Powered by free wordpress themes

kayseri escort samsun escort bodrum escort ankara escort ankara escort eskişehir escort porno izle izmir escort antalya escort ankara escort ankara escort ankara escort istanbul escort
Anasayfa / Bilim İnsanları / Elektromanyetik Alanların Biyolojik Etkileri 8

Powered by free wordpress themes

Elektromanyetik Alanların Biyolojik Etkileri 8

Yazı serimiz kaldığı yerden devam ediyor …

 Elektromanyetik Dalgalarla Canlı Dokuların Etkileşimi :

Zamanla değişsen elektromanyetik alanların canlı dokularla etkileşimi başlıca üç şekilde olmaktadır. Bunlar ;

  • Düşük frekanslı elektrik alanlardan kuplaj
  • Düşük frekanslı manyetik alanlardan kuplaj
  • Elektromanyetik alanlardan güç soğurmadır

I ) Düşük Frekanslı Elektrik Alan Kuplajı :

 

Zamanla değişen elektrik alanlar canlı dokularda elektrik yüklerinin hareketine ( akım akmasına ) , bağlı yüklerin kutuplanmasına ( elektriksel dipol oluşmasına ) ve var olan dipollerin yön değiştirmesine sebep olur. Bunların şiddetleri dokuların elektriksel parametrelerine bağlıdır. İletkenlik elektrik akımını, dielektrik sabiti ise kutuplanma şiddetini belirler. İletkenlik ve dielektrik sabitleri dokudan dokuya değiştiği gibi , frekansla da değişir. Vücudun dışındaki elektrik alanlar vücudun yüzeyindeki yüzey yükleri birikmesine sebep olur. Bu yüzey yük farklılıkları da vücut içinde akım akmasına yol açar. Bu akım ise vücudun konumuna , şekline ve büyüklüğüne bağlıdır.

II ) Düşük Frekanslı Manyetik Alan Kuplajı : 

Zamanla değişen manyetik alanlar vücutta elektrik alanların endüklenmesine ve elektrik akımı akmasına yol açaar. Endüklenen elektrik alanın şiddeti manyetik alanı oluşturan kaynağın ( örneğin: akım halkasının ) çapına , doku iletkenliğine ve zamanla değişim oranına ( frekansa ) bağlıdır. Akım halkasının çapı ne kadar büyük ise endüklenme o derece şiddetli olur.

III ) Elektromanyetik Alanlardan Güç Soğurma :

Em alanların biyolojik etkileri dendiğinde akla ilk gelen maruziyet bu konuyu kapsadığındanbu konuyu biraz açmakta fayda var. Dokularda düşük frekanslı elektrik ve manyetik alanların sebep olduğu güç soğurulması, genelde ihmal edilecek kadar azdır. Ancak 100 kHZ’in üstündeki frekanslarda durum değişir ve güç soğurulması kayda değer boyutlara ulaşmaya başlar. Genelde , düzlem elektromanyetik dalgalar altında bulunan vücuttaki  güç soğurulması dokudan dokuya çok farklılıklar gösterir. Bu anlamlı dört farklı frekans bölgesi ve etkileşimden söz edilebilir :

1.  100Khz ile 20 Mhz arasında güç soğurulması daha çok boyun ve ayaklarda görülür.

2. 20 Mhz ile 300 Mhz arasında hem vücudun tümünde hem de kısmi soğurulması olabilir.

3. 300 Mhz ile birkaç Ghz arasında yerel ve farklı güç soğurulması ile karşılaşılabilir.

4. 10 Ghz’in üstünde ise vücudun yüzeye yakın kısımlarında güç soğurulması söz konusudur.

 

Biyolojik Dokuların Elektriksel Özellikleri :

İster insan prototipleri üzerinde laboratuvar çalışmaları olsun, isterse bilgisayar simülasyonları, öncelikle gereken bilgi dokuların elektromanyetik özellikleridir. Canlılar dahil her nesnenin elektromanyetik etkiler açısından eşdeğeri belli dokuların belli iletkenlik ve dielektrik sabitleri ile verilir. Her iki parametre de parametrelerinin ölçülmesi ile uğraşmaktadır. Bu ölçü topluluğundan gelen her sağlıklı ölçme sonucu daha gerçekçi laboratuvar prototiplerinin hazırlanmasına ya da bilgisayar simülasyonlarının gerçeklenmesine yardımcı olacaktır.

Dokuların dielektrik özellikleri, genel olarak ;

* Elektromanyetik dalgaya maruziyet durumunda vücut içinde oluşan iç elektrik alanların hesaplanmasında,

* EM enerjinin tanı ve terapi gibi tıbbi uygulamalarının geliştirilmesinde,

* EM alanların olası zararlarının incelenmesinde önemlidir.

Biyolojik dokuların dielektrik özelliklerinin bilinmesi ayrıca ; gıda işleme, tarımsal amaçlar , çeşitli ürünlerin kurutulması/pişirilmesi gibi birçok EM enerjisinin uygulama alanlarının gelişmesinde önemli rol oynar.Teorik çalışmalar şeklinde başlayan ilk çalışmaların, günümüzde bilgisayar kontrollü deneysel çalışmalarla desteklenmesiyle , dokuların ve diğer karmaşık yapıların dielektrik özelliklerinin anlaşılmasında büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Artık MegaHertz altı frekanslardan Gigahertz frekanslara kadar dokuların dielektrik özellikleri bilinmektedir. Bu veriler iyonlaştırmayan ışınımın biyolojik etkilerinin analizinde bir başlangıç noktası olmaktadır.

* Çok düşük frekanslarda dokuların elektriksel özellikleri Elektrik alan-akım yoğunluğu ( E-J) ilişkisi ,Birbirine komşu farklı ortamların elektrik alanları ilişkisi ve dokuların makroskobik özelliklerinin bilinmesiyle anlaşılabilir.

A. Makroskobik Parametreler

Makroskobik bakımdan biyolojik yapıların elektriksel özellikleri hakkında en önemli bilgi , iletim ve deplasman akımlarından elde edilir. Harmonik alanlar için bu iki paratmetre kompleks iletkenlik ismiyle birleştirilir . Çok düşük frekanslarda, dokularda iletkenlikler hemen hemen frekanstan bağımsızdır. Elektriksel iletkenlik ise mühendislikte kullanılan malzemelere göre çok değişiklik gösterir. Aşağıda vereceğim tabloda görüldüğü üzere güç frekanslarında biyolojik dokuların kompleks iletkenliği yalnız gerçek kısmı ile temsil edilebilir. Havanın iletkenliğinin gerçek kısmının 10^-13 S/m , sanal iletkenliğinin 3.3 x 10^ -9 S/m’dir. Saf sanal iletkenliğe sahip olması nedeniyle hava tam bir yalıtkan gibi de düşünülebilir. Alan-akım yoğunluğu ilişkisinin anlaşılmasında , iletkenliğin sanal, gerçek ya da kompleks olması önemlidir.

Kan dokusundaki iletkenlik, süspansiyon halindeki hücre konsantrasyonunun değişmesiyle çok az değişir. Bu çeşit iletkenlik değişmesi kas ve salgı bezi dokularında %10 , akciğer dokularında %2-3’lük bir değerdedir. Yağ dokularında iletkenlik çoğunlukla su oranına bağlıdır ve %2 – % 3 ‘lük bir değişme gösterebilmektedir. Gözenekli kemiğin iletkenliği, katı kortikal kemiğe göre daha fazladır. Kas ve kemik gibi dokular 100 Hz’nin altında anizotropik özellik gösterir. 60 Hz’nin biraz üstündeki frekanslarda deri iletkenliğinin yağ dokusuyla karşılaştırılacak bir değerde olduğu gözlenmiştir. Derinin en dış yüzeyi akım geçişine karşı yüksek direnç gösterir ve bu direncin büyüklüğü deri yüzeyinin nem miktarına bağlıdır.

20150515_225548

B. Mikroskobik Doku Modelleri

Mikroskobik seviyede tüm dokular hücre ve hücre dışı sıvılardan oluşmuştuır. Hücrelerin elektriksel modelini ise iki farklı eleman oluşturur. Bunlar ;

* Dışta yalıtkan özellikli Mebran

* İçte sıvı gibi yüksek iletkenlikli sitoplazma ve çekirdektir.

Hücreler membran tarafından yalıtılmıştır ve 50 Hz’lik dış alanın doku içinde indüklediği tüm akım, hücreler arasında akar.Doku özelliklerini elektriksel bakımdan modelleyen eşdeğer bir devre aşağıda vereceğim şekilde gösteriliyor. Cm kapasiteli bir devre membran ve Ri dirneçli sitoplazma , seri bağlanan iki eleman oluşturur. Membranın yalıtkan kısmının kalınlığının 10 nm’den daha az olması nedeniyle kapasite çok büyüktür. Biyolojik dokuların tüm membranlarında kapasite hemen hemen 0.01 F/m^2 civarındadır. Çok düşük frekanslarda membran empedansı hücre özününkinden çok büyük olup Ri sitoplazma direnci ile birlikte oluşturdukları seri bağlı kombinasyon hücreyi çevreleyen sıvının R0 direncinden daha büyüktür. Hücre sıvılarının iletkenliği, iyon konsantrasyonu ile belirlenir. Kas , beyin ve bez dokuları gibi yüksek oranda su bulunduran dokularda R0 direnci yüksek doku iletkenlikleri düşüktür. Yağ dokusunun hücre dışı su oranı çok değişken olmasına rağmen iletkenliği kas, beyin ve bez dokularınkinden daha düşüktür. Sonuç olarak , güç frekanslı alanlar maruziyet konusunda , şunlar özetlenebilir :

  •  Harici alan tarafından doku içerisinde indüklenen akımın neredeyse tamamı hücre dışı sıvıdan geçer.
  •  Elektrik alanların hücre dışı sıvı üzerinde yaptığı hakkında bilinen etki ısınmaya yol açmasıdır.
  •  Güç frekanslı nakil hatlarına maruziyet sonucu biyolojik dokularda indüklenen alanlar, biyolojik önemde ısı üretmeyecek kadar küçüktür.

20150515_225555

 

Bir sonraki yazıda görüşmek üzere …

 

Hakkında Burak Çankaya

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

 

şişli escort