Эта работа посвящена вопросам безопасности и гигиены труда и относится к изучению воздействия магнетизма и неионизирующего электромагнитного излучения на человеческое тело, рисков и эффектов, которые могут возникнуть при наличии электромагнитного поля, очень близкого к жизненно важные органы и допустимые фундаментальные величины, а также изменения и последствия для здоровья человека.
Рассмотрены библиография и тенденции исследований и разработок в области применения магнитных полей в мире, и собрана информация о специальностях, в которых они используются чаще всего.
Резюме
Настоящая работа связана с безопасностью и здоровьем в работе, и он / она обращается к изучению эффектов магнетизма и электромагнитных излучений, неионизирующих человеческое тело, рисков и эффектов, которые могут произойти при наличии электромагнитного излучения. поля в непосредственной близости от жизненно важных органов и допустимых фундаментальных величин, а также изменения и последствия для здоровья человека. Пересмотрена библиография и тенденции исследования и развития применения магнитных полей в мире, а также собрана информация по специальностям, в которых она больше используется.
Электромагнитное воздействие на биологические ткани
Биологические ткани демонстрируют изменения в электрических характеристиках при увеличении или уменьшении частоты приложенного поля, что подразумевает наличие и принятие мер безопасности и здоровья на работе, которые позволяют сделать технические разработки в этой области совместимыми с человеческим телом и его различные применения в повседневной практике. Люди, работающие в высоковольтных и высокочастотных установках, подвергаются значительному воздействию электромагнитного заряда (ЭМС), который вызывает изменения не только в организме человека, но также в условиях работы и рекомендуемом времени воздействия.
Исторический синтез магнетизма
Происхождение понятия магнетизма очень древнее, более 3500 лет назад, в середине железного века, в Древнем Египте, Китае и Индии. Тогда уже было обнаружено, что особый камень, магнетит или природный магнит притягивает железные опилки и даже прилипает к железным предметам.
Римский натуралист Плиний Старший (23-79 г. н.э.) передал толкование Никанора де Колофона (2 век до н.э.), согласно которому название магнетит произошло от некоего пастуха по имени Магнес, который вел свою паству пастись, он заметил притяжение, которое почва, богатая этим минералом, оказывала на железные части его ботинок и трости. При удалении земли, чтобы найти причину явления, он обнаружил камень с очень странным свойством притягивать железо.
Аристотель пишет, что философ, математик и ученый Фалес Милетский (624-548 до н.э.), один из «семи мудрецов Греции», упомянул минеральный камень, который обладал свойством притягивать железо. Платон сказал, что Сократ уже подтвердил свойства магнитных колец. Также говорят, что в то время Клеопатра носила на лбу диадему из магнитов, чтобы сохранить свою красоту.
Когда много веков спустя, в начале Средневековья, европейские алхимики узнали о магнетите, они назвали его «магнитным камнем» (по-французски pierre aimant) и, как и в древние времена, ему приписывали множество любопытных свойств, предполагалось, что он придавал бодрости, облегчал боль, улучшал здоровье и, среди прочего, останавливал процессы старения.
До тех пор, пока после исследований и наблюдений Галилео Галилея и их экспериментального подтверждения с кругосветным путешествием Фердинанда Магеллана, совершенным Хуаном Себастьяном Элькано в 1522 году, не было общепринятым утверждением, что Земля круглая, что она вращается в пространстве и что следовательно, у него была ось вращения, концы которой - полюса Земли.
Эта новая концепция Земли и научный прогресс, который произошел в последующие четыре столетия, особенно в области физики, уже заставили ученых рассматривать ее как гигантский магнит с соответствующими магнитными полюсами на севере и На юге. Между тем исследования свойств магнитов продолжались, и в 16 веке Филипп Ауреол Парацельс (1493-1541) использовал магниты при множественных воспалительных процессах в соме и других частях тела.
Экспериментальное изучение магнетизма стало известно миру благодаря публикации в 1600 году книги «De Magnete» Уильяма Гилберта, врача королевы Елизаветы I. В книге описывается экспериментальное открытие, на котором оно было основано, - наклон иглы. намагниченный, который уже был замечен Хартманном в 1544 году и подробно изучен Робертом Норманом (1590), моряком, изготовителем компаса и одним из первых ученых, не принадлежавших к знати и не имеющим культуры.
Английский физик Майкл Фарадей в XIX веке продемонстрировал поведение магнита вокруг тока. Он был основоположником биомагнетизма и магнитохимии. Он подтвердил, что вся материя является магнитной, то есть материя притягивается или отталкивается магнитным полем.
Немецкий врач Фредерик Франц Антон Месмер (1734-1815) утверждал, что природный магнит является лекарством от всех болезней, и считал, что все живые существа наделены одинаковой силой, которую он назвал животным магнетизмом, способной производить исцеления в органах, к которым он будет применен. Эта терапевтическая теория была названа в его честь «месмеризмом».
Молле во Франции (1753 г.) в своей книге «Essalsur Electrifico de Corps» предпринял попытку первого объективного объяснения биологических эффектов электричества.
В 1785 году Карлос Агустин Кулон с большой точностью установил закон, носящий его имя: «Притяжение или отталкивание двух магнитных полюсов с разными или равными зарядами обратно пропорционально квадрату расстояния, которое их разделяет». Ампер и его сотрудник Доминик Араго (1786-1853) показали, что стальные иглы намагничиваются, если их помещать внутрь круглой проволоки, по которой проходит электрический ток. Это было прелюдией к созданию в 1825 году первого «электромагнита», названного в честь Уильяма Стерджена (1783-1850).
Однако для создания научной модели требовалась логическая и математическая формализация всех предыдущих экспериментов, что было связано с мастерской работой Джеймса Клерка Максвелла, опубликованной в 1873 году, в которой он установил концепцию «электрических и магнитных полей». Хорошо известные уравнения Максвелла показывают, что магнитные электрические поля, изменяющиеся во времени, генерируют энергетические волны, которые распространяются в космической среде со скоростью света. Это знание доказало, что свет - это электромагнитное явление. Работы Максвелла были источником вдохновения для многих мудрецов в последующие годы: Рентгена, Кюри, Резерфорда, Планка и Эйнштейна, среди других.
Японцы Фукада и Ясуда, физик и ортопед, в 1953 году первыми продемонстрировали на кроликах пьезоэлектрические эффекты костей и коллагена, когда они подвергаются механическому сжатию или электрическому току.
В 1962 году Бассетт, Беккер, Шамос и другие подтвердили пьезоэлектрические свойства живой кости и подчеркнули, что потенциалы отрицательны в области сжатия и положительны в области отвлечения внимания.
Андерсон и Эрикссон в 1968 году добавили потенциалы тока потока, также называемые электрокинетикой, присутствующие в живых влажных костях. Этот ток вызывает разность потенциалов в направлении потока различных жидкостей, содержащих ионы.
Биологические эффекты магнитных полей
Эффект намагничивания (первичный биологический эффект)
• Отвечает за ориентацию молекул и дипольных атомов.
• Встречается на элементах с «ненулевым» магнитным моментом.
Он включает в себя следующие действия:
• Изменение проницаемости мембраны.
• Стабилизация насоса Na.
• Поощрение процессов взаимодействия.
• Стимуляция размножения клеток.
• Активация РЕДОКС систем.
Пьезоэлектрический эффект (вторичный биологический эффект)
• Прямое воздействие:
- Создает электрическую поляризацию массы тела или создание электрических зарядов на его поверхности, когда оно подвергается механическим силам.
• Обратный эффект:
- Деформация тела под действием электрического поля.
- Архитектурная ориентация костных трабекул на поврежденных участках.
Метаболический эффект
- Отвечает за все стимулирующие трофические процессы и восстановление тканей посредством: местного контроля кровоснабжения каждой ткани.
Нервный контроль кровоснабжения больших участков кровообращения.
Гуморальный контроль определенных веществ, увеличивающих или уменьшающих кровоток.
Применение магнитных полей в медицине
Жизненно важно знать, как магнитное и электромагнитное поле в первую очередь влияет на живые существа, но также и то, как человек может манипулировать им и получать выгоду от его свойств, либо путем непосредственного применения, либо путем разработки систем и оборудования, которые улучшить качество жизни в целом.
В крупных исследовательских центрах по всему миру системы, применяющие магнитное поле, хорошо изучены, и во многих случаях результаты дают удовлетворительные; что открывает обширные горизонты для развития различных технологий и приложений. Без сомнения, консультация и изучение мировых тенденций исследований и разработок по применению магнитного и электромагнитного поля в здравоохранении.
Основные направления исследований магнитного поля в медицине в настоящее время направлены на:
• Разработка методов и оборудования для лечения заболеваний с помощью магнитного и электромагнитного поля (CME).
• Разработка и исследование возможностей диагностики с использованием систем магнитно-резонансной томографии (МРТ).
• Изучение побочных эффектов от CME.
Было обнаружено, что основными эффектами CME, которые позволяют использовать его в терапевтических процессах, являются биостимулирующее, анальгезирующее, противовоспалительное и противоотечное действие. Согласно результатам этой библиографической консультации, CME может использоваться при лечении таких заболеваний, как:
• Временные нарушения мозгового кровообращения после инсульта или травмы.
• Неврит различной локализации, фантомная боль и вегетативный полиневрит.
• Воспалительный ганглионит симпатических стволов.
• Ишемическая болезнь сердца легкой и средней степени тяжести, эндоартериит и окклюзионный артериосклероз сосудов ног и рук.
• Хроническая венозная недостаточность, включая местные изменения.
• Длительная бронхиальная астма и пневмония.
• Язвенные заболевания желудка и двенадцатиперстной кишки.
• Подострый гепатит, включая вирусный, и подострый панкреатит.
• Остеохондроз.
• Дистрофические и воспалительные заболевания суставов, переломы трубчатых костей и нижней челюсти.
• Хронический дерматит, псориаз и склеродермия.
• Травмы мягких тканей.
• Среди прочего, острый отит, тонзиллит, зубная боль и послеоперационные флегмоны.
Воздействие ЭМП и заболеваемость раком.
Одна из самых больших проблем в научном сообществе. Среди ассоциаций, обнаруженных между ЭМП и различными типами рака, есть очень слабая, которая связывает использование аналоговых мобильных телефонов и глиому (опухоль в нервной ткани), проведенную в Финляндии в 2002 году, опухоль головного мозга на стороне Глава, где телефон, проведенный в Швеции в 2003 году, использовался наиболее часто, исследование, проведенное в Риме в 2002 году, показало значительный рост заболеваемости лейкемией у детей, живущих вблизи мощных радиостанций, говорится в исследовании. отличается от другого исследования, проведенного в Великобритании в 1997 г., где были обнаружены некоторые свидетельства увеличения заболеваемости лейкемией у взрослых, но не у детей,Точно так же есть исследования с обнаруженными результатами относительно меланомы кожи. Наконец, несмотря на то, что были получены положительные результаты, которые связывают риск появления определенных типов рака с использованием мобильных телефонов или воздействием радиочастотных полей как на рабочем месте, так и на уровне жилого помещения, до сих пор нет последовательной демонстрации, которая связывает величину и время воздействия на реакцию, однако они также подтверждают, что дизайн исследований часто был несовершенным, кроме того, хотя исследования не демонстрируют высокий риск заболеваемости раком, они также не исключают возможность возникновения, особенно в условиях продолжающегося воздействия во время много лет.Наконец, несмотря на то, что были получены положительные результаты, которые связывают риск появления определенных типов рака с использованием мобильных телефонов или воздействием радиочастотных полей как на рабочем месте, так и на уровне жилого помещения, до сих пор нет последовательной демонстрации, которая связывает величину и время воздействия на реакцию, однако они также подтверждают, что дизайн исследований часто был несовершенным, кроме того, хотя исследования не демонстрируют высокий риск заболеваемости раком, они также не исключают возможность возникновения, особенно в условиях продолжающегося воздействия во время много лет.Наконец, несмотря на то, что были получены положительные результаты, которые связывают риск появления определенных типов рака с использованием мобильных телефонов или воздействием радиочастотных полей как на рабочем месте, так и на уровне жилого помещения, до сих пор нет последовательной демонстрации, которая связывает величину и время воздействия на реакцию, однако они также подтверждают, что дизайн исследований часто был несовершенным, кроме того, хотя исследования не демонстрируют высокий риск заболеваемости раком, они также не исключают возможность возникновения, особенно в условиях продолжающегося воздействия во время много лет.Тем не менее, они также подтверждают, что дизайн исследований часто был несовершенным, кроме того, хотя исследования не демонстрируют высокого риска заболеваемости раком, они не исключают возможность его возникновения, особенно в условиях продолжающегося воздействия в течение многих лет.Тем не менее, они также подтверждают, что дизайн исследований часто был несовершенным, кроме того, хотя исследования не демонстрируют высокий риск заболеваемости раком, они не исключают возможность его возникновения, особенно в условиях продолжающегося воздействия в течение многих лет.
Электромагнитные поля и человеческое тело
Механизмы взаимодействия между электромагнитными полями (ЭМП) и биологическими структурами естественным образом проявляются в человеческом теле с помощью электрических токов, через них передаются нервные импульсы, биохимические процессы, которые идут от пищеварения к мозговая активность.
У людей было показано, что статические электрические поля взаимодействуют с телом, индуцируя поверхностный электрический заряд, основной механизм взаимодействия происходит, когда человек вступает в контакт с заряженным проводящим объектом или когда существует достаточно высокая разность потенциалов, чтобы ионизируйте воздух таким образом, чтобы обеспечить электрическую проводимость между заряженным объектом и человеком с хорошим заземлением, в этом случае он может получить удар электрическим током. Эти взаимодействия могут быть очень болезненными, степень нарушения зависит от интенсивности поля и уровня изоляции человека.
Статические магнитные поля взаимодействуют посредством следующих механизмов:
Магнитная индукция
• Электродинамическое взаимодействие с движущимися электролитами
Действие статических или переменных магнитных полей во времени проявляется через Силу Лоренца. Таким образом, электрические заряды, составляющие кровь (электролиты), циркулируя по кровеносным сосудам с определенной скоростью, могут испытывать эти силы и электрическое поле, которое вызывает разность потенциалов между стенками сосуда.
Проведение нервных импульсов можно рассматривать как ионный поток, подверженный действию силы Лоренца под действием статического магнитного поля. Теоретические модели и эксперименты показывают, что ниже 2T не происходит заметных изменений скорости нервных импульсов.
• токи Фарадея
Изменяющиеся во времени магнитные поля индуцируют электрические токи в тканях, однако движение (приближение или расстояние) статического магнитного поля также вызывает градиент магнитной индукции. Это случай сердечной мышцы, которая при сокращении под воздействием статического магнитного поля создает в ней градиенты. Плотность тока, индуцированная изменением магнитного поля, пропорциональна радиусу петли, через которую проходят силовые линии, благодаря этому ожидается высокая плотность на макроскопическом уровне и очень низкая на клеточном уровне. Вот как движение человека в поле 200 мТл может вызвать индуцированный ток плотностью (Дж) от 10 до 100 мА / м2, если предположить, что радиус воображаемой петли составляет 30 см.Считается, что эти значения не оказывают вредного воздействия на функционирование нервной системы (критерии ICNIRP).
Электромагнитные поля частот более 100 кГц
Воздействие ЭМП обычно приводит к минимальному поглощению энергии, вызывая неизмеримое повышение температуры, однако выше 100 кГц может происходить значительное поглощение энергии и повышение температуры, что подробно объясняется позже в разделе «Тепловое взаимодействие»., По своему воздействию механизмы взаимодействия живого вещества с ЭМП подразделяются на две категории:
• Тепловой: возникает из-за нагрева тканей, вызванного прямым поглощением энергии полей и индуцированными токами, как следствие закона Фарадея.
• Нетепловые: механизмы взаимодействия, которые не показывают признаков повышения температуры, являются предметом дальнейшего обсуждения в настоящее время, потому что именно они представляют наибольшую трудность ограничения и регулирования.
Тепловое взаимодействие
Они возникают в результате прямого поглощения энергии полей, распределение энергии внутри тела очень неравномерно и зависит от нескольких факторов, таких как частотный диапазон излучения и свойства электрического поглощения человеческого тела, которые они довольно разнородны. По способности человеческого тела поглощать энергию частотный спектр можно разделить на четыре диапазона:
1. от 100 кГц. до 20 МГц значительное поглощение может происходить в шее и ногах.
2. от 20 МГц до 300 МГц может наблюдаться относительно высокое поглощение по всему телу и в некоторых определенных частях тела в зависимости от их резонансов.
3. На частотах от 300 МГц до нескольких ГГц могут возникать неоднородные локальные поглощения.
4. На частотах выше 10 ГГц поглощение энергии происходит в основном на поверхности тела.
Физическая величина, которая определяет уровень поглощения энергии из-за внешних электрических полей, - это SAR для его аббревиатуры на английском языке (удельная скорость поглощения энергии), поскольку ее название указывает, что это мера удельной скорости поглощения энергии в человеческом теле., его единицы - ватты на килограмм.
Нетепловые эффекты. Они возникают, когда энергии волны недостаточно для повышения температуры выше нормальных температурных колебаний биологической системы. Имеются данные о том, что продолжительное воздействие излучения низкой интенсивности потенциально вредно из-за нетеплового эффекта радиационного воздействия.
В ЭМП с частотами ниже 1 МГц нет значительного нагрева, но они индуцируют токи и электрические поля в тканях, однако изменения холинергической активности животных, которые могут повлиять на здоровье, наблюдаются при изменениях электроэнцефалограммы. Исследования в этой области ограничены, на самом деле Всемирная организация здравоохранения не уделяет много внимания нетепловым эффектам. Большая группа североамериканских исследователей и исследователей из стран-членов Североатлантического договора (НАТО) отрицают возможность того, что радиочастотные поля вызывают любой тип биологической реакции, не имеющей теплового происхождения. Их основной аргумент заключается в том, что эти типы волн не вызывают мутагенных реакций и не влияют на возникновение рака.
Механизмы взаимодействия
Когда человек вступает в контакт с проводящим объектом, находящимся в поле с другим электрическим потенциалом, вызывает контактные токи, величина и пространственное распределение которых зависят от частоты, размера объекта и человека и площади контакта; В частотном диапазоне примерно до 100 кГц поток электрического тока от объекта в поле к телу человека может привести к стимуляции периферических мышц и нервов. При повышении уровня тока это может проявляться в виде восприятия, боли от удара электрическим током и жжения, невозможности освободить объект, затруднения дыхания и при очень сильных токах фибрилляции желудочков сердца. Пороговые значения для этих эффектов зависят от частоты, самый низкий порог находится между 10 и 100 Гц.
Таблица 1. Диапазоны порогового тока для косвенных воздействий до 1 МГц.
В целом, пороговые токи, вызывающие восприятие и боль, мало изменяются в диапазоне частот от 100 кГц до 1 МГц и вряд ли будут значительно меняться в диапазоне частот примерно до 110 МГц.
Факторы, влияющие на экспозицию
Многие факторы влияют на влияние воздействия ЭМП на живое вещество как на рабочем месте, так и на население в целом, в том числе:
- Выходная мощность, частота и тип источника. Расстояние от человека до источника. Местоположение человека от источника. Тип антенны и направление излучаемой волны. объекты, которые могут отражать поля или защищать от них людей. Время воздействия.
Таблица 2: Пределы воздействия на профессиональном уровне
Выводы
Электрические характеристики биологических тканей изменяются при увеличении или уменьшении частоты приложенного поля. Людям, работающим в высоковольтных и высокочастотных установках, которые подвергаются значительному уровню электромагнитного заряда (ЭМС), требуется Четкое разграничение как зоны профессионального воздействия электромагнитных полей с целью защиты здоровья человека в соответствии с их уровнем и временем воздействия, что подразумевает наличие и принятие мер безопасности и здоровья на работе, которые позволяют совместить технические разработки в этой области поле с человеческим телом. Эффекты ЭМП обладают преимуществами, поэтому их можно использовать при лечении заболеваний, в терапевтических процессах, таких как биостимуляторы, анальгетики,противовоспалительное и противоотечное.
Библиография
1. Барнс Ф.С. Взаимодействие электрических полей постоянного и сверхвысокого диапазона с биологическими материалами и системами. В: Polk C, Postowe, eds. Справочник по биологическим эффектам электромагнитных полей. 2-е изд. Бока-Ратон: CRC Press, 1996: 103-47.
2. Хоссман К.А., Герман Д.М. Влияние электромагнитного излучения мобильных телефонов на центральную нервную систему. Bioelectromagnetics. 2003; 24 (1): 49-62.
3. Рекомендации Национального совета по радиологической защите по ограничению воздействия электромагнитных полей (0–300 ГГц), документ NRPB, том 15 № 2, 2004 г.
4. Обзор Национального совета по радиологической защите научных данных по ограничению воздействия электромагнитных полей (0–300 ГГц) Документ NRPB, том 15 N ° 3, 2004 г.
5. Доменико Формика и Серджио Сильвестри Биологические эффекты воздействия магнитно-резонансной томографии, Biomedical Engineering OnLine, 22 апреля 2004 г.
Доступно на
6. Unidad Ecológica Salvadoreña Сотовая телефонная связь и электромагнитное загрязнение:
7. Воздействие на здоровье человека и предложения по регулированию в Сальвадоре, апрель 2002 г.
8. Всемирная организация здравоохранения, установление диалога о рисках электромагнитных полей, 2001 г.
9. Европейский парламент, Электромагнитные поля и здоровье, Информационная записка № 5, 2001 г.
Доступно на www.europarl.eu.int/stoa/publi/pdf/briefings/05_es.pdf
10. Министерство труда и социальных дел Испании, Воздействие статических магнитных полей, Техническая записка о предотвращении 598, 2002.
11. Министерство труда и социальных дел Испании, Электрический ток: эффекты при прохождении через человеческий организм, Техническая записка о предотвращении 400, 2002.
12. Перспективы гигиены окружающей среды, эпидемиология воздействия радиочастоты на здоровье.
13. Облучение, том 112, номер 17, декабрь 2004 г.
14. Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения, Рекомендации по ограничению воздействия электрических и магнитных полей. и Электромагнитный (до 300 ГГц) 1988; 54 (1): 115-23.
15. Министерство связи Колумбии, 31 января 2005 г., Указ № 195, в соответствии с которым утверждены пределы воздействия на людей электромагнитных полей, адаптированы процедуры установки радиоэлектрических станций и приняты другие положения.
16. Portales M Электромагнитное загрязнение и здоровье. Проверено в феврале 2009 г. Доступно по адресу:.
17. Королевское общество Канады, Последние достижения в исследованиях радиочастотных полей и здоровья, 2003 г.
18. Международный союз электросвязи, Руководство по соблюдению пределов воздействия электромагнитных полей на человека, ITU-T K.52, декабрь 2004 г.
