muutaman ms jälkeen. Depolarisaatio synnyttää pitkittäisiä virtoja, jotka ärsyttävät viereistä kalvon osaa. Sen johdosta depolarisaatio etenee solukalvolla aktiopotentiaalina pulssin jälkeenkin. Aktiopotentiaalin etenemisnopeus aksonissa on ms. Myeliinipeite nopeuttaa etenemistä (ärsyke hyppii Ranvierin solmuissa).

17 JÄNNITEHERKKÄ K + KANAVA

18 ASETYYLIKOLIINIRESEPTORIN RAKENNE

19 Solukalvon rakenne soluväliaine kalvoproteiini ioneja asetyylikoliinireseptori kemiallisesti ohjattu ionikanava solulima Kuva 3.1 Solukalvon rakenne (Bernardi ja D Inzeo)

20 K + KANAVA ERI TILOISSA

21 VIRTAPULSSI LAUKAISEE HERMOIMPULSSIN

22 HERMOIMPULSSIN ETENEMINEN AKSONISSA

23 Myeliinipeitteisen aksonin sähköinen malli Soluväliaine E i U i-1,i i U i,i + 1 i + 1 C m G m I i - 1,i U m,i I i,i + 1 U m,i + 1 G a Aksoplasma 2 mm 2,5 mm Ranvier n solmu Myeliinituppi Solukalvo Hermopääte Aktiopotentiaali (hermoimpulssi) Depolarisaatio

24 STIMULAATIOTASO PULSSINKESTON FUNKTIONA Huippu db/dt (T/s) μt 43 μt Stimulaatiokynnys Huippuraja 2 A/m 2 31,2 T/s 2 10 ma/m ,1 0,01 Huippuvirrantiheys (A/m 2 ) 0,22 T/s 0, Pulssin kesto (μs)

25 STIMULAATIOKYNNYS TAAJUUDEN FUNKTIONA Huippu db/dt (T/s) ,1 2 A/m 2 31,2 T/s 2 10 ma/m 2 0,22 T/s Stimulaatiokynnys Huippuraja 0,01 0, Taajuus (khz) 1240 μt 43 μt ,1-0,01 Huippuvirrantiheys (A/m 2 )

26 Stimulaatio vs. lämpeneminen

27 SÄHKÖINEN STIMULAATIO Solukalvo stimuloituu, kun kalvon yli indusoituu depolarisoiva jännite, joka on yli 20 mv ja kestää yli 1 ms. Jänniteherkissä natrium-ioni (Na + ) kanavissa tapahtuu muodonmuutos, joka avaa kanavan. Hermosolut Lihassolut Monet aistinsolut Voimakas Na+ virtaus solun sisään depolarisoi solun -70 mv jännitteestä + 30 mv jännitteeseen. Ka + kanavien avautuminen aloittaa solun repolarisoitumisen. Depolarisaaatio etenee noin 1 ms pulssina hermosolujen aksonissa m/s nopeudella

28 SYNAPSIN TOIMINTA Kohdesolu Hermosolun pääteosa Välittäjäaineesta riippuva kanava Impulssi Välittäjäaine avaa kanavan

29 SYNAPSEJA LIIKEHERMON SOOMASSA

30 Magnetofosfeenit Epämääräisiä valoilmiöitä verkkokalvolla alle 100 Hz magneettikentässä Verkkokalvo on osa keskushermostoa, jossa hermosolut muodostavat synapsien välityksellä monimutkaisen hermoverkon. Fosfeenikynnys taajuuden funktiona Sähkökentän vaikutus hermosoluun vahvistuu synapseissa

31 h eff KIPINÄPURKAUS C a kipinäpurkaus I c U 0 C b sähkökenttä E o purkausvirta I U c ' o U = R ' o e t /τ 1/ Cs = 1/ C + 1/ C τ = R ( C a + Cs s a U o ) C s C a R g I c R=R g +R b (R t suuri) U o =E o h eff ~ R t R b C s E o = sähkökentän hetkellinen huippuarvo jatkuva virta I = jω + c ' ( Ca Cs) Uo

32 VIRRAT JA JÄNNITTEET KIPINÄPURKAUKSESSA 1000 kipinäpurkaus kosketus purkaus jatkuva virta ,2 Jännite (V) U 0 =989 V jännite 8,4 5,6 virta 2,8 Virta (ma) Aika (s)

33 Pientaajuisen sähkökentän varmoja vaikutuksia Vaikutus Sähkökentän Virrantiheys 1) B Huomioita voimakkuus (A/m 2, peak) (mt, (V/m, peak) peak) Palautumaton pulssimuotoinen elektroporaatio kenttä Palautuva pulssimuotoinen elektroporaatio kenttä Lämpeneminen 100 2) Hz Kammiovärinä Hz Lisälyöntejä Hz Hermostimulaatio 3 0, Hz Magnetofosfeeneja ja synapsivaikutuksia 0,07 0,0140,7 50 Hz ICNIRPin työntekijä- Ei raja ylittyy määritelty 2. 0, ,5 50 Hz 1) Johtavuus 0,2 S/m, 2) 1 W/kg

34 400kV- VOIMAJOHDON SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT

35 VÄESTÖN ALTISTUMINEN VOIMAJOHTOJEN MAGNEETTIKENTÄLLE Valjus ym. 1993

36 PAHANLAATUISET LASTEN SYÖVÄT SUOMESSA v hermosto leukemia muut

37 LASTEN SUHTEELLINEN LEUKEMIAVAARA ERI MAGNEETTIKENTTÄLUOKISSA (Ahlbom ym. 2000). 3 Suhteellinen leukemiavaara (95% luottamusväli) ( ) 1.11 ( ) 2.00 ( ) 0 <0.1 ut 0.1-<0.2 ut 0.2-<0.4 ut >=0.4 ut Magneettikentän voimakkuus Magneettivuon tiheys

38 ALTISTEEN JA SAIRAUDEN VÄLILLÄ HAVAITTU YHTEYS Sattuma? Virhe tutkimusasetelmassa? Sekoittava tekijä? Tutkittava altiste? KOKONAISARVIO HAVAITUN YHTEYDEN MERKITYKSESTÄ

39 PIENTAAJUISTEN MAGNEETTIKENTTIEN AIHEUTTAMA MAHDOLLINEN SYÖPÄRISKI 1) Lasten leukemiasta viitteellistä tietoa. 2) IARC on luokitellut magneettikentät syöpäriskiluokkaan 2 B eli mahdollinen karsinogeeni ( mm. kahvi ja bensiini). 3) Jos syöpäriski on todellinen, niin voimajohtojen magneettikentistä aiheutuisi Suomessa muutama syöpä 10 vuodessa ja kaikista magneettikentistä muutama syöpää 1 vuodessa.

40 Sähköherkkyys