Могут ли люди чувствовать магнитное поле? Да! – отвечает электроэнцефалография

Физиология

«Снимок» магнитного поля на поверхности Земли (разным цветом отмечена разная интенсивность). Июнь 2014 г.

: 22.03.2019

Мы привыкли выделять пять органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Но это вопрос классификации: ведь есть еще, к примеру, чувство равновесия, не говоря уже о чувстве боли. Что же касается способности ощущать магнитные поля – магниторецепции, то она доказана для многих животных, таких как перелетные птицы, морские черепахи, моллюски и др. У всех у них при экспериментальном изменении магнитного поля менялось поведение, но подобные эксперименты на людях не дали результатов. Недавние исследования говорят о том, что ответ на вопрос «могут ли люди чувствовать магнитное поле?» может быть положительным

Считается, что магнитное поле Земли формируется благодаря тепловой конвекции в жидком внешнем ядре планеты, состоящем из расплавленного железа, в результате чего там образуется система течений электропроводящей жидкости, что аналогично движению проводника с током. Глазами человека магнитное поле нельзя увидеть, но некоторые организмы научились его воспринимать и использовать его силовые линии для пространственной ориентации.

Существует несколько гипотез физической основы «магнитного чувства». Согласно одной из них, магниторецепция обеспечивается за счет органелл с кристаллами минерала магнетита (Fe₃O₃), имеющихся в живых клетках. Вращение таких частиц под действием поля предположительно способствует открытию клеточных ионных каналов и генерации нервного импульса. Магнетит был обнаружен в клетках ряда организмов: бактерий, моллюсков, рептилий, рыб и птиц.

Еще одна гипотеза делает акцент на особых белках в сетчатке глаза – криптохромах, известных как регуляторы циркадных (внутренних биологических) ритмов. Под действием света синего спектра между структурными элементами этих белков происходит перераспределение зарядов с образованием устойчивой радикальной пары с неспаренными электронами. Такая конфигурация белка оказывается чувствительной к магнитному полю, так что клетка каким-то образом «узнает» о его значении в той или иной точке. Криптохромы были обнаружены у многих животных, включая мушек-дрозофил.

У перелетных птиц, похоже, работают оба механизма магниторецепции. Первый является своего рода «компасом», благодаря которому птицы, вероятно, способны буквально видеть магнитное поле и определять, в каком направлении расположен ближайший магнитный полюс. С помощью же клеток с магнетитом, расположенных в области клюва, они оценивают более тонкие изменения магнитного поля, на основе которых можно составить подробную «карту». В результате птицы прокладывают свои полетные маршруты на основе точных географических координат.

Эксперименты на дрозофилах дали косвенные доказательства того, что и человек может в принципе «чувствовать» магнитные поля. Когда этих мушек с помощью методов генной инженерии заставили вместо собственного криптохрома производить белок, характерный для позвоночных животных, они стали воспринимать магнитное поле немногим хуже, чем раньше.

Но здесь есть одно «но»: люди магнитное поле в прямом смысле не видят. Подобная информация поступает в мозг животных через тройничный нерв, через который человек получает чувствительные сигналы, лежащие вне области сознательного восприятия (например, «служебные» сигналы от глазодвигательных мышц). Поэтому работа системы «магнитного чувства», которую мы могли унаследовать от животных, должна восприниматься нами практически неосознанно. 

Учитывая эти данные и негативный опыт предыдущих исследований на людях, группа ученых из США и Японии провели эксперимент, в котором проверили реакцию человеческого мозга на изменения магнитного поля с помощью метода электроэнцефалографии. В эксперименте приняли  участие 34 жителя Северного полушария. Испытуемых помещали в клетке Фарадея – устройстве для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей, внутри которой создавали искусственное магнитное поле, ориентацию которого меняли.

По словам участников эксперимента, они не чувствовали каких-либо изменений в своем состоянии. Но электроэнцефалограмма показала, что изменения магнитного поля сопровождались падением амплитуды альфа ритма мозга (с частотой колебаний 8–13 Гц). Такой ритм типичен для бодрствующего мозга в состоянии относительного покоя, а падение его амплитуды говорит о восприятии каких-то внешних сигналов. Этот эффект проявлялся у всех испытуемых по-разному, но отличался высокой воспроизводимостью при повторных измерениях, что может указывать на генетически обусловленную чувствительность индивидуумов.

При этом интенсивность реакции мозга зависела от направления вращения поля. Как предположили ученые, мозг может настраиваться на восприятие геомагнитных сигналов определенного уровня, характерных для конкретного региона. К примеру, подобная «настройка» есть у морских черепах, обитающих в Саргассовом море: если они случайно уплывают далеко от «дома», то какие-то изменения характеристик геомагнитного поля приводят к тому, что они резко меняют направление движения, стремясь возвратиться обратно. Возможно, реакции участников эксперимента были бы иными, если бы они проживали не в Северном, а в Южном полушарии.

Интересно, что в данном случае метод электроэнцефалографии был применен для изучения магниторецепции не впервые: результаты аналогичной работы были опубликованы еще в 2002 г. , и они оказались отрицательными. Более удачливые экспериментаторы объясняют казус своих коллег недостаточной мощностью аналитических методов того времени. Что и доказали, безуспешно проанализировав нынешние данные с помощью «старых» методик. 

Можно надеяться, что сегодняшний успех не является очередным «артефактом» вычислительных технологий, только уже со знаком «плюс». В любом случае его нужно подтвердить в дополнительных экспериментах, например, по исследованию влияния на мозг поля разной напряженности и т.п.

Остается неизвестным и сам механизм магниторецепции у человека. Предположение о «визуальном», криптохром-зависимом механизме ученые отвергают из-за обнаруженной способности мозга различать полярность магнитных полюсов. И хотя в эволюционно древних регионах мозга человека – стволе и мозжечке – были найдены частицы магнетита, у нас нет каких-либо специальных сенсорных структур, содержащих этот минерал, поэтому находка таких частиц может отражать лишь степень загрязнения окружающей среды.

Так что вопросов о магниторецепции у человека по-прежнему больше, чем ответов. И даже если наше слабое «чувство поля» есть – велик ли от него прок в современном мире, где есть карты, компасы и GPS? К тому же и пробиться сквозь изобилие окружающих нас антропогенных электромагнитных волн ему будет трудно – даже птицы сбиваются с пути во время магнитных бурь. Кстати, про магнитные бури: опять болит голова – не проверить ли геомагнитный прогноз? Чем черт не шутит…

Фото: https://uk.wikipedia.org, https://vimeo.com, https://www.flickr.com, https://www.nps.gov

Подготовила Мария Перепечаева

: 22.03.2019

Постоянное магнитное поле и его физиотерапевтическое воздействие на организм

Главная / Статьи / Лечебное и профилактическое воздействие постоянного магнитного поля на организм человека

Что такое физиотерапия?

Не всегда даже медики – профессионалы четко понимают, что такое физиотерапия.  Физис – природа, т.е. использование природных факторов в лечебных, профилактических и реабилитационных целях.

А что такое природные или физические факторы? Вы хорошо их знаете. Они делятся на так называемые естественные – это солнце, воздух, вода, лечебные грязи и вторую часть – это преформированные (т.е. видоизмененные) – по сути это те же природные факторы, но они видоизменены при помощи аппаратов. Это — электрическая энергия, магнитные поля, все это есть в природе, та же световая энергия, но при помощи аппарата они подводятся к человеку, это составляет второй раздел физиотерапии – аппаратная физиотерапия, которая и используется в кабинетах физиотерапии каждой поликлиники. 115 лет назад профессором Штанге была создана Санкт-Петербургская кафедра физиотерапии. Сразу хочу обратить внимание, что наряду с тем, что физиотерапия это была медицинская специальность, всегда существовала домашняя физиотерапия. Хотя, по большому счету, домашняя физиотерапия присутствовала у человечества всегда: во-первых, это лёд, который прикладывали к ушибам и травмам, это и грелки для прогревания.

Естественно, с развитием цивилизации, под влиянием технического прогресса появилась аппаратная физиотерапия и для домашнего применения. Человек дома всегда использовал методы физиотерапии и знал, что это поможет. Кстати, очень важный вопрос: «А это поможет?» Вроде дозы такие небольшие. Вы должны четко понимать: «Да, это поможет.»

Это связано с жизнью в целом. Дело в том, что Вы хорошо знаете, что человек живет в различных условиях от Сахары до Арктики. Наш организм всегда подвергается воздействию всевозможных факторов: то дождь льет, то жара, то холод и пр. Это очень серьёзная нагрузка на защитные силы организма. Несмотря на это, мы живы и наш организм нормально работает в пределах каких-то величин. У нас постоянная температура тела, постоянное давление (у здоровых, конечно), нормально работает желудок. Т.е. организм работает в системе, какого-то постоянства. Это состояние было названо гомеостазом. Гомеостаз — это постоянство каких-то величин, которые позволяют организму существовать независимо от того, что происходит в окружающей среде, а иногда и внутри организма.

Как же организм приспосабливается, в результате чего? Дело в том, что приспособиться можно по-разному. Эволюция, т.е. развитие, привела к тому, что наш организм приспосабливается по-разному. Во-первых, можно просто не реагировать на изменения. Но все живые организмы, ткани выбрали другое направление — это реагирование и настройка на изменяющиеся условия. Наверное, самая интересная реакция живого организма на внешние какие-то раздражители была открыта доктором Селье в 1932 году. Он обратил внимание, что первая реакция организма практически на любые раздражители — это реакция стресса.

Кто из нас не знает, что все болезни от стрессов? И действительно, стресс крайне важная реакция организма. Но она возникает на мощные раздражители, воздействующие на нас. При этом стресс бывает также и хроническим, если раздражители не только сильные, но и продолжительные. Наша жизнь, её темп, мы должны всё успеть. Как Вы понимаете, это как раз и способствует такому состоянию. Мы сидим за компьютерами, пользуемся мобильными телефонами и смотрим телевизор. И всё это время на нас действуют электромагнитные поля. Особенно интенсивные поля на нас действуют в метрополитене, там доза электромагнитных излучений превышает норму на 500 пдн. Организм, естественно, реагирует на такое воздействие и реакция — это стресс. Стресс протекает фазно, и при этом происходят различные изменения в организме, причем некоторые приводят к разрушениям тканей. При начальной фазе могут возникать даже язвы в желудочно-кишечном тракте, что в дальнейшем может привести к тяжелым заболеваниям. Нашими отечественными специалистами в 69-м году были выделены другие системы реакции организма. Такими системами является реакция на малые раздражители. Это так называемая реакция тренировки. И на раздражители средней степени – это реакции активации. Я бы хотела обратить внимание на реакцию тренировки, т.е. ответ организма на раздражения малой силы по своей величине.

А стоит ли использовать раздражения малой величины? А зачем они нам нужны? Так вот, нашими исследователями, физиологами было доказано, что даже на малые раздражители организм реагирует.

Причем он тоже реагирует, как и на стресс – есть три стадии. Первое, что организм всегда спрашивает: «А что это такое?», т.е. стадия ориентировки, он должен сориентироваться в этот момент. Как и при стрессе у нас немного увеличивается щитовидная железа, изменяется соотношение в крови форменных элементов, но все эти изменения не выходят за пределы нормы. При настоящем стрессе все показатели далеко выходят за рамки нормы, а здесь они всего лишь достигают верхних границ нормы. Меняется соотношение в гормональной системе, но эти изменения незначительны. Если слабый фактор действует на протяжении нескольких дней, то организм, разобравшись, что ничего страшного не происходит, просто перестаёт реагировать. Если же этот слабый фактор каждый день действует, но чуть выше, т.е. сегодня в одной дозе воздействует, а завтра чуть в большей дозе. Что происходит? Возникает реакция тренированности для организма. Эту стадию назвали стадией тренировки, организм на этой стадии начинает функционировать на чуть более высоком физиологическом уровне.

Что же меняется? Повышается устойчивость защитных сил организма к неблагоприятным условиям, а их у нас более чем достаточно. Вот на этом принципе и основано наше так называемое профилактическое направление физиотерапии, т.е. закаливание организма. И неважно чем закаливаться, можно холодной водой, можно заниматься на тренажерах. Однако при всей видимой простоте кто из нас выполняет эти нехитрые процедуры? Мы предлагаем Вам проводить тренировки с помощью магнитного поля аппликатора магнитостимулирующего НЕВОТОН.

Магнитное поле.

Почему именно магнитное поле? Дело в том, что именно магнитное поле наиболее близко нам по своей природе и его воздействие максимально физиологично. Что же такое магнитное поле, и как оно возникает? Многие из Вас, так или иначе, связаны с техникой и знают, что там, где есть электрические заряды, там есть электрический ток и, соответственно, электромагнитное поле. Но это искусственно созданное магнитное поле. С другой стороны, наша Земля также обладает магнитным полем и имеет соответственно Северный и Южный полюса.

Мы с Вами живём в своеобразной электромагнитной колыбели, и если вдруг человеческий организм или любую живую клетку лишить этой колыбели, она перестает функционировать и погибает достаточно быстро. Магнитное поле Земли чутко реагирует на все изменения, происходящие в космосе. Так называемые вспышки на Солнце становятся причиной электромагнитных бурь на Земле. Эти бури становятся настоящим врагом для не очень здоровых людей. На сегодняшний день известно, что в дни магнитных бурь резко ухудшается самочувствие, особенно у тех, кто страдает заболеваниями сердечно-сосудистой системы. В частности, было установлено, что накануне магнитных бурь происходит смена погоды, резко увеличивается количество гипертонических кризов, инфарктов миокарда, кровоизлияний, легочных кровотечений, нарушается реакция вегетативной нервной системы, т.е. той нервной системы, которая осуществляет регуляцию работы всех внутренних органов. Вегетативная система обеспечивает всю нашу жизнедеятельность. Таким образом, перед нами встает необходимость постоянно поддерживать и усиливать устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды.

Воздействие магнитного поля на организм.

Я недаром Вам рассказывала про реакции тренировки. Повышать устойчивость организма можно большим количеством способов. Однако на сегодняшний день современная жизнь не позволяет нам уделять много времени на здоровье, а молодым и красивым хочется быть всегда. В этом отношении магнитное поле, создаваемое приборами, позволяет восстановить нарушенные функции организма. Почему? Потому что было установлено, что магнитное поле, влияя на организм, вызывает в нём те же самые физические и химические процессы. Когда магнитное поле проникает в ткани человека, оно вызывает упорядочивание движения электрически заряженных частиц в жидких средах. Меняются свойства крови, она становится более текучей, перераспределяются форменные элементы: эритроциты и лейкоциты, тромбоциты. Меняется так называемая реология крови, и это, по существу, профилактика ИБС и прочих сердечно-сосудистых заболеваний, бронхитов, тромбозов и т.д. Одновременно с изменениями крови в клетках тканей происходят удивительные процессы: меняется соотношение ядерного вещества, ферментов, активнее начинают работать митохондрии (так называемые энергетические станции клетки), меняется проницаемость клеточной оболочки, и соответственно, газообмен, и обмен веществ клетки.

Особенно подвержены воздействию магнитного поля центральная и периферическая нервная система.

Что это даёт? В нервном волокне улучшается проведение нервного импульса, человек легче реагирует на всевозможные изменения окружающей среды. Улучшение работы головного мозга, прежде всего, выражается в своевременном проявлении важной реакции торможения. Реагируя на всевозможные воздействия, человек приходит в состояние возбуждения. И длительное пребывание в этом состоянии приводит к серьёзному истощению организма. Становится очевидно, что реакция торможения жизненно необходима для нормального функционирования организма. И именно эту реакцию восстанавливает и усиливает магнитное поле, т.е. поддерживает жизненные силы организма и защищает от истощения.

Хотелось бы также обратить внимание на то, что магнитное поле благотворно влияет на саму сосудистую стенку, повышает ее тонус. В зоне действия поля в активный кровоток включаются резервные сосуды и капилляры, просвет сосудов расширяется, и кровоснабжение тканей значительно увеличивается.

Этим свойством нередко пользуются косметологи, они говорят: «Хотите быть красивой?» Что надо для этого сделать? Чтобы личико всегда имело здоровый розовый цвет, необходимо улучшить кровоток в тканях лица. Таким образом, обеспечивается доставка питательных веществ, кислорода и в итоге усиливаются обменные процессы, накапливается белок в тканях, т.е. строительный материал для молодых клеток. По этому же принципу осуществляется лечение магнитным полем трофических язв, дряблости кожи и пр. Кстати, существуют методики электромагнитного стимулирования по формированию красивых, рельефных мышц. В то же время наблюдается противовоспалительный эффект магнитного поля. Однако в первую очередь магнитное поле влияет на форменные элементы крови. Ведь именно они и создают так называемый иммунитет. Причиной нарушений в иммунной системе организма являются нехватка форменных элементов крови, их плохое функционирование. Форменные элементы крови вырабатываются стволовыми клетками, которые располагаются в костях. В силу разных причин у каждого человека возникают проблемы с иммунитетом, а воздействие магнитным полем на области стволовых клеток позволяют увеличить количество вырабатываемых лимфоцитов и, следовательно, повысить иммунологический ответ организма. Расположение прибора в медальонной зоне, в месте традиционной китайской точки, которая ответственна за кроветворение, повышает иммунологическую реактивность. В чем же феномен этой зоны? Дело в том, что в медальонной зоне находится грудина. Это губчатая кость, где формируется большое количество стволовых клеток. Поэтому, воздействуя на эту зону, мы непосредственно стимулируем кроветворение и, соответственно, иммунитет.

Хочу обратить Ваше внимание, что при любом физиотерапевтическом воздействии крайне важна дозировка, т.к. результаты могут быть не только положительные, но и разрушительные для организма.

Для постоянного магнитного поля показательной величиной является напряженность порядка 1 мТл. 1 мТл – это та величина, которая уже вызывает значимые лечебные изменения на уровне тканей нашего организма, т. е. улучшения со стороны кроветворения, проведения нервных импульсов и пр. В изделиях фирмы НЕВОТОН напряженность магнитного поля составляет 12 мТл. Эта величина появилась не случайно. Т.к. напряженность магнитного поля падает пропорционально квадрату расстояния от прибора, то для локального воздействия она оптимальна. Официально Минздравом РФ разрешено применение гражданами в домашних условиях без контроля врача магнитных полей до 30 мТл. Однако, чем больше напряженность, тем более внимательно нужно следить за дозировкой. 12 мТл – это та величина, которая позволяет применение аппликатора без опасности передозировки: она не окажет повреждающего воздействия на человека, поле проникает в глубину в пределах нескольких сантиметров. Естественно, что при применении такого мягкого воздействия максимальный лечебный эффект проявится при воздействии на самые чувствительные точки, т.е. точки акупунктуры. Хотелось бы подчеркнуть мысль о том, что при воздействии слабым фактором организм к нему привыкает и перестает на него реагировать. Чтобы этого не происходило, чтобы организм постоянно реагировал на воздействие надо постоянно повышать дозу. Что такое доза? Это сила воздействия и время. Т.к. силу воздействия изменить мы не можем, увеличение дозировки производится за счет увеличения времени проведения процедуры. В нашем случае применение НЕВОТОНА мы рекомендуем начинать с 1,5 – 2 часов, через два-три дня увеличить дозу до 3-4 часов и т.д. Однако, когда проблема стоит остро, к примеру сильные боли, то аппликатор закрепляется на длительный срок 5-12 часов и боль проходит. Как долго необходимо пользоваться прибором? Реакция тренировки может формироваться в течение 15-20 процедур, максимум 25, поэтому постоянно носить аппарат нет необходимости. Через 20-30 дней обычно проводят повторный курс. При решении более сложных проблем курс лечения подобран для каждого заболевания индивидуально и указан в подробной инструкции. Поскольку применение НЕВОТОНА выполняет как профилактические, так и лечебные функции, то пользоваться прибором можно практически всю жизнь.

Компас внутри: вы хотели бы чувствовать магнитные поля?

• Джейсон Голдман
• BBC Future

23 мая 2017

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, iStock

Как мы знаем, некоторые животные ориентируются по магнитному полю Земли. А может, мы тоже так умеем, просто об этом не задумываемся? Обозреватель BBC Future рассказывает о скрытых возможностях людей и зверей.

В 2006 году Стив Хэуорт, биохакер из Аризоны, совершил надрез на безымянном пальце Куинн Нортон, поместил туда небольшой магнит из редкоземельных металлов и зашил.

«Когда я трогаю телефонный шнур или провожу рукой по определенным частям ноутбука, палец начинает покалывать», — сказала она в интервью радиоканалу NPR (а перед этим написала о своем эксперименте статью для издания Wired).

«Иногда потянусь за чем-нибудь, а палец начинает покалывать — значит, рядом телефонный провод. В таких проводах не очень высокое напряжение, но и изоляции у них почти нет. Поэтому поле вокруг них ощущается особенно сильно», — рассказывает она.

Автор фото, iStock

Подпись к фото,

Даже низковольтный телефонный провод вызывает у Куинн Нортон покалывание в пальце

Нортон не стремилась стать супергероем — ее вовсе не прельщало перемещать предметы на расстоянии, как Магнето из «Людей Икс», или что-нибудь еще в этом роде.

Она просто хотела попробовать научиться чувствовать магнитные поля.

• Опасно ли будить лунатиков
• Правда ли, что есть на ходу вредно?
• Загадки ушной серы: зачем она нам?
• Феромоны: секрет сексуальной привлекательности или заблуждение?

Как ей помог магнит?

В кончике пальца тысячи рецепторов — нервных окончаний, передающих в мозг информацию о том, к чему вы прикасаетесь.

При попадании в магнитное поле имплантированный в палец крохотный магнит может начать чуть-чуть двигаться или вибрировать — и этого будет достаточно, чтобы активировать нервные окончания.

Конечно, мы круглые сутки находимся в водовороте разных магнитных полей — они есть у Земли, Солнца, у каждого холодильника, лампочки, смартфона и телевизионного пульта.

Электричество и магнетизм неразрывно связаны, поэтому магнитное поле возникает везде, где есть электрический ток, — и наоборот.

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Но биохакерский проект Хэуорта и Нортон и не предусматривал того, чтобы человек начал видеть все эти поля разом.

Как Нортон пояснила в радиоинтервью, ей чаще всего приходилось прикоснуться к предмету, чтобы почувствовать его магнитное поле.

Животным гораздо проще. Еще в конце 1960-х ученые выяснили, что некоторые птицы определяют направление перелета, ориентируясь по магнитному полю Земли. И они обходятся без хирургических операций — за них всё сделала эволюция.

Например, у малиновки (зарянки) в клетках сетчатки есть такое вещество, как криптохром, которое регулирует чувствительность зрительных нервов в зависимости от магнитного поля.

Благодаря этому часть картинки становится темнее, а часть светлее — птичка буквально видит магнитное поле Земли. И она в этом не одинока.

У голубей есть чувствительные к магнитному полю нейроны, а головастые морские черепахи ориентируются по магнитным полям при миграции.

Лисы предположительно используют магнитную чувствительность при охоте. Собаки, справляя нужду, стараются вставать по оси север — юг.

Коровы же поссорили зоологов, которые не могут договориться о том, выстраиваются ли стада коров (и оленей) вдоль линий магнитного поля.

Автор фото, fotoVoyager

Подпись к фото,

Неужели эти коровы чувствуют что-то, что нам недоступно?

Получается, магниторецепция (умение чувствовать магнитные поля) — вовсе не редкость в царстве животных. Напрашивается вопрос: а как же человек?

Если бы магнит от холодильника прилипал к руке, мы бы это, конечно, заметили.

Но не стоит исключать, что магнитные поля влияют на нас менее заметным образом — может быть, даже помимо нашего сознания.

В 1980 году британский зоолог Робин Бейкер опубликовал отчет о серии экспериментов, которые стали известны как манчестерские.

«При перемещении в другое место многие виды животных могут определить, в каком направлении следует двигаться, чтобы вернуться», — писал он в журнале Science.

Аналогичные эксперименты с людьми показали, что у них есть похожая способность.

Бейкер был уверен, что люди находят «дорогу домой» не за счет построения внутренней карты или чего-либо подобного.

Для него вывод был очевиден: homo sapiens умеет чувствовать магнитное поле Земли.

Студентов Манчестерского университета загружали в минифургоны группами от пяти до одиннадцати человек. После этого им завязывали глаза и везли «по извилистой дороге» от шести до 52 километров.

Когда студента выводили из фургона и разрешали снять повязку с глаз, его просили указать направление в сторону университета, назвав сторону света — например, «север» или «юго-восток».

Бейкер повторил этот эксперимент десять раз с десятью группами студентов, и в среднем они действительно чаще указывали в верном направлении (или близком к нему), чем в противоположном.

Затем Бейкер повторил эксперимент еще раз, по просьбе одной из телепередач.

На этот раз у половины участников к затылку был пристегнут магнит. Другой половине дали кусочек меди, не обладающий магнитными свойствами, но для чистоты эксперимента тоже сказали, что это магнит.

Те, у кого к затылку была приложена медь, чаще указывали в нужную сторону, как и участники первого эксперимента.

Те же, кому достались настоящие магниты, путали направление, что позволило сделать вывод, что на выявленную способность ориентироваться в пространстве легко повлиять.

Автор фото, Josh Clark/Flickr/CC BY Sa

Подпись к фото,

Наличие молекул магнетита в мозге человека и криптохрома в тканях сетчатки — доводы в пользу гипотезы о том, что мы тоже чувствуем магнитные поля

Хотя манчестерские эксперименты и не стали однозначным доказательством того, что у человека есть магнеторецепция, они послужили стимулом для дальнейшей работы в этой области.

Ученые по всему миру провели десятки исследований, стремясь воспроизвести полученные Бейкером результаты. Но это оказалось не так просто.

Например, биологи Джеймс Гулд и Кеннет Эйбл восемь раз пытались получить обнаруженный Бейкером эффект, но не смогли.

«Отсутствие результата в каждом из проведенных экспериментов свидетельствует о том, что рассматриваемое явление носит более сложный и непостоянный характер, чем ожидалось», — написали они в журнале Science.

Даже пригласив самого Бейкера в Нью-Джерси, чтобы он помог организовать эксперименты надлежащим образом, авторам не удалось выявить какие-либо признаки магнеторецепции.

Однако в 1987 году Бейкер провел метаанализ, в котором пришел к выводу, что если объединить данные всех неудачных экспериментов, предпринятых в Великобритании, США и Австралии, просматривается именно та закономерность, о которой он писал.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, как толковать результаты «манчестерских экспериментов».

Бесспорно одно: у нас в мозге и костях есть минеральное вещество магнетит, а в клетках сетчатки содержится криптохром — следовательно, не исключено, что наш организм тоже реагирует на магнитные поля. Исследователи продолжают искать подтверждение этой гипотезы.

Иными словами, даже если у нас есть хоть какое-то «магнитное чувство», доказать его наличие непросто.

Похоже, что пока самый верный способ продемонстрировать такую сверхспособность — имплантировать в кончики пальцев по магниту. Но мы настоятельно не рекомендуем это делать.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Исследование воздействия магнитного поля вблизи линий электропередачи

Защита от электромагнитного излучения — это важная составляющая мер обеспечения здоровых условий жизни для населения. Во всем мире существуют правила и нормы, задающие допустимые пределы и критерии на воздействие магнитного поля. Однако определение этих допустимых пределов является предметом научных и инженерных дискуссий на протяжении десятилетий. Численное моделирование играет решающую роль в процессе проектирования электрической инфраструктуры — и даже в разработке законодательных норм, регламентирующих её функционирование и использование.

Изучение воздействия магнитных полей низкого уровня интенсивности

Воздействие магнитных полей не является новым явлением; на самом деле оно изучается и обсуждается десятилетиями. Как именно магнитные поля влияют на нас?

Как отмечается в докладе Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) за 2016 год, «Низкочастотные электрические поля влияют на организм человека так же, как они влияют на любой другой материал, состоящий из заряженных частиц». Проще говоря, электрические поля вызывают циркулирующие токи внутри тела, и сила этих токов зависит от силы магнитных полей вне тела.

Как магнитные поля от линий электропередачи влияют на находящихся поблизости людей? Изображение из Unsplash.

Чрезвычайно большие токи могут, по сути, стимулировать наши нервы или мышцы или даже вызывать выделение тепла. Однако до сих пор ученые не нашли доказательств того, что низкоуровневые поля, генерируемые системами, работающими в пределах требуемых пределов, являются вредными.

Несмотря на минимальный риск причинения вреда, существуют стандарты, гарантирующие, что индуцированные токи в организме человека не вызывают негативных последствий. Высокая плотность тока в организме человека может, например, привести к следующим последствиям:

Диапазон (в mA/m2)	Эффект
10–20	Мигающие огоньки (фосфины) в уголках глаз
10–100	Влияет на функции мозга
1000	Серьезно влияет на работу сердца

Такие организации, как Международный комитет по защите от неионизирующих излучений (МКЗНИ) указывает 0.2–0.4 мкТл как нормальный уровень воздействия, который характерен для типового жилого дома или офиса, в то время как магнитная индукции ближе к 100 мкТл считается повышенным уровнем. Что происходит при длительном воздействии магнитного поля любого обозначенного уровня?

Все, от осложнений беременности и депрессии до катаракты и головных болей, упоминается в следованиях как потенциальный риск длительного воздействия электромагнитных полей. Исследования 1970-х годов утверждали, что детская лейкемия может развиться при воздействии магнитных полей низкого уровня интенсивностия, но дальнейшие исследования показали, что это предположение не имеет доказательной базы . С тех пор было проведено множество исследований на тему того, как низкоуровневое воздействие магнитных полей может повлиять на наше здоровье.

Из-за ограниченных исследовательских заключений принятые стандарты по воздействию магнитного поля не имеют жестких числовых ограничений. Вместо этого введенные стандарты действуют в качестве меры предосторожности, которой должны придерживаться правительства (муниципальные и государственные) и заинтересованные стороны проекта, такие как застройщики и промышленники.

Конкретный кейс в Швеции

В Швеции власти всё больше и больше обращают внимание на проблему воздействия электромагнитного поля низкого уровня интенсивности. В последние 20 лет они стали чаще заниматься этим вопросом. Шведское управление по радиационной безопасности вынесло следующие рекомендации в ответ на опасения и риски:

• Разместите новые линии электропередачи и электроустановки таким образом, чтобы воздействие магнитных полей было ограниченным
• Избегайте размещения новых домов и школ вблизи электроустановок с магнитными полями высокой интенсивности
• Ограничьте поля, которые сильно отклоняются от нормального уровня для домов, школ, дошкольных учреждений и офисов
• Реализуйте эти меры с разумными материальными затратами

В соответствии с этими рекомендациями застройщикам необходимо оценить уровни воздействия магнитного поля на запланированных объектах проекта, чтобы получить необходимые разрешения. Для этого они часто обращаются к таким консалтинговым компаниям, как Sweco.

Sweco, один из крупнейших технических консультантов в Швеции и Евросоюзе, активно участвует в проектах по оценке воздействия магнитного поля. Густав Холмквист, руководитель проектов энергетического департамента Sweco с 2006 года, недавно работал над конкретным проектом, в котором подрядчик хотел построить сооружение вблизи нескольких силовых линий электропередачи, работающих на 400 кВ/50 Гц, и параллельной железнодорожной линией передачи, работающей на 16.7 Гц.

Схема двух параллельных линий передачи. Изображения предоставлены компанией Sweco.

Клиент Sweco хотел узнать: «Каково влияние линий передачи, расположенных параллельно и работающих на разных частотах?» Инженеры Sweco в свою очередь решили не только ответить на конкретный вопрос клиента, но и помочь ему визуализировать и понять результаты. Для этого они применили инструменты численного моделирования…

Использование численного моделирования для исследования воздействия магнитного поля

Были использованы CAD-проекты двух линий электропередачи. Для анализа низкочастотных магнитных полей параллельных линий передачи Холмквист смоделировал обе линии передачи на разных частотах в 3D-постановке в программном обеспечении COMSOL Multiphysics®. Было важно учесть высоту и подвеску кабелей линии электропередачи в 3D.

Холмквист также импортировал в модель 3D-топологию всей местности около линий электропередачи. Таким образом, он смог увидеть влияние различных частот, то как они взаимодействуют друг с другом и как топология местности влияет на магнитные поля. «Обычно расчеты выполняются для фиксированной высоты ниже линии передачи», – отмечает Холмквист. «Включение в модель полной топологии местности дает более точный и развернутый ответ».

3D-модель линий электропередачи и окружающей местности, а также представление расчётной области. Изображения предоставлены компанией Sweco.

Включение детального представления местности сделало модель довольно большой: не только сама топология была сложной и изрезанной но и общая площадь составила более километра в длину и полукилометра в ширину. Тем не менее, требовались точные вычисление в частотной области в каждой точке пространства. Грамотно использовав функцию Assembly в COMSOL Multiphysics, Холмквист смог сократить число сеточных элементов с 4.5 миллионов до 0.5 миллиона.

После выполнения нескольких исследований на разных частотах Холмквист использовал операцию General Extrusion, чтобы отобразить суммарное поле, полученное в рамках исследований в частотной области, на карте местности. Таким образом, он смог показать клиентам, как именно магнитные поля двух линий передачи взаимодействуют друг с другом, и как топология окружающей местности влияет на воздействие магнитного поля на людей поблизости.

Воздействие магнитного поля вдоль линий передачи. Изображение предоставлено компанией Sweco.

Новые возможности

Преимущества моделирования для такого типа проектов стали очевидны Холмквисту после того, как он показал результаты заказчику. «Клиент был очень заинтересован в том, как мы провели анализ», – говорит Холмквист. «Они не видели магнитных полей, вычисленных с таким уровнем детализации, только аналитические функции, которые становятся неточными для неидеальных случаев». Он высоко оценивает возможности по постобработке в программном обеспечении COMSOL® и позиционирует их как мощный способ показать клиентам полученные результаты.

Холмквист видит огромный потенциал для использования моделирования в области энергетики. «Мы можем продолжить исследования для областей с высокой интенсивностью, чтобы исследовать методы уменьшения магнитного поля, например, экранирование», – говорит Холмквист.

Исследуя уровни воздействия окружающих нас электромагнитных полей, независимо от того, находится ли это воздействие на незначительном или небезопасном уровне, мы, по крайней мере, будем знать, чего ожидать, и не будем, за неимением лучшего слова, шокированы (игра слов на английском — использовано слово «shocked»).

Дополнительные материалы

• Узнайте больше о компании Sweco на их веб-сайте или свяжитесь с Густавом Холмквистом для обсуждения технических вопросов
• Узнайте больше о глобальных исследованиях воздействия магнитного поля:
  • WHO
  • CDC

От облысения до нарушения сна: как электромагнитное излучение воздействует на человека

— Что представляет собой электромагнитное излучение в современных городах, из чего оно складывается?

— Электромагнитная волна имеет двойную природу. С одной стороны, это поле, которое распространяется в пространстве, с другой — это элементарные частицы (кванты или корпускулы). Электромагнитные волны распространяются в пространстве со скоростью света. Видимый глазом свет — это тоже электромагнитная волна определенной длины. Любая электромагнитная волна (поле) — это энергия, которая может оказывать воздействие на организм человека.

Воздействие электромагнитного излучения зависит от мощности передатчика, который его генерирует. В соответствии с законом физики мощность электромагнитного поля обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника. В первую очередь, из этого вытекает один из основных гигиенических законов — защита расстоянием. Если увеличить расстояние до источника в два раза, поле уменьшится в четыре. Поэтому нужно стараться быть как можно дальше от источников.

— Все бытовые приборы генерируют электромагнитное поле?

— Абсолютно все. Мы отдельно выделяем электромагнитное излучение промышленной частоты — это 50 Гц (внутридомовая сеть, от которой работают все бытовые приборы) — и электромагнитные волны радиочастотного диапазона, которые используются для передачи информации. Они находятся в диапазоне частот от 30 килогерц до 300 гигагерц. Это поле разделено на диапазоны: низкочастотный (НЧ), высокочастотный (ВЧ), сверхвысокочастотный (СВЧ). Для каждого диапазона частот утвержден свой гигиенический норматив. Это такой уровень воздействия фактора окружающей среды, который при действии в течение длительного времени, в идеале в течение всей жизни, не приводит к изменению состояния здоровья человека или его последующих поколений.

— Вредными считаются волны именно радиочастотного диапазона?

— Нет вредных или полезных электромагнитных полей. Степень вредности воздействия зависит от мощности излучения. Однако электромагнитное поле радиочастотного диапазона, по данным Международного агентства по изучению рака (МАИР), относится к группе факторов 2В — это «возможная канцерогенность для человека».

Накопление канцерогенного и/или мутагенного эффекта излучения в конечном итоге может привести к развитию новообразования (преимущественно в крови или тканях головного мозга).

— Вред электромагнитного излучения для детей, насколько я знаю, не доказан на 100%, но берутся в расчет параметры черепа ребенка, толщина костей которого меньше, чем у взрослого.

— Действительно, кости свода черепа ребенка намного тоньше. До 2 лет имеются незаросшие участки — роднички, хрящи. Также головной мозг ребенка более гидратирован, — то есть содержит в целом больше жидкости и меньшей жировых включений. Доказано, что жировые ткани поглощают электромагнитное поле меньше, а гидратированные — больше. Первичный эффект поглощения электромагнитного излучения проявляется в виде незначительного нагрева тканей — индукционный эффект.

Происходит изменение температуры тканей на десятые доли градуса, но при температурном постоянстве (гомеостазе) головного мозга иногда и этого может быть достаточно для появления патологических эффектов.

— Есть еще теория об образовании вихревых токов в межтканевой жидкости из-за воздействия электромагнитного поля на дипольные молекулы воды. Вы ее учитываете?

— При действии электромагнитного поля на биологические объекты в межтканевой жидкости образуются вихревые токи, которые нефизиологичны. Межтканевая жидкость имеет определенное направление движения. Вихревые токи вызывают круговые колебательные смещения крупных биомолекул, что приводит к изменению работы мембран, внутриклеточных элементов. Вихревые токи также вызывают вращательные движения ионов. Из-за этого могут измениться физико-химические свойства межтканевой жидкости и нарушиться физиологические функции.

— Так какие именно приборы или объекты действительно опасны для здоровья?

— Те, которые излучают электромагнитное поле, превышающее в среде обитания человека свой гигиенический норматив.

Наиболее частым источником мощных электромагнитных полей являются радиотехнические объекты, которые передают на дальние расстояния большие объемы информации.

Это, в первую очередь, радиотехнические объекты, которые размещаются в жилой территории — например,

базовые станции сотовой связи. Есть земные станции спутниковой связи, радиорелейные станции, есть ближние и дальние приводы (радиолокационные установки) у аэропортов, которые следят за воздушным пространством. На местности работают также радары (радиолокаторы) гидрометеорологического, военного и специального назначения, которые также сканируют пространство и излучают электромагнитное поле. Не стоит забывать о ретрансляторах радио- и телевизионного сигнала гражданского назначения.

— Чем фиксируется и как часто проверяется уровень электромагнитного излучения, который дает представление о силе воздействия?

— Нормируемое значение мощности электромагнитного поля (гигиенический норматив) зависит от его частоты. Электромагнитные поля промышленной частоты (50 Гц) нормируются по двум составляющим: электрической и магнитной. Электрическое поле измеряется и нормируется в вольтах на метр (киловольтах на метр), магнитное поле — в амперах на метр или в микротеслах. Есть целый парк специального оборудования для измерения уровней электромагнитного поля, которое представлено на рынке широким ассортиментом. Это В&Е-метры, линейка оборудования P3 (P3-40, P3-80, Р3-90 и т.д.), СТ-01 — для измерения электростатического потенциала в воздухе, анализаторы спектра Narda.

— Насколько точны приборы?

— Точны. Погрешность таких приборов измеряется в логарифмических величинах — децибелах, но при переводе в относительные значения это примерно 5-15%.

— Как часто проверяется сила электромагнитного излучения?

— Роспотребнадзор в рамках социально-гигиенического мониторинга контролирует электромагнитную обстановку на жилых территориях. Кроме того, при размещении базовых станций сотовой связи оператор сотовой связи должен представить в Роспотребнадзор проект, в котором указаны все данные передатчиков и значения уровней мощности на местности. На проект оформляется санитарно-эпидемиологическое заключение. Только при его наличии базовая станция может работать безопасно. Кроме того, проводится инструментальный контроль по обращениям граждан.

— Какова грань, за которой электромагнитное излучение считается вредным?

— Роспотребнадзором установлены разные гигиенические нормативы — отдельно для населения, отдельно для профессионального воздействия в рабочей зоне. Эти нормативы утверждены Санитарными правилами и нормами. Они являются результатом более чем 60-летней практической работы гигиенической науки, наших научно-исследовательских институтов. Эти нормативы действуют уже более 30 лет. Когда кто-нибудь из представителей бизнеса сомневается в актуальности и современности действующих уровней, я всегда отвечаю, что организм человека за это время никак не изменился и те негативные последствия для организма человека, на основе которых были установлены нормативы, проявляются на тех же уровнях и сегодня.

— Они же имеют в виду, наверное, уровень электромагнитного загрязнения…

— Мы знаем, что они имеют в виду. Они хотят сделать его таким же неконтролируемым, как в Европе, в сто раз увеличить норматив.

— Почему нормы в Российской Федерации, Европе, США разные?

— Российские нормативы появились еще в Советском Союзе, который был социально ориентированным государством, в первую очередь заботившимся о сохранении здоровья человека. Нормативы Европы и США — это результат договоренности общества с бизнесом.

— Они там чуть ли не в десять раз различаются…

— В десять раз, а в некоторых странах и в сто. По мобильным телефонам: у нас норматив 10 микроватт на квадратный сантиметр, в Америке, Европе — 100. Представители российского бизнеса интересуются, почему у нас такой маленький норматив? Потому что проведенные рандомизированные, когортные, проспективные научные исследования показали статистически значимую разницу между облученными и необлученными. Кроме того, у нас есть так называемый гигиенический запас.

— Для чего он нужен?

— Есть особо чувствительные к излучению организмы. К нам поступают жалобы от людей, которые «чувствуют» электромагнитное поле. Конечно, у человека нет таких специальных рецепторов, позволяющих его почувствовать, но есть определенная группа чувствительных людей, о которых мы тоже думаем.

— В какой момент разговора по мобильному телефону излучение достигает наибольшей силы?

— На самую большую мощность мобильный телефон выходит, когда связь плохая.

В момент установления связи (в первую секунду) достигается максимальная мощность, — и потом, если связь теряется. Допустим, вы отошли от окна вглубь комнаты, — мобильный телефон начитает работать в 2, 3, 5 раз мощнее.

Когда не было антенн базовых станций сотовой связи в метрополитене, мобильный телефон быстрее всего разряжался там. За 40-50-минутную поездку он мог разрядиться наполовину. Это происходило из-за того, что все это время он излучал: искал базовую станцию и не находил, — увеличивал мощность и опять искал.

— Кто чаще всего подвергается наибольшему излучению, если взять разные профессии?

— Если мы говорим про промышленную частоту, это люди, которые работают рядом с КТП (комплектными трансформаторными подстанциями), понижающими, повышающими трансформаторными подстанциями. Опасны мощные электродвигатели больше 1000 кВт, которые при работе своей излучают. Если говорить про радиочастоту, то это передающие радиотехнические объекты постоянного обслуживания.

— Какие именно болезни может вызвать большая доза электромагнитного излучения?

— Возникает целый симптомокомплекс, который сопровождается много чем, начиная от повышенной чувствительности и заканчивая алопецией, патологическими изменениями во внутренних органах, а также психоэмоциональной сфере.

Отмечаются функциональные нарушения работы нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем, нарушения вегетативных процессов, нарушения сна, аппетита.

Конкретной болезни, такой, как, например, «лучевая болезнь», для ионизирующего излучения, для электромагнитного нет.

— Как именно Роспотребнадзор находит и что делает, когда видит превышающее допустимые уровни электромагнитное излучение?

— Мы проводим мониторинговые исследования на местности, определяем этот источник излучения, находим его владельца. Дальше применяем меры воздействия, в том числе административные: предписание о приведении в соответствие, штраф, приостановление деятельности источника. Бывают такие ситуации, когда оператор базовой станции заявляет одну мощность, а в процессе эксплуатации может увеличить ее, причем дистанционно, даже не трогая оборудование физически. Мы стараемся их контролировать, в том числе по уровню энергопотребления.

— Какие города в России самые загрязненные?

— Те, где больше всего источников электромагнитного излучения: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Новосибирск, Владивосток, Краснодар.

— Какие районы в Москве особенно загрязнены?

— У нас сильное антенное поле в районе Останкинской башни, — это Останкинский район и три к нему примыкающих. Но превышения там нет, мы все это отслеживаем. Локальные электромагнитные загрязнения формируются в спальных районах, где население плотно сконцентрировано, и поэтому операторы сотовой связи устанавливают больше базовых станций сотовой связи.

— В докладе Роспотребнадзора 2020 года сказано, что развивается негативная тенденция — увеличение воздействия электромагнитного излучения от мобильных средств телефонной связи…

— Это началось с момента начала использования мобильников, установления базовых станций. С каждым годом электромагнитное воздействие на среду обитания человека увеличивается.

— Говорят, в сетях 5G будет меньше электромагнитного излучения, хотя вышек будет больше. Это так?

— Там другая частота. Если сейчас 1900 мегагерц, 2100 мегагерц, там будет 20 гигагерц и выше. На этой частоте электромагнитная волна быстрее затухает, ей нужна меньшая мощность. Скорость будет повышаться за счет увеличения частоты сигнала.

В целом мощность каждого передатчика тоже уменьшится. Но их действительно будет больше. Из-за увеличения количества передатчиков суммарная мощность или не изменится, или все-таки станет больше.

— У современного человека рядом компьютер, «умный телевизор», «умная» колонка, несколько телефонов. Какие из них наиболее излучающие?

— Те, которые потребляют больше электрической энергии. Радиочастотные электромагнитные поля компьютер и планшет не излучают, только Wi-Fi-передатчики, — но там малые уровни сигнала. Частота и мощность Wi-Fi-сигнала сравнима со стационарным телефоном, у которого трубка работает на радиоудлинителе. На сегодняшний день мы не выявляем превышения от работы Wi-Fi-роутеров и других передатчиков в этом стандарте.

Значимым источником электромагнитного излучения радиочастотного диапазона в быту остается мобильный телефон, который каждый человек практически всегда носит с собой, а некоторые — по два или даже три аппарата.

Негативным фактором в этой ситуации остается и то, что мобильными телефонами пользуются дети, начиная с самого младшего возраста.

новые данные, новые сомнения • Светлана Ястребова • Новости науки на «Элементах» • Нейробиология, Физика

Сообщения об обнаружении магниторецепции у людей неизменно вызывают большой интерес не только среди ученых, но и в СМИ. Так было и на этот раз, когда в марте вышла статья американо-японской группы ученых под руководством Джозефа Киршвинка. Однако наличие этого «шестого чувства» у Homo sapiens надо еще подтвердить, а также выявить его механизмы. В связи с этим полезно вспомнить, что вообще мы знаем о магниторецепции и видел ли хоть кто-то обеспечивающие ее клетки. Исследований на эти темы достаточно, и полученные данные часто противоречат друг другу — но тем интереснее.

Магнитное поле и человек

Джозеф Киршвинк (Joseph Kirschvink) из Калифорнийского технологического института известен как автор гипотезы «Земли-снежка» (см. статью Сергея Ястребова Кислородная революция и Земля-снежок), согласно которой поверхность нашей планеты несколько раз покрывалась льдом, что приводило к экологическим катастрофам. Менее известна другая заслуга Киршвинка: он открыл магнитофоссилии (см. Magnetofossil) — ископаемые остатки жизнедеятельности бактерий, чувствительных к магнитному полю Земли. Такие микроорганизмы (это не систематическая группа, а скорее «кружок по интересам») существуют и сейчас. Они определяют направление линий магнитного поля, то есть способны к магниторецепции, благодаря кристаллам магнетита (Fe₃O₄) внутри их клеток. Самым старым ныне известным магнитофоссилиям почти два миллиарда лет.

Помимо магниторецепции бактерии и другие организмы, известные примерно с того же времени и находящиеся приблизительно на том же уровне организации, обладают химическим чувством, термо-, фото- и механорецепцией. Аналогичные чувства — зрение, обоняние, ощущение температуры, прикосновений и т. д. — есть и у людей. Логично (по крайней мере, для Киршвинка) предположить, что столь древняя способность, как магнитное чувство, тоже сохранилась у Homo sapiens. Первые эксперименты по поиску магниторецепции у людей Киршвинк начал еще несколько лет назад (см. об этом: E. Hand, 2016. Maverick scientist thinks he has discovered a magnetic sixth sense in humans), и вот теперь вышла полноценная научная статья в рецензируемом журнале eNeuro (C. X. Wang et al., 2019. Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from Alpha-band Activity in the Human Brain).

Для проверки предположения о магнитном чувстве у людей в одном из подземных помещений лаборатории Киршвинка собрали систему из катушек Мерритта (см. Merritt coil), ориентированных в одном из трех направлений (верх — низ, север — юг, восток — запад) и генерирующих магнитное поле с индукцией 35 микротесла (рис. 2). Это примерно соответствует величине индукции магнитного поля Земли в месте проведения экспериментов — городе Пасадена, штат Калифорния. От внешних электромагнитных полей установка была экранирована, так как располагалась в клетке Фарадея. Все предметы внутри клетки, кроме системы катушек и установки для регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ), не могли намагничиваться: пол сделали из фанеры, а в деревянном кресле, на котором сидел испытуемый, содержащие железо болты заменили на латунные. «Комната» также была звукоизолирована, а испытуемые большую часть времени должны были сидеть, закрыв глаза.

Горизонтальную и вертикальную составляющие магнитного поля и направление его линий можно было менять. По предположению Киршвинка, детекция каких-то из этих изменений должна была отражаться на электрической активности головного мозга испытуемых, но совершенно не обязана достигать сознания. Простой способ оценить упомянутую электрическую активность — снять ЭЭГ у испытуемого, когда магнитное поле вокруг него неизменно и когда что-то происходит с различными составляющими его индукции.

Если поле постоянное, а не переменное, оно не должно оказать влияния на показания ЭЭГ-электродов. Этим фактом и воспользовался Киршвинк. Его испытуемые — 34 добровольца в возрасте от 18 до 68 лет (европейского, азиатского и африканского происхождения, а также коренные американцы) — по 7 минут сидели с закрытыми глазами в экспериментальном помещении. Никакого конкретного задания у них в этот момент не было. В течение семи минут направление вращения горизонтальной компоненты магнитного поля менялось около ста раз: его вектор время от времени разворачивали по часовой стрелке или против нее. Нечто похожее (в смысле воздействия магнитного поля на мозг — если оно есть) происходит при повороте головы влево или вправо, но в данном случае испытуемые не двигались. Направление вертикального вращения не меняли, так как серия предварительных экспериментов показала: электрическая активность мозга испытуемых из Северного полушария от этого никак не меняется. Поле все время было ориентировано вниз под углом 60–75° к горизонтали. Такое направление соответствовало направлению линий геомагнитного поля в регионах, где родились и выросли испытуемые. Были и моменты, когда искусственное магнитное поле отключали — в качестве контроля. Семиминутные испытания повторяли неоднократно в разные дни.

Во время спокойного бодрствования с закрытыми глазами, когда сознание не занято ничем конкретным, у многих людей на электроэнцефалограмме проявляется альфа-ритм — колебания частотой 8–13 герц и амплитудой 5–100 микровольт. Когда человек сосредотачивает внимание на какой-то поступающей информации, альфа-ритм сменяется другими, при которых электрическая активность клеток мозга менее синхронизирована, — например, бета-ритмом. Соответственно, если Homo sapiens обладают магниторецепцией, амплитуда альфа-колебаний должна падать в момент смены направления вращения магнитного поля.

Такая реакция действительно наблюдалась (на рис. 3 это можно увидеть после первой и третьей розовых линий, также это видно на видеоролике, прилагающемся к исследованию), но лишь у части испытуемых и только тогда, когда поле начинало вращаться против часовой стрелки. Но когда исследователи спрашивали их, чувствовали ли они какие-то изменения, и даже когда в отдельной серии опытов просили ради этого открыть глаза и специально следить за необычными ощущениями, люди давали отрицательный ответ. Иными словами, если магниторецепция у людей и есть, то с сознанием она не связана, а способности к ней у разных людей проявляются в разной степени.

Разумеется, магнитное чувство у людей искали и до того (см., например, A. Sastre et al., 2002. Human EEG responses to controlled alterations of the Earth’s magnetic field, а также новость Возможно, люди способны ощущать магнитное поле, «Элементы», 11.07.2011), но не находили. Киршвинк и соавторы считают, что дело в силе магнитных полей, использованных в опытах его предшественников: она в два и более раз превышала силу магнитного поля Земли. У многих ориентирующихся по геомагнитному полю животных магнитная чувствительность просто отключается, если величина индукции превышает некий допустимый предел, и это позволяет таким животным не заблудиться, а переключиться на ориентацию по другим системам координат. К тому же 15–20 лет назад данные электроэнцефалограмм обрабатывали другими методами, не способными выявить некоторые важные для исследования магниторецепции отличия. Киршвинк попробовал применить эти старые методы к своим новым данным, и свидетельства снижения амплитуды ЭЭГ при перемене направления вращения поля исчезли.

Железный компас?

Если результаты Киршвинка смогут воспроизвести другие коллективы, наличие магниторецепции у человека можно будет считать установленным. Но никуда не денется вопрос, что именно обеспечивает восприятие магнитных полей человеком. До самого недавнего времени считали, что магнитной чувствительностью обладают белки криптохромы, так как экспрессия человеческих версий этих молекул в теле дрозофил (а свои криптохромы у них при этом не работали) приводила к тому, что эти мушки различали сильно и слабо намагниченные части лабиринта (см. Возможно, люди способны ощущать магнитное поле, «Элементы», 11.07.2011). Однако результаты исследования Киршвинка свидетельствуют о том, что криптохромы тут ни при чем. Эти белки не чувствительны к полярности магнитного поля, а в проведенных экспериментах она оказывала влияние на электрическую активность головного мозга испытуемых.

Помимо криптохромов чувствительность к магнитному полю может обеспечивать магнетит (Fe₃O₄), его мы упомянули в самом начале. Это ферромагнетик, то есть вещество, в котором магнитные моменты атомов упорядочены и в отсутствие заметного магнитного поля. Их направление зависит от полярности такого поля (если оно имеется). Киршвинк и соавторы предполагают, что именно магнетит обеспечивал изменение ЭЭГ испытуемых при наличии магнитного поля. Однако на данный момент рецепторных структур в теле человека, несущих магнетит, не нашли. Известно, что Fe₃O₄ в заметных количествах есть в мозжечке и в стволе мозга (см. S. A. Gilder et al., 2018. Distribution of magnetic remanence carriers in the human brain). Но это не рецепторы, и находятся они глубоко в толще тканей — в то время как магниточувствительные структуры логично было бы вынести ближе к поверхности, дабы повысить число доступных для их восприятия сигналов.

Впрочем, даже у организмов, которым давно и прочно приписали наличие магнитного чувства, не известно точное расположение магниторецепторов и их строение. Взять, например, голубей — птиц, в чьей способности находить дорогу по «магнитным координатам» никто не сомневается (см. новость Тройничный нерв играет определяющую роль в магнитной навигации птиц, «Элементы», 13.08.2018 и популярный синопсис У птичьего компаса обе стрелки синие к статье Д. А. Кишкинёв, Н. С. Чернецов, 2014. Магниторецепторные системы у птиц: обзор современных исследований). Долгое время считалось, что они делают это благодаря нескольким системам рецепторов и скоплений магниточувствительных молекул — видимо, криптохромам в сетчатке, клеткам с кристаллами магнетита в надклювье и еще каким-то структурам с кристаллами магнетита в лагене — конечном отрезке улитки внутреннего уха. Несколько исследований группы Фляйсснера и Вилчко (см., например, G. Fleissner et al., 2003. Ultrastructural analysis of a putative magnetoreceptor in the beak of homing pigeons) указывали на то, что в надклювье есть несколько групп богатых магнетитом клеток, каждая из которых связана со своей веточкой тройничного нерва. Наличие магниторецепторов в лагене выявили сравнительно недавно, в 2011 году, в лаборатории Дэвида Дикмана в Вашингтонском университете (L. Wu, J. D. Dickman, 2011. Magnetoreception in an Avian Brain in Part Mediated by Inner Ear Lagena).

Истинность обоих предположений подвергли сомнению сотрудники Дэвида Киза (David Keays) из Венского биоцентра. С помощью методов иммуногистохимии, молекулярной биологии и различных вариантов электронной микроскопии они пытались воспроизвести результаты Фляйсснера и Дикмана — и не смогли. В 2012 году в лаборатории Киза показали, что клетки с магнетитом в надклювье голубей не образуют никаких групп. Что еще интереснее, было установлено, что это вовсе не нервные клетки-рецепторы, а клетки иммунной системы — макрофаги (C. D. Treiber et al, 2012. Clusters of iron-rich cells in the upper beak of pigeons are macrophages not magnetosensitive neurons)! Вероятно, эти макрофаги активно поглощают и перерабатывают эритроциты, богатые железосодержащим белком гемоглобином, из-за чего в них самих накапливается железо. В принципе, обнаруженные группой Киза клетки могли бы фагоцитировать и магниторецепторы и поэтому содержать много железа, но эту версию пока никто не подтвердил.

Удар по магнетиту лагены был нанесен позже, в начале 2019 года (E. P. Malkemper et al., 2019. No evidence for a magnetite-based magnetoreceptor in the lagena of pigeons). На сей раз ученые из группы Киза изучали серии срезов внутреннего уха голубей с помощью рентгеновской флуоресцентной микроскопии (см. X-ray fluorescence) и трансмиссионной (просвечивающей) электронной микроскопии. Первая нужна была для выявления железа в лагене, вторая — в том числе для определения, где это железо находится: внутри клеток или вне их. Скоплений кристаллов магнетита не выявили ни в рецепторах лагены, ни в межклеточном пространстве, зато показали загрязнение образцов хромом и железом (рис. 4). Почти полное отсутствие железа в лагене голубей констатировали и за десятилетие до этого (то есть за пару лет до «открытия» магниточувствительности лагены), тогда применили масс-спектрометрию (Y.  Zhao et al., 2009. Analysis of magnetic elements in otoliths of the macula lagena in homing pigeons with inductively coupled plasma mass spectrometry). Словом, существование всех возможных магниточувствительных структур у таких известных «навигаторов», как голуби, до сих пор под вопросом.

Кто видел магниторецепторы?

Возникает вопрос: хотя бы у какого-нибудь животного уже удалось достоверно обнаружить магниторецепторы? Увы, пока нет. Большие надежды в этом плане подавал популярный лабораторный объект, круглый червь Caenorhabditis elegans. У этого животного в зрелом возрасте всегда 302 нейрона, и найти в таком количестве клеток магниторецепторы значительно проще, чем в сотнях миллионов птичьих нейронов. Кроме того, C. elegans — единственный организм, для которого известен полный коннектом — все связи, образуемые всеми нервными клетками между собой. То есть в целом уже понятно, чем занимается каждый из этих трехсот с небольшим нейронов.

Андрес Видаль-Гадеа (Andrés Vidal-Gadea) в 2015 году показал, что две клетки C.  elegans активируются, если на животное действует специально сгенерированное магнитное поле. Кроме того, червь роет вертикальные ходы в субстрате под определенным корректирующим углом к линиям поля, и этот угол зависит от того, как идут линии магнитного поля Земли на родине животного (см. A. Vidal-Gadea et al., 2015. Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans). Нейроны, которые Видаль-Гадеа заподозрил в магниторецепции, носят название AFD (Amphid neurons with finger-like (AfD) ciliated endings): один в левой части головы (AFDL), другой — в правой (AFDR). Ранее было известно, что они чувствительны к концентрации углекислого газа и температуре окружающей среды. Ученые проверили, как обращаются с магнитным полем C. elegans с мутациями в различных генах, активных в определенных чувствительных нейронах. Свое движение вниз в субстрате в поисках пищи с линиями магнитного поля не соотносили только животные с нарушениями экспрессии генов, активных лишь в AFD и более ни в каких других нейронах. Кроме того, в AFDL и AFDR повышалось содержание кальция при стимуляции магнитным полем, а в остальных нервных клетках — нет. Работу по обнаружению магниторецепторов у червя обнародовали еще на конференции Society for Neuroscience в 2013 году. Научную статью по ней хотели опубликовать в Nature, но по каким-то причинам не смогли. «Хватило» только на eLIFE, хороший научный журнал, но все-таки не настолько престижный.

Дэвид Киз и его сотрудники, в нашей истории уже не раз выступавшие в роли «разрушителей легенд», провел множество серий экспериментов в попытке воспроизвести результаты Видаля-Гадеа. Весной 2018 года были опубликованы итоги этих попыток (L. Landler et al., 2018. Comment on «Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans«). Поскольку AFD — терморецепторы и регистрируют колебания температуры в десятую долю градуса, австрийцы первым делом предположили, что эти нейроны ощущают не магнитные линии, а тепло, исходящее от генерирующих их катушек. Исследователи попробовали создавать магнитное поле точно такими же катушками, как у Видаля-Гадеа, но оборачивать эти катушки так, чтобы минимизировать распространение тепла от них. Выяснилось, что при дополнительной изоляции черви не ориентируются на линии магнитного поля и не приближаются к магнитам — и это несмотря на то, что поле в экспериментах было в 8000 раз мощнее, чем магнитное поле Земли. То есть такое сильное воздействие было бы сложно не заметить тем, кто реагирует на гораздо более скромные магнитные стимулы (при условии, что его система магниторецепции не отключается от таких зашкаливающих величин). Как-то учитывали эти линии в своих перемещениях только те животные, которых растили на среде с кристаллами магнетита — чего в природе, конечно, не бывает, а вот в результате лабораторного загрязнения такая обстановка может возникнуть.

На этом проблемы и оговорки не закончились. Киз подметил, что в исследовании группы Видаля-Гадеа для проверки направления рытья субстрата 50 червей запускали в один и тот же сосуд. Даже если животные не сталкивались друг с другом, они могли оставлять какие-то химические метки, влияющие на поведение следующих «испытуемых» — и заставляющие их рыть примерно в ту же сторону, что их предшественники. (Сам Киз использовал индивидуальный сосуд для каждого из полусотни своих C. elegans.) Наконец, нашлась несостыковка в поправках на линии магнитного поля Земли. По всей видимости, C. elegans не отличают верх от низа. В таком случае от угла наклона линий магнитного поля Земли к поверхности почвы зависит величина угла корректировки (рис. 5). Чем острее угол вхождения линий в землю (то есть чем ближе к экватору), тем больше должен быть угол корректировки. Поскольку разницы между верхом и низом для C. elegans нет, рядом с экватором в попытке углубиться в субстрат в половине случаев он будет, напротив, выползать на поверхность. А в высоких широтах величина угла корректировки может заставить животное двигаться как вниз, так и по горизонтали (опять же — куда не надо). Избежать этого можно, если ориентироваться на гравитационное поле Земли, то есть уметь различать верх и низ. Но в таком случае и завязанная на магниторецепции сложная система упреждения не нужна.

Интерес без «конфликта интересов»

Парадокс: магниторецепция у многих видов есть, и у человека, судя по последним данным, тоже может иметься. Исследований этого чувства немало. Однако чем больше их становится, тем будто бы сильнее всё запутывается: одни коллективы опровергают результаты других, открытия «закрываются»…

Эта «борьба» кажется утомительной — и одновременно очень интересной. Приятно, когда нет давления догм и когда каждый факт подвергается проверке. Изучение магниторецепции не относится к областям науки, влияющим на повседневную жизнь человека, и это прекрасно. Исследователи магнитного чувства могут (пока что, по крайней мере) не думать, как их открытия будут восприняты обществом, и познавать мир без оглядки на вольных и невольных недоброжелателей. Такой свободы хочется пожелать и всем остальным ученым.

Источник: Connie X. Wang, Isaac A. Hilburn, Daw-An Wu, Yuki Mizuhara, Christopher P. Cousté, Jacob N. H. Abrahams, Sam E. Bernstein, Ayumu Matani, Shinsuke Shimojo and Joseph L. Kirschvink. Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from Alpha-band Activity in the Human Brain // eNeuro. 2019. DOI: 10.1523/ENEURO.0483-18.2019.

Светлана Ястребова

Биомагнитные поля и магнитная терапия

Понимание естественных и терапевтических магнитных полей

Чтобы лучше понять магнитное поле человека и то, как человеческое тело взаимодействует с магнитными полями и реагирует на них, мы должны понять, насколько наши тела сами по себе электромагнитны. Собственные внутренние магнитные поля тела генерируются необычайной внутренней электрической активностью, которая поддерживает жизнь в нашем теле. Эти биомагнитные поля взаимодействуют со всеми другими магнитными полями на планете и контролируют нашу основную химию.

Тело взрослого человека состоит из более чем 70 триллионов отдельных клеток. И это не считая миллионов бактерий, обитающих в нашем кишечнике. Каждая из этих триллионов клеток осуществляет несколько тысяч метаболических процессов каждую секунду. Для того чтобы этот уровень сложности функционировал бесперебойно, между этими триллионами клеток и внутри них должна быть тесная связь. К счастью, наши клетки запрограммированы на этот тип связи. И мы можем вносить изменения за доли секунды, когда это необходимо.

В этой статье мы узнаем больше о магнитной науке и магнитном поле человека, обсудим магнитную терапию, энергетический щит человека, порекомендуем некоторые продукты PEMF и сравним различия между альтернативными методами лечения.

Есть ли у людей магнитное поле?

Наши тела естественным образом проводят электричество. На самом деле каждый орган и клетка в организме человека имеет свое поле. Магнитное поле производит электрические токи, которые слабее, чем вы можете подумать. В то же время электромагнитное поле мозга сильнее, чем сердце. Устройства способны измерять магнитное поле, создаваемое человеческим мозгом. Это измерение известно как магнитоэнцефалография. И магнитоэнцефалография, и электроэнцефалография являются тестами, которые определяют активность мозга.

Человеческое тело производит сложную электрическую активность в нескольких различных типах клеток. Сюда входят нейроны, эндокринные и мышечные клетки — все они называются «возбудимыми клетками». Как и все электричество, эта деятельность также создает магнитное поле. Как только воздействие магнитного поля на наши тела прекращается, прекращается и ток. Однако, поскольку эти электрические токи крошечные, они не могут воздействовать на нервы и мышцы человеческого тела.

Поскольку наша Земля представляет собой один огромный магнит, от магнитного поля никуда не деться. Чтобы объяснить, насколько сильно магнитное поле Земли по сравнению с нашим телом, многие животные, такие как птицы, используют его в качестве биологического компаса, то есть перелетные птицы. Несмотря на свою силу, магнитное поле не может нанести вред человеческому организму.

Биомагнитные поля тела, хотя и чрезвычайно малы, были измерены специальными методами. К ним относятся магнитоэнцефалография (МЭГ) и магнитокардиография (МКГ). Эти методы измеряют магнитные поля, создаваемые электрической активностью в организме. Кроме того, когда магнитные поля создаются живыми существами, это называется «биомагнетизмом». А когда магнитные поля применяются для воздействия на живое тело, это называется «магнитобиологией». Выводы объективных фундаментальных исследований этих эндогенных полей служат для определения их величин. В дополнение к разработке новых неинвазивных средств измерения клеточной функции. Это клинически полезно, чтобы помочь в лечении головного мозга и сердца.

Обычно в клетках происходит не менее 7000 химических реакций в секунду. Это свидетельствует о сложном и непрерывном процессе адаптации. Этот уровень сложности выходит за рамки простой биохимии. Используя электромагнитную стимуляцию, современные методы измерения расширили понимание электромагнитной биокоммуникации, которая делает возможной координацию живой системы.

Электромагнитное поле человека

Как мы вкратце упомянули выше, многие животные используют магнитное поле Земли для навигации. Животные, такие как птицы, рыбы и насекомые, могут подключаться к магнитному полю Земли. Часто магнитное поле позволяет животным преодолевать тысячи километров. Но могут ли люди также ощущать магнитные поля Земли?

Раньше было мало доказательств того, что люди вообще могут ощущать магнитное поле Земли. Однако в настоящее время проводятся исследования, показывающие, что некоторые люди могут подключаться к магнитному полю, даже не подозревая об этом.

Прошлые исследования включали группы людей с завязанными глазами в комнате. Это было создано, чтобы увидеть, как они ведут себя с магнитной энергией. В исследовании утверждалось, что эти люди повернулись лицом к магнитному полю. Тем не менее, результаты никогда не могли быть воспроизведены снова.

В недавнем исследовании ученые использовали ЭЭГ, чтобы следить за реакцией человеческого мозга на изменение магнитного поля. Людям предлагалось постоять внутри куба, защищенного от электромагнитного излучения. Участники исследования согласились посидеть внутри куба в полной темноте в течение часа с ЭЭГ. Ученые наблюдали за их мозгом, чтобы увидеть, как они реагируют на изменение магнитного поля. По данным Калифорнийского технологического института, исследование доказало, что люди могут испытывать магнитное поле Земли.

Как тело создает и использует электромагнитные поля

Электрическая активность тела происходит главным образом в клеточной мембране. Чрезвычайно важно, чтобы клеточная мембрана поддерживала соответствующий «заряд» или напряжение. Здоровая клетка имеет трансмембранный потенциал около 80 или 100 милливольт. Раковая клетка, для сравнения, имеет трансмембранный потенциал часто всего лишь 20 или 25 милливольт. Когда клетка становится поврежденной или больной, напряжение мембраны падает, вызывая повышенное напряжение внутри клетки. Когда напряжение мембраны низкое, мембранные каналы не могут функционировать должным образом. Это приводит к эффекту домино болезнетворных действий (или бездействия).

Клеточная мембрана предназначена как для защиты содержимого клетки, так и для того, чтобы действовать как своего рода привратник, открывая и закрывая каналы (например, дверные проемы), через которые могут проходить ионы. Эти каналы иногда называют «насосами».

Сама клеточная мембрана имеет напряжение, называемое «потенциалом» (или мембранным потенциалом, или трансмембранным потенциалом). Мембранный потенциал относится к разнице электрического заряда внутри и снаружи клетки. Каналы в мембране открываются или закрываются в зависимости от полярности мембраны. Когда каналы закрыты, клеточная мембрана находится в своем «потенциале покоя», а когда она открыта, она находится в своем «потенциале действия».

Потенциал действия (открытие канала) требует электрической активности. Во время этого процесса электрический потенциал мембраны быстро возрастает. Это позволяет каналам открываться. Когда каналы открываются, ионы поступают в клетку. Затем это вызывает дальнейшее повышение мембранного потенциала, что приводит к открытию еще большего количества каналов. Этот процесс создает электрический ток (и, следовательно, магнитное поле) через клеточную мембрану, и цикл продолжается. Как только все каналы открыты, мембранный потенциал настолько велик, что полярность мембран меняется на противоположную, и тогда каналы начинают закрываться. Когда входные каналы закрываются, выходные каналы активируются. После завершения процесса все каналы закрываются, и мембрана возвращается к своему потенциалу покоя.

Что такое терапевтические электромагнитные поля?

Электромагнитные поля могут быть как естественными, так и созданными человеком. На Земле присутствуют естественные электромагнитные поля. Хотя они могут быть невидимыми, электрические поля основаны на накоплении электрических зарядов в окружающей среде. Эти электрические поля обычно связаны с грозами.

Электромагнитные поля, созданные людьми, предлагают ряд медицинских решений. Медицинское лечение и решения, такие как рентген, были разработаны людьми. Рентгеновские лучи используют низкочастотные электромагнитные поля для выявления сломанных костей или предметов, застрявших в коже. Кроме того, люди разработали высокочастотные волны, которые передаются через телевизионные антенны, радиостанции и станции мобильной связи.

Но перейдем к лечебным электромагнитным полям. Это тип электрических полей, которые были созданы человеком, чтобы облегчить состояние здоровья и болезни.

Только определенные ионы входят и выходят из клетки таким образом. Чаще всего это натрий, кальций и калий. Первичный тип потенциала действия часто называют «натриево-калиевым насосом», при котором натрий поступает в клетку через входной канал, а калий выходит из клетки через выходной канал.

Потенциалы действия играют разные роли в зависимости от типа клеток, но обычно отвечают за клеточную коммуникацию или за активацию клеточного процесса. Мышечные клетки, например, используют потенциалы действия в качестве первого шага к достижению мышечного сокращения.

Если клетка повреждена или плохо себя чувствует, эта активность замедляется или прекращается. Энергия, необходимая для потенциалов действия, относительно мала, но может быть непреодолимой для больной клетки. Применение внешнего терапевтического магнитного поля к телу поддерживает эту функцию, снабжая клетку энергией, которую она не в состоянии производить сама.

Магнитотерапия: альтернативная медицина

Человеческое тело естественным образом имеет как магнитные, так и электрические поля. Вплоть до крошечных клеток в наших телах, каждая часть нашего тела имеет свое собственное поле. Но в чем идея магнитотерапии? Поскольку наше тело изобилует магнитными и электрическими полями, вполне логично, что люди придумали способ исцелить нас, используя их.

Идея магнитотерапии заключается в том, что проблемы со здоровьем могут быть вызваны дисбалансом магнитных полей. Целью здесь является восстановление баланса. Считается, что воздействие внешнего магнитного поля на ваше тело или рядом с ним во время болезни будет стимулировать ваше тело к излечению.

Как работает магнитотерапия

Мы коснулись того, откуда взялась магнитотерапия, но как именно она работает? Магнитотерапия — это альтернативная медицинская практика, в которой магниты используются для лечения боли, заболеваний и других проблем со здоровьем. Идея здесь в том, что если вы страдаете от какой-либо боли, воспаления или состояния здоровья, магнитные поля могут помочь вашему телу исцелиться.

Двумя наиболее распространенными типами магнитов, используемых в терапевтических целях, являются статические и электромагниты, помогающие улучшить общее состояние здоровья. Изделия для статической магнитотерапии представляют собой тип магнитов, которые можно носить как браслет, ожерелье или даже кольцо. Продукты статической магнитотерапии обеспечивают исцеление, просто находясь в контакте с вашей кожей. Однако электромагнитная терапия использует магниты по-другому. В этой форме терапии используются магниты, обладающие электрическим зарядом. Считается, что оба этих продукта магнитотерапии обладают электромагнитными полями, которые проникают в тело, облегчая боль, леча артрит, заживляя раны, облегчая головную боль и многое, многое другое.

В больницах и врачебных кабинетах существует множество традиционных медицинских методов, включающих использование магнитной и электрической энергии. Например, когда у пациента происходит остановка сердца, медицинские работники будут использовать оборудование, чтобы запустить сердце пациента. Устройство (надеюсь) перезапустит сердце и снова заставит его работать, помогая вернуть пациенту здоровье. Многие специалисты также советуют использовать аппарат ЧЭНС (чрескожный электрический стимулятор нервов) для лечения различных типов боли. Например, когда у женщины начинаются роды, она часто может получить доступ к аппарату TENS, чтобы облегчить родовую боль и схватки.

Тем не менее, практика и использование продуктов магнитотерапии не имеют научных доказательств. Без доказательств нет ничего, что могло бы подтвердить утверждения о том, что эти устройства лечат болезни. Многие исследования показали, что, хотя они могут работать, это не более чем эффект плацебо для тех, кто их носит. Несмотря на это, носимые магниты и магнитотерапия пользуются большой популярностью.

Устройства PEMF

Терапия импульсным электромагнитным полем — еще один альтернативный магнитный лечебный метод, который может помочь ускорить процесс заживления организма. Устройства PEMF используются, чтобы предложить ряд преимуществ для здоровья. Фактически, многие медицинские работники используют PEMF-терапию для лечения человеческого тела, а также животных, которым нужна помощь в лечении, во время восстановления после травм и / или для поддержания их общего состояния здоровья и хорошего самочувствия.

Устройства PEMF предлагают неинвазивную форму терапии, которая может принести пользу организму во многих отношениях. Неполный список включает быстрое заживление, улучшение сна, лечение симптомов депрессии и даже кровообращение. Идея, лежащая в основе PEMF, заключается в том, что этот тип терапии использует импульсы электромагнитного излучения низкого уровня, чтобы помочь исцелить тело и значительно уменьшить боль. Низкочастотные импульсы проникают в пораженную область, стимулируя и стимулируя естественный процесс заживления организма.

Но вам может быть интересно, как часто вы можете использовать устройства для терапии ИЭМП? Как часто вам будет рекомендовано использовать устройство PEMF, будет зависеть от вашего состояния здоровья. Например, лечение артрита будет другим планом терапии, чем лечение боли при воспалении. Однако совершенно безопасно использовать устройство PEMF несколько раз в течение дня. Инвестируя в устройство PEMF, вы делаете инвестиции. Позаботьтесь о своем здоровье, чтобы оставаться в форме и быть здоровым.

PEMF-терапия — проверенный метод лечения ряда заболеваний. Когда PEMF-терапия проводится правильно, многие состояния можно облегчить с помощью аппаратов PEMF. Но как узнать, какая машина PEMF лучше всего подходит для вашего состояния? Мы гордимся тем, что обеспечиваем наших клиентов качественной продукцией. Каждая машина PEMF на нашем сайте была проверена нашим собственным доктором Павлюком. Если вам нужен совет о том, какую машину PEMF использовать, чтобы получить максимальную пользу для здоровья, мы будем рады записать вас на консультацию к доктору Павлуку.

Биомагнетизм и магнитотерапия

Биомагнетизм — это терапевтический метод лечения и поддержания здоровья и хорошего самочувствия. Этот метод представляет собой альтернативу традиционной медицине и даже магнитотерапии. Биомагнитная терапия практикуется с единственной целью – помочь сохранить естественный баланс рН организма.

Во время биомагнитной терапии процесс включает размещение магнитов с высокой напряженностью поля в определенных проблемных зонах на теле пациента. Это помогает восстановить баланс pH в этих целевых областях. Восстановив баланс pH, ваше тело естественным образом сможет исцелить себя. Вместо биомагнитной терапии, нацеленной на саму болезнь. Это будет поощрять и стимулировать ваше тело, чтобы оно могло делать это естественным образом.

Биомагнетизм — это практика стимуляции естественной иммунной системы организма. Это стабилизирует реакцию организма человека на воспаление, улучшает кровообращение и многое другое. Многие считают, что дисбаланс pH способствует развитию многих заболеваний. Поэтому, вернув уровни к норме, это позволит организму бороться с болезнью. С нашей новой и усиленной естественной защитой наше тело может бороться. С инфекциями, вирусами, бактериями можно бороться, чтобы поддерживать себя в форме и быть здоровыми.

Но чем биомагнетизм отличается от магнитотерапии? Короче говоря, магнитотерапия представляет собой процедуру низкой интенсивности, которая проводится в течение длительного периода времени. Магнитотерапия нацелена на определенные области, в которых проявляются симптомы и признаки болезни.

В то время как биомагнетизм является более медленным приложением и не претендует на излечение. Вместо этого он стимулирует естественную защиту вашего тела к восстановлению баланса.

Важно отметить, что есть люди, которым противопоказана биомагнитная терапия:

• • Если вы проходили химиотерапию или облучение
• • У людей с магнитным металлом в организме
• • Если у вас установлен кардиостимулятор или электронное устройство
• • Если вы беременны или думаете, что можете быть беременны
• • После пересадки органов
• • Если у вас была пересадка кожи

Хотите узнать больше? Мы здесь, чтобы помочь! Позвоните DrPawluk. com сегодня для консультации.

Электрические и магнитные поля

Содержание

• Чем занимается NIEHS?
• Дополнительная литература

Введение

Электрические и магнитные поля (ЭМП) представляют собой невидимые области энергии, часто называемые излучением, которые связаны с использованием электроэнергии и различных форм естественного и искусственного освещения. ЭМП обычно группируются в одну из двух категорий по частоте:

• Неионизирующие : излучение низкого уровня, которое обычно воспринимается как безвредное для человека
• Ионизирующее : излучение высокого уровня, которое может повредить клетки и ДНК

← Вернуться на страницу

Тип излучения	Определение	Формы излучения	Примеры источников
Неионизирующий	Низкочастотное и среднечастотное излучение, которое обычно воспринимается как безвредное из-за недостаточной активности.	Чрезвычайно низкая частота (ELF) Радиочастота (РЧ) Микроволновые печи Оптический свет	Микроволновые печи Компьютеры Интеллектуальные счетчики электроэнергии в доме Беспроводные (wi-fi) сети Сотовые телефоны Устройства Bluetooth Линии электропередач МРТ
Ионизирующий	Излучение средней и высокой частот, которое при определенных обстоятельствах может привести к повреждению клеток или ДНК при длительном воздействии.	Ультрафиолет (УФ) Рентген Гамма	Солнечный свет Рентген Некоторые гамма-лучи

Могут ли ЭМП нанести вред моему здоровью?

В течение 1990-х годов большинство исследований ЭМП было сосредоточено на воздействии чрезвычайно низких частот от обычных источников энергии, таких как линии электропередач, электрические подстанции или бытовые приборы. Хотя некоторые из этих исследований показали возможную связь между силой поля ЭМП и повышенным риском детской лейкемии, их результаты показали, что такая связь была слабой. Несколько исследований, которые были проведены на взрослых, не показывают никаких доказательств связи между воздействием ЭМП и раком у взрослых, таким как лейкемия, рак головного мозга и рак молочной железы.

Сейчас, в эпоху сотовых телефонов, беспроводных маршрутизаторов и Интернета вещей, все из которых используют ЭМП, сохраняются опасения по поводу возможных связей между ЭМП и неблагоприятными последствиями для здоровья. NIEHS признает, что необходимы дополнительные исследования, и рекомендует продолжать обучение практическим способам снижения воздействия электромагнитных полей.

Излучает ли мой мобильный телефон ЭМП?

Сотовые телефоны излучают радиочастотное излучение в нижней части спектра неионизирующего излучения. В настоящее время научные данные не убедительно связывают использование сотовых телефонов с какими-либо неблагоприятными проблемами со здоровьем человека, хотя ученые признают, что необходимы дополнительные исследования.

Национальная токсикологическая программа (NTP) со штаб-квартирой в NIEHS провела токсикологические исследования на крысах и мышах, чтобы выяснить потенциальные опасности для здоровья, включая риск рака, от воздействия радиочастотного излучения, подобного тому, которое используется в сотовых телефонах 2G и 3G. Пожалуйста, посетите веб-страницу радиочастотного излучения сотового телефона, чтобы узнать больше.

Что делать, если я живу рядом с линией электропередач?

ЭМП: электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергии Буклет

Учебный буклет NIEHS, «ЭМП: электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергии»

Важно помнить, что сила магнитного поля резко уменьшается с увеличением расстояния от источника. Это означает, что сила поля, достигающего дома или сооружения, будет значительно слабее, чем была в точке его возникновения.

Например, по данным Всемирной организации здравоохранения в 2010 году, магнитное поле величиной 57,5 ​​мГс непосредственно рядом с линией электропередачи на 230 киловольт составляет всего 7,1 мГс на расстоянии 100 футов и 1,8 мГс на расстоянии 200 футов. 0005

Для получения дополнительной информации см. образовательный буклет NIEHS «ЭМП: электрические и магнитные поля, связанные с использованием электроэнергии».

Чем занимается NIEHS?

NIEHS Research Efforts

• Отчет NIEHS о воздействии на здоровье электрических и магнитных полей частоты сети электропередач: подготовлен в ответ на Закон об энергетической политике 1992 г. (PL 102-486, раздел 2118) (751KB) — подготовлен в ответ к Закону об энергетической политике 1992 г. (PL 102-486, Раздел 2118)

Дополнительная литература

Дополнительные ресурсы

• Электромагнитные поля и рак — Национальный институт рака
• IARC классифицирует радиочастотные электромагнитные поля как потенциально канцерогенные для человека. ВОЗ/Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицирует радиочастотные электромагнитные поля как потенциально канцерогенные для человека (группа 2B) на основании повышенного риска развития глиомы, злокачественного новообразования. тип рака мозга1, связанный с использованием беспроводного телефона.
• Радиочастотный фон — Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США
• RadTown — узнайте о радиации в вашем городе: где она есть и как ее используют. Исследуйте Бербс, сельскую местность, центр города или набережную. Просто выберите и нажмите! От Агентства по охране окружающей среды США
• Безопасность и здоровье на рабочем месте Темы: ЭМП (ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ) — Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH)

Темы, связанные со здоровьем

• Радиочастотное излучение сотового телефона

1. Sermage-Faure C, Demory C, Rudant J, Goujon-Bellec S, Guyot-Goubin A, Deschamps F, Hemon D, Clavel J. Детская лейкемия вблизи высоковольтных линий электропередач — исследование Geocap, 2002 г. -2007. 2013 14 мая; 108 (9): 1899-906. doi: 10.1038/bjc.2013.128. Epub 2013 Apr 4. [Аннотация Sermage-Faure C, Demory C, Rudant J, Goujon-Bellec S, Guyot-Goubin A, Deschamps F, Hemon D, Clavel J. Детская лейкемия рядом с высоковольтными линиями электропередач — Geocap исследование, 2002-2007 гг. 2013 14 мая; 108(9)): 1899-906. doi: 10.1038/bjc.2013.128. Epub 2013 Apr 4.]

Этот контент доступен для использования на вашем веб-сайте.

Пожалуйста, посетите Синдикация NIEHS для начала.

Назад
на Верх

Излучение: Электромагнитные поля

Излучение: электромагнитные поля

• Все темы »
• A
• B
• C
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• J
• K
• L
• M
• N
• O
• P
• Q
• R
• S
• T
• U
• В
• Ш
• Х
• Ж
• З
• Ресурсы »
  • Бюллетени
  • Факты в картинках
  • Мультимедиа
  • Публикации
  • Вопросы и Ответы
  • Инструменты и наборы инструментов
• Популярный »
  • Загрязнение воздуха
  • Коронавирусная болезнь (COVID-19)
  • Гепатит
  • оспа обезьян
• All countries »
• A
• B
• C
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• J
• K
• L
• M
• N
• О
• P
• Q
• R
• S
• T
• U
• V
• W
• X
• Y
• Z
• Регионы »
  • Африка
  • Америка
  • Юго-Восточная Азия
  • Европа
  • Восточное Средиземноморье
  • Западная часть Тихого океана
• ВОЗ в странах »
  • Статистика
  • Стратегии сотрудничества
  • Украина ЧП
• все новости »
  • Выпуски новостей
  • Заявления
  • Кампании
  • Комментарии
  • События
  • Тематические истории
  • Выступления
  • Прожекторы
  • Информационные бюллетени
  • Библиотека фотографий
  • Список рассылки СМИ
• Заголовки »
• Сконцентрируйся »
  • Афганистан кризис
  • COVID-19 пандемия
  • Кризис в Северной Эфиопии
  • Сирийский кризис
  • Украина ЧП
  • Вспышка оспы обезьян
  • Кризис Большого Африканского Рога
• Последний »
  • Новости о вспышках болезней
  • Советы путешественникам
  • Отчеты о ситуации
  • Еженедельный эпидемиологический отчет
• ВОЗ в чрезвычайных ситуациях »
  • Наблюдение
  • Исследовательская работа
  • Финансирование
  • Партнеры
  • Операции
  • Независимый контрольно-консультативный комитет
• Данные ВОЗ »
  • Глобальные оценки здоровья
  • ЦУР в области здравоохранения
  • База данных о смертности
  • Сборы данных
• Панели инструментов »
  • Информационная панель COVID-19
  • Приборная панель «Три миллиарда»
  • Монитор неравенства в отношении здоровья
• Особенности »
  • Глобальная обсерватория здравоохранения
  • СЧЕТ
  • Инсайты и визуализации
  • Инструменты сбора данных
• Отчеты »
  • Мировая статистика здравоохранения 2022 г.
  • избыточная смертность от COVID
  • DDI В ФОКУСЕ: 2022 г.
• О ком »
  • Люди
  • Команды
  • Структура
  • Партнерство и сотрудничество
  • Сотрудничающие центры
  • Сети, комитеты и консультативные группы
  • Трансформация
• Наша работа »
  • Общая программа работы
  • Академия ВОЗ
  • мероприятия
  • Инициативы
• Финансирование »
  • Инвестиционный кейс
  • Фонд ВОЗ
• Подотчетность »
  • Аудит
  • Бюджет
  • Финансовые отчеты
  • Портал программного бюджета
  • Отчет о результатах
• Управление »
  • Всемирная ассамблея здравоохранения
  • Исполнительный совет
  • Выборы Генерального директора
  • Веб-сайт руководящих органов
• Главная/
• Отдел новостей/
• Вопросы и ответы/
• шт/
• Излучение: электромагнитные поля

4 августа 2016 г. | Вопросы и ответы

Что такое электромагнитные поля и откуда они берутся?

Электрические поля создаются разницей в напряжении: чем выше напряжение, тем сильнее будет результирующее поле. Магнитные поля создаются при протекании электрического тока: чем больше ток, тем сильнее магнитное поле. Электрическое поле будет существовать даже при отсутствии тока. Если ток течет, сила магнитного поля будет меняться в зависимости от потребляемой мощности, но напряженность электрического поля будет постоянной.


Естественные источники электромагнитных полей

Электромагнитные поля присутствуют повсюду в нашей среде, но невидимы для человеческого глаза. Электрические поля создаются локальным накоплением электрических зарядов в атмосфере, связанным с грозами. Магнитное поле Земли заставляет стрелку компаса ориентироваться в направлении север-юг и используется птицами и рыбами для навигации.

Искусственные источники электромагнитных полей

Помимо естественных источников электромагнитный спектр также включает поля, создаваемые антропогенными источниками: Рентгеновские лучи используются для диагностики сломанной конечности после спортивной травмы. Электричество, которое выходит из каждой розетки, связано с низкочастотными электромагнитными полями. А для передачи информации используются различные виды высокочастотных радиоволн – через телевизионные антенны, радиостанции или базовые станции мобильных телефонов.

 

Что делает различные формы электромагнитных полей такими разными?

Одной из основных характеристик, определяющих электромагнитное поле (ЭМП), является его частота или соответствующая длина волны. Поля разных частот взаимодействуют с телом по-разному. Можно представить себе электромагнитные волны как серию очень регулярных волн, которые распространяются с огромной скоростью, скоростью света. Частота просто описывает количество колебаний или циклов в секунду, а термин длина волны описывает расстояние между одной волной и следующей. Следовательно, длина волны и частота неразрывно связаны между собой: чем выше частота, тем короче длина волны.

Простая аналогия должна помочь проиллюстрировать концепцию: привяжите длинную веревку к дверной ручке и держитесь за свободный конец. Медленное перемещение вверх, а затем вниз создаст одну большую волну; более быстрое движение породит целую серию небольших волн. Длина веревки остается постоянной, следовательно, чем больше волн вы генерируете (более высокая частота), тем меньше будет расстояние между ними (более короткая длина волны).

 

Что происходит, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитных полей?

 

Воздействие электромагнитных полей — явление не новое. Однако в течение 20-го века воздействие искусственных электромагнитных полей на окружающую среду неуклонно возрастало, поскольку растущий спрос на электроэнергию, постоянно развивающиеся технологии и изменения в социальном поведении создавали все больше и больше искусственных источников. Каждый человек подвергается воздействию сложной смеси слабых электрических и магнитных полей как дома, так и на работе, от производства и передачи электроэнергии, бытовых приборов и промышленного оборудования до телекоммуникаций и радиовещания.

Слабые электрические токи существуют в человеческом теле из-за химических реакций, которые происходят как часть нормальных функций организма, даже в отсутствие внешних электрических полей. Например, нервы передают сигналы, передавая электрические импульсы. Большинство биохимических реакций от пищеварения до активности мозга сопровождаются перегруппировкой заряженных частиц. Даже сердце электрически активно — активность, которую врач может проследить с помощью электрокардиограммы.

Низкочастотные электрические поля  воздействуют на тело человека так же, как они влияют на любой другой материал, состоящий из заряженных частиц. Когда электрические поля воздействуют на проводящие материалы, они влияют на распределение электрических зарядов на их поверхности. Они заставляют ток течь через тело к земле.

Низкочастотные магнитные поля индуцируют циркулирующие токи в теле человека. Сила этих токов зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Если эти токи достаточно велики, они могут вызвать стимуляцию нервов и мышц или повлиять на другие биологические процессы.

Как электрические, так и магнитные поля индуцируют напряжения и токи в теле, но даже непосредственно под высоковольтной линией электропередачи индуцированные токи очень малы по сравнению с пороговыми значениями для создания ударов и других электрических эффектов.

Нагревание является основным биологическим действием электромагнитных полей радиочастотных полей. В микроволновых печах этот факт используется для разогрева пищи. Уровни радиочастотных полей, которым люди обычно подвергаются, намного ниже, чем те, которые необходимы для получения значительного нагрева. Нагревающее действие радиоволн лежит в основе современных руководящих принципов. Ученые также изучают возможность того, что эффекты ниже порогового уровня для нагревания тела возникают в результате длительного воздействия. На сегодняшний день не подтверждено никаких неблагоприятных последствий для здоровья от низкого уровня длительного воздействия радиочастотных полей или полей мощности, но ученые активно продолжают исследования в этой области.

 

Биологические эффекты или последствия для здоровья? Что такое опасность для здоровья?

Биологические эффекты – это измеримые реакции на стимул или изменение в окружающей среде. Эти изменения не обязательно вредны для вашего здоровья. Например, прослушивание музыки, чтение книги, поедание яблока или игра в теннис вызывают целый ряд биологических эффектов. Тем не менее, ожидается, что ни одно из этих действий не повлияет на здоровье. У тела есть сложные механизмы, чтобы приспособиться к многочисленным и разнообразным влияниям, с которыми мы сталкиваемся в окружающей среде. Постоянные изменения составляют нормальную часть нашей жизни. Но, конечно, организм не обладает адекватными механизмами компенсации всех биологических воздействий. Изменения, которые являются необратимыми и подвергают систему стрессу в течение длительного периода времени, могут представлять опасность для здоровья.

Неблагоприятное воздействие на здоровье вызывает заметное ухудшение здоровья человека, подвергшегося воздействию, или его или ее потомства; биологический эффект, с другой стороны, может привести или не привести к неблагоприятному воздействию на здоровье.

Не оспаривается, что электромагнитные поля выше определенного уровня могут вызывать биологические эффекты. Эксперименты со здоровыми добровольцами показывают, что кратковременное воздействие на уровнях, присутствующих в окружающей среде или дома, не вызывает каких-либо явных вредных последствий. Воздействие более высоких уровней, которые могут быть вредными, ограничивается национальными и международными нормами. Текущие дебаты сосредоточены на том, может ли длительное низкоуровневое воздействие вызывать биологические реакции и влиять на благополучие людей.

Широко распространенные проблемы со здоровьем

Взглянув на заголовки новостей за последние годы, можно получить некоторое представление о различных областях, вызывающих озабоченность у населения. За последнее десятилетие многочисленные источники электромагнитного поля стали предметом озабоченности со стороны здоровья, включая линии электропередач, микроволновые печи, экраны компьютеров и телевизоров, устройства безопасности, радары и совсем недавно мобильные телефоны и их базовые станции.

The International EMF Project

В ответ на растущую обеспокоенность общественного здравоохранения возможными последствиями для здоровья от воздействия постоянно растущего числа и разнообразия источников электромагнитного поля, в 1996 Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) начала масштабные междисциплинарные исследования. Международный проект EMF объединяет современные знания и доступные ресурсы ключевых международных и национальных агентств и научных учреждений.

Выводы из научных исследований

В области биологических эффектов и медицинских применений неионизирующих излучений за последние 30 лет опубликовано около 25 000 статей. Несмотря на мнение некоторых людей, что необходимо провести дополнительные исследования, научные знания в этой области в настоящее время более обширны, чем в отношении большинства химических веществ. Основываясь на недавнем углубленном обзоре научной литературы, ВОЗ пришла к выводу, что имеющиеся данные не подтверждают существование каких-либо последствий для здоровья от воздействия электромагнитных полей низкого уровня. Однако существуют некоторые пробелы в знаниях о биологических эффектах, которые требуют дальнейшего изучения.

Влияние на общее состояние здоровья

Некоторые представители общественности объясняют диффузный набор симптомов низким уровнем воздействия электромагнитных полей в домашних условиях. Сообщаемые симптомы включают головные боли, беспокойство, суицид и депрессию, тошноту, усталость и потерю либидо. На сегодняшний день научные данные не подтверждают связь между этими симптомами и воздействием электромагнитных полей. По крайней мере, некоторые из этих проблем со здоровьем могут быть вызваны шумом или другими факторами в окружающей среде или беспокойством, связанным с наличием новых технологий.

Влияние на исход беременности

Многие различные источники и воздействия электромагнитных полей в жилой и рабочей среде, включая экраны компьютеров, водяные кровати и электрические одеяла, аппараты для радиочастотной сварки, оборудование для диатермии и радары, были оценены ВОЗ и другими организациями. организации. Общий вес доказательств показывает, что воздействие полей при типичных уровнях окружающей среды не увеличивает риск какого-либо неблагоприятного исхода, такого как самопроизвольные аборты, пороки развития, низкая масса тела при рождении и врожденные заболевания. Время от времени поступали сообщения о связи между проблемами со здоровьем и предполагаемым воздействием электромагнитных полей, такие как сообщения о недоношенности и низкой массе тела при рождении у детей работников электронной промышленности, но научное сообщество не считало их обязательно вызванными полевые воздействия (в отличие от таких факторов, как воздействие растворителей).

Катаракта

Иногда сообщалось об общем раздражении глаз и катаракте у рабочих, подвергшихся воздействию высоких уровней радиочастотного и микроволнового излучения, но исследования на животных не подтверждают идею о том, что такие формы повреждения глаз могут быть вызваны уровнями, которые не являются термически опасными. . Нет никаких доказательств того, что эти эффекты возникают на уровнях, испытываемых широкой публикой.

Электромагнитные поля и рак

Несмотря на многочисленные исследования, доказательства какого-либо эффекта остаются весьма спорными. Однако ясно, что если электромагнитные поля действительно влияют на рак, то любое увеличение риска будет крайне незначительным. Полученные на сегодняшний день результаты содержат много несоответствий, но не было обнаружено значительного увеличения риска какого-либо рака у детей или взрослых.

Ряд эпидемиологических исследований свидетельствует о небольшом увеличении риска детской лейкемии при домашнем воздействии низкочастотных магнитных полей. Однако в целом ученые не пришли к выводу, что эти результаты указывают на причинно-следственную связь между воздействием поля и заболеванием (в отличие от артефактов в исследовании или эффектов, не связанных с воздействием поля). Отчасти этот вывод был сделан потому, что исследования на животных и в лабораторных условиях не смогли продемонстрировать каких-либо воспроизводимых эффектов, которые согласуются с гипотезой о том, что поля вызывают рак или способствуют ему. В настоящее время в нескольких странах проводятся широкомасштабные исследования, которые могут помочь решить эти вопросы.

Гиперчувствительность к электромагнитным полям и депрессия

Некоторые люди сообщают о «гиперчувствительности» к электрическим или магнитным полям. Они спрашивают, могут ли боли, головные боли, депрессия, вялость, нарушения сна и даже судороги и эпилептические припадки быть связаны с воздействием электромагнитного поля.

Существует мало научных данных, подтверждающих идею сверхчувствительности к электромагнитному излучению. Недавние скандинавские исследования показали, что люди не проявляют последовательных реакций в должным образом контролируемых условиях воздействия электромагнитного поля. Также не существует какого-либо принятого биологического механизма, объясняющего гиперчувствительность. Исследования по этому вопросу затруднены, потому что могут быть задействованы многие другие субъективные реакции, помимо прямого воздействия самих полей. Дополнительные исследования продолжаются по этому вопросу.

В центре внимания текущих и будущих исследований

В настоящее время много усилий направлено на изучение воздействия электромагнитных полей на рак. Исследования по поиску возможных канцерогенных (канцерогенных) эффектов полей промышленной частоты продолжаются, хотя и на более низком уровне по сравнению с концом 1990-х годов.

Долгосрочные последствия использования мобильных телефонов для здоровья являются еще одной темой многочисленных текущих исследований. Никаких явных побочных эффектов воздействия низкочастотных радиочастотных полей обнаружено не было. Однако, учитывая опасения общественности по поводу безопасности сотовых телефонов, дальнейшие исследования направлены на определение того, могут ли какие-либо менее очевидные эффекты возникать при очень низких уровнях воздействия.

Ключевые моменты

• Широкий спектр воздействий окружающей среды вызывает биологические эффекты. «Биологическое воздействие» не равно «опасность для здоровья». Для выявления и измерения опасностей для здоровья необходимы специальные исследования.
• На низких частотах внешние электрические и магнитные поля вызывают небольшие циркулирующие токи внутри тела. Практически во всех обычных средах уровни индуцированных токов внутри тела слишком малы, чтобы вызывать очевидные эффекты.
• Основным действием электромагнитных полей радиочастотного диапазона является нагрев тканей организма.
• Нет никаких сомнений в том, что кратковременное воздействие очень высоких уровней электромагнитных полей может нанести вред здоровью. Текущая озабоченность общественности сосредоточена на возможных долгосрочных последствиях для здоровья, вызванных воздействием электромагнитных полей на уровнях ниже тех, которые необходимы для запуска острых биологических реакций.
• Международный проект ВОЗ по электромагнитному излучению был запущен для предоставления научно обоснованных и объективных ответов на опасения общественности по поводу возможных опасностей электромагнитных полей низкого уровня.
• Несмотря на обширные исследования, на сегодняшний день нет доказательств того, что воздействие электромагнитных полей низкого уровня вредно для здоровья человека.
• В центре внимания международных исследований находится изучение возможных связей между раком и электромагнитными полями, линиями электропередач и радиочастотами.

 

Каково текущее состояние исследований?

Если электромагнитные поля представляют опасность для здоровья, это будет иметь последствия во всех промышленно развитых странах. Общественность требует конкретных ответов на все более насущный вопрос, вызывают ли повседневные электромагнитные поля вредные последствия для здоровья. СМИ часто, кажется, имеют окончательные ответы. Однако следует с осторожностью относиться к этим сообщениям и учитывать, что основной интерес СМИ не в просвещении. Журналист может выбрать и опубликовать материал по целому ряду нетехнических причин: журналисты соревнуются друг с другом за время и пространство, а разные журналы и газеты соревнуются за тиражи. Новые сенсационные заголовки, имеющие отношение к как можно большему количеству людей, помогают им в достижении этих целей — плохие новости — это не только большие новости, но зачастую и единственные новости, которые мы слышим. Большое количество исследований, которые предполагают, что электромагнитные поля безвредны, практически не освещаются. Наука пока не может дать гарантии абсолютной безопасности, но развитие исследований в целом обнадеживает.

Необходимы различные типы исследований

Для оценки потенциального неблагоприятного воздействия электромагнитных полей на здоровье необходимо сочетание исследований в различных областях. Различные типы исследований исследуют различные аспекты проблемы. Лабораторные исследования клеток направлены на выяснение фундаментальных механизмов, связывающих воздействие электромагнитного поля с биологическими эффектами. Они пытаются идентифицировать механизмы, основанные на молекулярных или клеточных изменениях, вызванных электромагнитным полем — такие изменения могут дать ключ к пониманию того, как физическая сила преобразуется в биологическое действие внутри тела. В этих исследованиях отдельные клетки или ткани удаляются из среды их нормального существования, что может инактивировать возможные механизмы компенсации.

Другой тип исследования, связанный с животными, более тесно связан с реальными жизненными ситуациями. Эти исследования предоставляют данные, которые имеют непосредственное отношение к установлению безопасных уровней воздействия на людей, и часто используют несколько различных полевых уровней для изучения зависимости доза-реакция.

Эпидемиологические исследования или исследования здоровья человека являются еще одним прямым источником информации о долгосрочных последствиях воздействия. Эти исследования изучают причины и распространение болезней в реальных жизненных ситуациях, в сообществах и профессиональных группах. Исследователи пытаются установить, существует ли статистическая связь между воздействием электромагнитных полей и заболеваемостью конкретным заболеванием или неблагоприятным воздействием на здоровье. Однако эпидемиологические исследования являются дорогостоящими. Что еще более важно, они включают измерения на очень сложных человеческих популяциях, и их трудно контролировать достаточно хорошо, чтобы обнаруживать небольшие эффекты. По этим причинам ученые оценивают все соответствующие доказательства при принятии решения о потенциальной опасности для здоровья, включая эпидемиологические исследования, исследования на животных и клетки.

Интерпретация эпидемиологических исследований

Одни только эпидемиологические исследования обычно не могут установить четкую причинно-следственную связь, главным образом потому, что они обнаруживают только статистические связи между воздействием и заболеванием, которое может быть вызвано или не быть вызвано воздействием. Представьте себе гипотетическое исследование, показывающее связь между воздействием электромагнитного поля на электромонтажников компании «X-Electricity» и повышенным риском развития рака. Даже если наблюдается статистическая связь, это также может быть связано с неполными данными о других факторах на рабочем месте. Например, рабочие-электрики могли подвергаться воздействию химических растворителей, которые могут вызвать рак. Более того, наблюдаемая статистическая связь может быть связана только со статистическими эффектами, или само исследование могло иметь некоторые проблемы с его дизайном.

Таким образом, обнаружение связи между некоторым агентом и конкретным заболеванием не обязательно означает, что агент вызвал заболевание. Установление причинно-следственной связи требует, чтобы исследователь учитывал множество факторов. Обоснование причинно-следственной связи усиливается, если существует постоянная и сильная связь между воздействием и эффектом, четкая зависимость доза-реакция, достоверное биологическое объяснение, поддержка, обеспечиваемая соответствующими исследованиями на животных, и, прежде всего, согласованность между исследованиями. . Эти факторы обычно отсутствовали в исследованиях, связанных с электромагнитными полями и раком. Это одна из самых веских причин, по которой ученые обычно неохотно делают вывод о том, что слабые электромагнитные поля влияют на здоровье.

Трудности в исключении возможности очень малых рисков

«Отсутствие доказательств пагубных последствий кажется недостаточным в современном обществе. Вместо этого все больше и больше требуются доказательства их отсутствия». (Варнабас Кунш, Австрийский исследовательский центр в Зайберсдорфе)

«Нет убедительных доказательств неблагоприятного воздействия электромагнитных полей на здоровье» или «Причинно-следственная связь между электромагнитными полями и раком не подтверждена» типичны для выводов, которые были достигнуты комитетами экспертов, которые рассмотрели этот вопрос. Это звучит так, как будто наука хотела избежать ответа. Тогда зачем продолжать исследования, если ученые уже показали, что эффекта нет?

Ответ прост: исследования здоровья человека очень хорошо выявляют серьезные последствия, такие как связь между курением и раком. К сожалению, они менее способны отличить небольшой эффект от полного отсутствия эффекта. Если бы электромагнитные поля типичного для окружающей среды уровня были сильными канцерогенами, то к настоящему времени это было бы легко доказать. Напротив, если электромагнитные поля низкого уровня являются слабым канцерогеном или даже сильным канцерогеном для небольшой группы людей в большей популяции, это было бы гораздо труднее продемонстрировать. На самом деле, даже если крупное исследование не показывает никакой связи, мы никогда не можем быть полностью уверены в том, что связи нет. Отсутствие эффекта может означать, что его действительно нет. Но с таким же успехом это может означать, что эффект просто не обнаруживается при нашем методе измерения. Поэтому отрицательные результаты, как правило, менее убедительны, чем сильно положительные.

Наиболее сложная ситуация из всех, которая, к сожалению, сложилась с эпидемиологическими исследованиями с использованием электромагнитных полей, представляет собой совокупность исследований со слабыми положительными результатами, однако несовместимыми между собой. В этой ситуации сами ученые, вероятно, разделятся во мнениях относительно значимости данных. Однако по причинам, изложенным выше, большинство ученых и клиницистов согласны с тем, что любые последствия для здоровья электромагнитных полей низкого уровня, если они вообще существуют, вероятно, будут очень незначительными по сравнению с другими рисками для здоровья, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни.

Что будет в будущем?

Основная цель Международного проекта ВОЗ по электромагнитному излучению состоит в том, чтобы инициировать и координировать исследования во всем мире для получения обоснованного ответа на обеспокоенность общественности. Эта оценка объединит результаты исследований здоровья клеток, животных и человека, чтобы обеспечить максимально полную оценку риска для здоровья. Целостная оценка различных релевантных и надежных исследований даст наиболее достоверный ответ на вопрос о неблагоприятных последствиях для здоровья, если таковые существуют, от длительного воздействия слабых электромагнитных полей.

Одним из способов проиллюстрировать необходимость получения доказательств из различных типов экспериментов является кроссворд. Чтобы иметь возможность прочитать решение данного кроссворда с абсолютной ОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ необходимо ответить на девять вопросов. Предполагая, что мы можем ответить только на три из них, мы могли бы угадать решение. Однако эти три буквы могут быть частью совсем другого слова. Каждый дополнительный ответ повысит нашу уверенность. На самом деле, наука, вероятно, никогда не сможет ответить на все вопросы, но чем больше веских доказательств мы соберем, тем лучше будет наше предположение о решении.

Ключевые моменты

• Лабораторные исследования клеток направлены на определение того, существует ли механизм, с помощью которого воздействие электромагнитного поля может вызывать вредные биологические эффекты. Исследования на животных необходимы для установления эффектов у высших организмов, физиология которых до некоторой степени напоминает человеческую. Эпидемиологические исследования направлены на выявление статистических ассоциаций между полевым воздействием и частотой возникновения конкретных неблагоприятных последствий для здоровья людей.
• Обнаружение статистической связи между некоторым агентом и конкретным заболеванием не означает, что агент вызвал заболевание.
• Отсутствие воздействия на здоровье может означать, что его действительно нет; однако это также может означать, что существующий эффект невозможно обнаружить с помощью существующих методов.
• Результаты различных исследований (клеточных, животных и эпидемиологических) необходимо рассматривать вместе, прежде чем делать выводы о возможных рисках для здоровья от предполагаемой опасности для окружающей среды. Непротиворечивые данные из этих очень разных типов исследований повышают степень уверенности в истинном эффекте

 

Каковы типичные уровни воздействия дома и в окружающей среде?

Электромагнитные поля в доме

Уровни фонового электромагнитного поля от объектов передачи и распределения электроэнергии

Электроэнергия передается на большие расстояния по высоковольтным линиям электропередач. Трансформаторы снижают эти высокие напряжения для местного распределения в дома и на предприятия. Объекты передачи и распределения электроэнергии, электропроводка и бытовые приборы учет фонового уровня электрических и магнитных полей промышленной частоты в жилище. В домах, не расположенных вблизи линий электропередач, это фоновое поле может достигать примерно 0,2 мкТл. Непосредственно под линиями электропередач поля намного сильнее. Магнитный плотность потока на уровне земли может достигать нескольких мкТл. Уровни электрического поля под линиями электропередач могут достигать 10 кВ/м. Однако поля (как электрические, так и магнитные) падают по мере удаления от линий. На расстоянии от 50 м до 100 м поля обычно находятся на уровне, который можно найти в районах, удаленных от линий электропередач высокого напряжения. Кроме того, стены дома значительно снижают уровень электрического поля по сравнению с аналогичными участками за пределами дома.

Бытовые электроприборы

Самые сильные электрические поля промышленной частоты, которые обычно встречаются в окружающей среде, существуют под высоковольтными линиями электропередачи. Напротив, самые сильные магнитные поля на промышленной частоте обычно обнаруживаются очень близко к двигателям и другим устройствам. электрических приборов, а также в специализированном оборудовании, таком как магнитно-резонансные сканеры, используемые для медицинской визуализации.

Типичные значения напряженности электрического поля, измеренные вблизи бытовых приборов
(на расстоянии 30 см)
(Из: Федерального ведомства по радиационной безопасности, Германия, 1999 г.)

Электроприбор	Напряженность электрического поля (В/м) Стереоприемник	6	180
Iron	120
Refrigerator	120
Mixer	100
Toaster	80
Hair dryer	80
Colour TV	60
Coffee machine	60
Vacuum cleaner	50
Electric oven	8
Light bulb	5
Руководящий. Напряженность поля не зависит от того, насколько большое, сложное, мощное или шумное устройство. Более того, даже между, по-видимому, подобных устройств, сила магнитного поля может сильно различаться. Например, в то время как некоторые фены окружены очень сильным полем, другие почти не производят никакого магнитного поля. Эти различия в напряженности магнитного поля связаны к дизайну продукта. В следующей таблице показаны типичные значения для ряда электрических устройств, обычно используемых в домах и на рабочих местах. Измерения проводились в Германии и все приборы работают на электричестве частотой 50 Гц. Следует отметить, что фактические уровни воздействия значительно различаются в зависимости от модели прибора и расстояния от него. Типичная напряженность магнитного поля бытовых приборов на различных расстояниях Электрический прибор Расстояние 3 см (мкТл) 30 cm distance (µT) 1 m distance (µT) Hair dryer 6 – 2000 0. 01 – 7 0.01 – 0.03 Electric shaver 15 – 1500 0.08 – 9 0.01 – 0.03 Vacuum cleaner 200 — 800 2 — 20 0,13 — 2 ФЛУОРЕНЦИАЦИЯ ЛОВЕТ 886 ФЛУОРЕНЦИЯ 886 .0005 0.5 – 2 0.02 – 0.25 Microwave oven 73 – 200 4 – 8 0. 25 – 0.6 Portable radio 16 – 56 1 < 0.01 Electric oven 1 – 50 0.15 – 0.5 0.01 – 0.04 Washing machine 0.8 – 50 0.15 – 3 0.01 – 0.15 Iron 8 – 30 0. 12 – 0.3 0.01 – 0.03 Dishwasher 3.5 – 20 0.6 – 3 0.07 – 0.3 Computer 0.5 – 30 < 0.01   Refrigerator 0.5 – 1.7 0.01 – 0.25 <0.01 Colour TV 2. 5 — 50 0.04 – 2 0.01 – 0.15 With most household appliances the magnetic field strength at расстояние 30 см значительно ниже рекомендуемого предела для широкой публики в 100 мкТл. (Источник: Федеральное управление радиационной безопасности, Германия, 1999 г.) Нормальное рабочее расстояние выделено жирным шрифтом Таблица иллюстрирует два основных момента: во-первых, напряженность магнитного поля вокруг всех приборов быстро уменьшается по мере удаления от них. Во-вторых, большинство бытовых приборов не работают очень близко к телу. На расстоянии 30 см магнитные поля, окружающие большинство бытовых электроприборов, более чем в 100 раз ниже заданного нормативного предела в 100 мкТл при 50 Гц (83 мкТл при 60 Гц) для населения. Телевизоры и компьютерные экраны Компьютерные экраны и телевизоры работают по сходным принципам. Оба производят статические электрические поля и переменные электрические и магнитные поля на различных частотах. Однако экраны с жидкокристаллическими дисплеями, используемые в некоторых портативных компьютерах и настольные блоки не создают значительных электрических и магнитных полей. Современные компьютеры имеют проводящие экраны, которые уменьшают статическое поле экрана до уровня, аналогичного обычному фону дома или на рабочем месте. В положение операторов (от 30 до 50 см от экрана), переменные магнитные поля обычно имеют плотность потока менее 0,7 мкТл (на частоте мощности). Напряженность переменного электрического поля на рабочих местах оператора варьируется от менее 1 В/м до до 10 В/м. Микроволновые печи Бытовые микроволновые печи работают на очень высоком уровне мощности. Тем не менее, эффективная защита снижает утечку за пределы печей почти до неопределяемого уровня. Кроме того, утечка микроволн очень быстро падает с увеличением расстояния от печи. Много страны имеют производственные стандарты, которые определяют максимальные уровни утечки для новых печей; печь, отвечающая производственным стандартам, не представляет никакой опасности для потребителя. Портативные телефоны Портативные телефоны работают с гораздо меньшей интенсивностью, чем мобильные телефоны. Это связано с тем, что они используются очень близко к своей домашней базовой станции и поэтому не нуждаются в сильных полях для передачи на большие расстояния. Как следствие, радиочастота поля, окружающие эти устройства, незначительны. Электромагнитные поля в окружающей среде Радар Радары используются для навигации, прогнозирования погоды и военных приложений, а также для множества других функций. Они излучают импульсные микроволновые сигналы. Пиковая мощность в импульсе может быть высокой, даже если средняя мощность может ниже. Многие радары вращаются или перемещаются вверх и вниз; это снижает среднюю плотность мощности, которой подвергается население вблизи радаров. Даже мощные невращающиеся военные радары ограничивают облучение ниже рекомендуемых уровней в определенных местах. публичного доступа. Системы безопасности Противокражные системы в магазинах используют метки, которые обнаруживаются электрическими катушками на выходе. При совершении покупки теги удаляются или деактивируются навсегда. Электромагнитные поля от катушек, как правило, не превышают нормы воздействия. уровни. Точно так же работают системы контроля доступа, когда метка встроена в связку ключей или удостоверение личности. В системах безопасности библиотек используются метки, которые можно деактивировать, когда книга берется напрокат, и повторно активировать, когда ее возвращают. Металлоискатели и системы безопасности аэропортов создают сильное магнитное поле до 100 мкТл, которое нарушается наличием металлического предмета. Вблизи корпуса детектора напряженность магнитного поля может приближаться к рекомендуемой, а иногда и превышать ее. уровни. Однако это не представляет опасности для здоровья, как будет обсуждаться в разделе, посвященном руководящим принципам. (см. Являются ли вредными воздействия, превышающие нормы?) Электропоезда и трамваи Поезда дальнего следования имеют один или несколько моторных вагонов, которые отделены от пассажирских вагонов. Таким образом, воздействие на пассажиров происходит в основном из-за электроснабжения поезда. Магнитные поля в пассажирских вагонах поездов дальнего следования могут быть несколько сотни мкТл у пола, с более низкими значениями (десятки мкТл) в других частях отсека. Напряженность электрического поля может достигать 300 В/м. Люди, живущие вблизи железнодорожных путей, могут столкнуться с магнитными полями от воздушных линий электропередач. которые, в зависимости от страны, могут быть сопоставимы с полями, создаваемыми высоковольтными линиями электропередач. Двигатели и тяговое оборудование поездов и трамваев обычно располагаются под полом пассажирского вагона. На уровне пола напряженность магнитного поля может достигать десятков мкТл в областях пола непосредственно над двигателем. Поля падают быстро выключается с расстоянием от пола, а воздействие на верхнюю часть тела пассажиров намного ниже. Телевидение и радио Выбирая домашнюю радиостанцию, задумывались ли вы, что означают знакомые сокращения AM и FM? Радиосигналы описываются как амплитудно-модулированные (АМ) или частотно-модулированные (ЧМ) в зависимости от способа их передачи. нести информацию. AM-радиосигналы можно использовать для вещания на очень большие расстояния, тогда как FM-волны покрывают более ограниченные области, но могут давать лучшее качество звука. AM-радиосигналы передаются через большие массивы антенн, высота которых может достигать десятков метров, в местах, закрытых для публики. Воздействие очень близко к антеннам и питающим кабелям может быть сильным, но это может повлиять на обслуживающий персонал. а не широкая публика. Телевизионные и FM-радиоантенны намного меньше, чем AM-радиоантенны, и устанавливаются группами на вершинах высоких башен. Сами башни служат лишь опорными конструкциями. Поскольку облучение у подножия этих башен ниже рекомендуемых пределов, публичный доступ к этим областям может быть возможен. Небольшие местные телевизионные и радиоантенны иногда устанавливаются на крышах зданий; в этом случае может потребоваться контроль доступа на крышу. Мобильные телефоны и их базовые станции Мобильные телефоны позволяют людям всегда быть в пределах досягаемости. Эти маломощные радиоволновые устройства передают и принимают сигналы от сети фиксированных базовых станций малой мощности. Каждая базовая станция обеспечивает покрытие определенной области. В зависимости от количества Обрабатываемых вызовов базовые станции могут находиться на расстоянии всего от нескольких сотен метров в крупных городах до нескольких километров в сельской местности. Базовые станции мобильной связи обычно устанавливаются на крышах зданий или на башнях на высоте от 15 до 50 метров. Уровни передачи от любой конкретной базовой станции различны и зависят от количества вызовов и статуса вызывающих абонентов. удаленность от базовой станции. Антенны излучают очень узкий пучок радиоволн, который распространяется почти параллельно земле. Поэтому радиочастотные поля на уровне земли и в районах, обычно доступных для населения, во много раз ниже уровни опасности. Правила будут превышены только в том случае, если человек приблизится на метр или два непосредственно перед антеннами. Пока мобильные телефоны не стали широко использоваться, люди в основном подвергались воздействию радиочастотного излучения. с радио и телестанций. Даже сегодня сами телефонные вышки мало что добавляют к нашему общему воздействию, поскольку мощность сигнала в местах общего доступа обычно такая же или ниже, чем у удаленных радио- и телестанций. Однако пользователь мобильного телефона подвергается воздействию радиочастотных полей, которые намного выше, чем в обычной среде. Мобильные телефоны работают очень близко к голове. Таким образом, вместо того, чтобы рассматривать эффект нагрева в целом тела, необходимо определить распределение поглощенной энергии в голове пользователя. Из сложного компьютерного моделирования и измерений с использованием моделей головок видно, что энергия, поглощаемая мобильным телефоном, не превышает мощности тока. методические рекомендации. Также были высказаны опасения по поводу других так называемых нетепловых эффектов, возникающих в результате воздействия частот мобильных телефонов. К ним относятся предположения о тонком воздействии на клетки, которые могут повлиять на развитие рака. Воздействие на электрически также были выдвинуты гипотезы о возбудимых тканях, которые могут влиять на функцию мозга и нервной ткани. Однако имеющиеся на сегодняшний день общие данные не свидетельствуют о том, что использование мобильных телефонов оказывает какое-либо пагубное воздействие на здоровье человека. Магнитные поля в повседневной жизни: действительно ли они такие сильные? В последние годы национальные органы разных стран провели множество измерений для изучения уровней электромагнитных полей в жилой среде. Ни одно из этих исследований не пришло к выводу, что полевые уровни могут привести к неблагоприятным последствиям для здоровья. последствия. Федеральное ведомство по радиационной безопасности Германии недавно измерило ежедневное воздействие магнитных полей примерно на 2000 человек в различных профессиях и в общественных местах. Все они были оснащены персональными дозиметрами на 24 часа. Измеренное воздействие широко варьировалось, но среднесуточное воздействие составляло 0,10 мкТл. Это значение в тысячу раз ниже стандартного предела в 100 мкТл для населения и в пять тысяч раз ниже предела воздействия 500 мкТл. для рабочих. Кроме того, облучение людей, проживающих в центре городов, показало, что резких различий в облучении между жизнью в сельской местности и жизнью в городе нет. Даже облучение людей, живущих вблизи высоких напряжение на линиях электропередач очень мало отличается от среднего уровня воздействия на население. Ключевые моменты Уровни фонового электромагнитного поля в доме в основном обусловлены средствами передачи и распределения электроэнергии или электрическими приборами. Электроприборы сильно различаются по силе полей, которые они генерируют. Уровни как электрического, так и магнитного поля быстро уменьшаются по мере удаления от приборов. В любом случае поля вокруг бытовых приборов обычно намного ниже ориентировочные пределы. На рабочих местах операторов электрические и магнитные поля телевизоров и экранов компьютеров в сотни тысяч раз ниже нормативного уровня. Микроволновые печи, соответствующие стандартам, не опасны для здоровья. До тех пор, пока закрытый доступ общественности к радиолокационным установкам, радиовещательным антеннам и базовым станциям мобильной связи ограничен, предельные значения воздействия радиочастотных полей не будут превышены. Пользователь мобильного телефона сталкивается с уровнями поля, которые намного выше, чем любые уровни в обычной жизненной среде. Однако даже эти повышенные уровни, по-видимому, не вызывают вредных эффектов. Многие исследования показали, что уровень воздействия электромагнитного поля в жилой среде чрезвычайно низок. Каковы современные стандарты? Стандарты установлены для защиты нашего здоровья и хорошо известны для многих пищевых добавок, концентраций химических веществ в воде или загрязнителей воздуха. Точно так же существуют полевые стандарты, чтобы ограничить чрезмерное воздействие уровней электромагнитного поля, присутствующих в нашей среде. Кто принимает решения по руководящим принципам? Страны устанавливают свои собственные национальные стандарты воздействия электромагнитных полей. Однако большинство этих национальных стандартов опираются на рекомендации, установленные Международной комиссией по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP). Эта неправительственная организация, официально признанная ВОЗ, оценивает научные результаты со всего мира. Основываясь на тщательном обзоре литературы, ICNIRP выпускает рекомендации, в которых рекомендуются пределы воздействия. Эти рекомендации периодически пересматриваются и при необходимости обновляются. Уровни электромагнитного поля сложным образом зависят от частоты. Было бы трудно понять перечисление всех значений в каждом стандарте и на каждой частоте. В таблице ниже приводится сводка рекомендаций по воздействию для трех областей, которые стали предметом общественного беспокойства: электричество в доме, базовые станции мобильной связи и микроволновые печи. В последний раз эти рекомендации обновлялись в апреле 1998 года.0149
	European power frequency		Mobile phone base station frequency		Microwave oven frequency
Frequency	50 Hz	50 Hz	900 MHz	1,8 ГГц	2,45 ГГц
	Электрическое поле (В/м) 69 810025 980 Magnetic field (µT)	Power density (W/m2)	Power density (W/m2)	Power density (W/m2)
Public exposure limits	5 000	100	4. 5	9	10
Occupational exposure limits	10 000	500	22,5	45

ICNIRP, EMF GUIDELINES, AVERLINES

. между некоторыми странами бывшего СССР и странами Запада. С глобализацией торговли и быстрым внедрением телекоммуникаций во всем мире возникла необходимость в универсальных стандартах. Поскольку многие страны бывшего Советского Союза в настоящее время рассматривают возможность введения новых стандартов, ВОЗ недавно выступила с инициативой по согласованию руководящих принципов воздействия во всем мире. Будущие стандарты будут основаны на результатах Международного проекта ВОЗ по электромагнитному полю.

На чем основаны рекомендации?

Важно отметить, что рекомендуемый предел не является точным разграничением между безопасностью и опасностью. Не существует единого уровня, выше которого облучение становится опасным для здоровья; вместо этого потенциальный риск для здоровья человека постепенно увеличивается с более высокими уровнями воздействия. Руководящие принципы указывают, что согласно научным знаниям воздействие электромагнитного поля ниже заданного порога безопасно. Однако из этого автоматически не следует, что воздействие выше данного предела вредно.

Тем не менее, чтобы иметь возможность установить пределы воздействия, научные исследования должны определить пороговый уровень, при котором становятся очевидными первые последствия для здоровья. Поскольку люди не могут быть использованы для экспериментов, руководящие принципы критически полагаются на исследования на животных. Тонкие поведенческие изменения у животных на низких уровнях часто предшествуют более резким изменениям в состоянии здоровья на более высоких уровнях. Ненормальное поведение является очень чувствительным индикатором биологической реакции и было выбрано как наименьшее наблюдаемое неблагоприятное воздействие на здоровье. Руководящие принципы рекомендуют избегать уровней воздействия электромагнитного поля, при которых становятся заметными изменения в поведении.

Этот пороговый уровень поведения не равен рекомендуемому пределу. ICNIRP применяет коэффициент безопасности 10 для определения пределов воздействия на рабочем месте и коэффициент 50 для получения нормативного значения для населения. Поэтому, например, в радиочастотном и микроволновом диапазонах максимальные уровни, которые вы можете испытывать в окружающей среде или в вашем доме, по крайней мере в 50 раз ниже порогового уровня, при котором становятся очевидными первые изменения в поведении животных.

Почему коэффициент безопасности для руководства по профессиональному воздействию ниже, чем для населения?

Население, подвергающееся профессиональному облучению, состоит из взрослых, которые обычно находятся в известных условиях воздействия электромагнитного поля. Эти работники обучены осознавать потенциальный риск и принимать соответствующие меры предосторожности. Напротив, широкая общественность состоит из людей всех возрастов и с разным состоянием здоровья. Во многих случаях они не подозревают о своем воздействии ЭМП. Более того, нельзя ожидать, что отдельные представители населения примут меры предосторожности, чтобы свести к минимуму или избежать воздействия. Это основные соображения для более строгих ограничений воздействия для населения в целом, чем для населения, подвергающегося профессиональному облучению.

Как мы видели ранее, низкочастотные электромагнитные поля индуцируют токи в теле человека (см. Что происходит, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитных полей?). Но различные биохимические реакции внутри самого тела тоже генерируют токи. Клетки или ткани не смогут обнаружить индуцированные токи ниже этого фонового уровня. Таким образом, на низких частотах рекомендации по воздействию гарантируют, что уровень токов, индуцированных электромагнитными полями, ниже уровня естественных токов тела.

Основным эффектом радиочастотной энергии является нагрев тканей. Следовательно, рекомендации по воздействию радиочастотных полей и микроволн установлены для предотвращения последствий для здоровья, вызванных локальным или общим нагревом тела (см. Что происходит, когда вы подвергаетесь воздействию электромагнитных полей?). Соблюдение руководящих принципов гарантирует, что эффекты нагрева будут достаточно малы, чтобы не быть вредными.

Какие рекомендации не могут быть учтены

В настоящее время предположения о потенциальных долгосрочных последствиях для здоровья не могут служить основанием для выпуска руководств или стандартов. Суммируя результаты всех научных исследований, общая масса доказательств не указывает на то, что электромагнитные поля вызывают долгосрочные последствия для здоровья, такие как рак. Национальные и международные органы устанавливают и обновляют стандарты на основе последних научных знаний для защиты от известных последствий для здоровья.

Рекомендации установлены для среднего населения и не могут напрямую учитывать потребности меньшинства потенциально более чувствительных людей. Рекомендации по загрязнению воздуха, например, не основаны на особых потребностях астматиков. Точно так же рекомендации по электромагнитному полю не предназначены для защиты людей от помех, связанных с имплантированными медицинскими электронными устройствами, такими как кардиостимуляторы. Вместо этого следует проконсультироваться о ситуациях воздействия, которых следует избегать, у производителей и у клинициста, имплантирующего устройство.

Каковы типичные максимальные уровни воздействия дома и в окружающей среде?

Некоторая практическая информация поможет вам ознакомиться с приведенными выше международными нормативными значениями. В следующей таблице вы найдете наиболее распространенные источники электромагнитных полей. Все значения являются максимальными уровнями воздействия на общественность — ваше собственное воздействие, вероятно, будет намного ниже. Более подробно об уровнях поля вокруг отдельных электроприборов см. в разделе Типичные уровни воздействия дома и в окружающей среде.

Source	Typical maximum public exposure
	Electric field (V/m)	Magnetic flux density (µT)
Natural fields	200	70 (магнитное поле Земли)
Электропитание (в домах, не близких к ЛЭП)	100	0,2 0159
Mains power (beneath large power lines)	10 000	20
Electric trains and trams	300	50
TV and computer screens (на месте оператора)	10	0,7
	6 Типичное максимальное воздействие на население (Вт/м2)
TV and radio transmitters	0. 1
Mobile phone base stations	0.1
Radars	0.2
Microwave ovens	0.5

Источник: Европейское региональное бюро ВОЗ

Как применяются на практике рекомендации и кто их проверяет?

Ответственность за обследование полей вокруг линий электропередач, базовых станций мобильной связи или любых других источников, доступных для широкой публики, лежит на государственных учреждениях и местных органах власти. Они должны обеспечить соблюдение руководящих принципов.

Производитель электронных устройств несет ответственность за соблюдение стандартных ограничений. Однако, как мы видели выше, природа большинства устройств гарантирует, что излучаемые поля значительно ниже пороговых значений. Кроме того, многие ассоциации потребителей регулярно проводят проверки. В случае каких-либо особых опасений или беспокойства свяжитесь напрямую с производителем или обратитесь в местный орган здравоохранения.

Вредно ли облучение выше нормы?

Совершенно безопасно съесть банку клубничного джема до истечения срока годности, но если вы съедите джем позже, производитель не может гарантировать хорошее качество продуктов питания. Тем не менее, даже через несколько недель или месяцев после истечения срока годности варенье обычно можно есть. Точно так же рекомендации по электромагнитному полю гарантируют, что в пределах заданного предела воздействия не возникнет известных неблагоприятных последствий для здоровья. Большой коэффициент безопасности применяется к уровню, который, как известно, вызывает последствия для здоровья. Таким образом, даже если вы столкнулись с напряженностью поля, в несколько раз превышающей заданное предельное значение, ваше облучение все равно будет в пределах этого безопасного предела.

В повседневных ситуациях большинство людей не сталкиваются с электромагнитными полями, превышающими рекомендуемые пределы. Типичные экспозиции намного ниже этих значений. Однако бывают случаи, когда воздействие на человека может в течение короткого периода времени приближаться или даже превышать нормы. Согласно ICNIRP, радиочастотное и микроволновое воздействие следует усреднять по времени, чтобы учесть кумулятивные эффекты. В руководящих принципах указывается период усреднения по времени, равный шести минутам, и допустимы кратковременные воздействия выше установленных пределов.

Напротив, воздействие низкочастотных электрических и магнитных полей не усредняется по времени в рекомендациях. Чтобы еще больше усложнить ситуацию, в игру вступает еще один фактор, называемый сцеплением. Связь относится к взаимодействию между электрическими и магнитными полями и открытым телом. Это зависит от размера и формы тела, типа ткани и ориентации тела относительно поля зрения. Рекомендации должны быть консервативными: ICNIRP всегда предполагает максимальную связь поля с человеком, подвергшимся воздействию. Таким образом, рекомендуемые пределы обеспечивают максимальную защиту. Например, несмотря на то, что значения магнитного поля для фенов и электробритв превышают рекомендуемые значения, чрезвычайно слабая связь между полем и головкой предотвращает индукцию электрических токов, которые могут превышать рекомендуемые пределы.

Ключевые моменты

• ICNIRP выпускает руководства на основе современных научных знаний. Большинство стран используют эти международные рекомендации для своих национальных стандартов.
• Стандарты для низкочастотных электромагнитных полей гарантируют, что индуцированные электрические токи ниже нормального уровня фоновых токов в организме. Стандарты для радиочастот и микроволн предотвращают последствия для здоровья, вызванные локальным или полным нагревом тела.
• Рекомендации не защищают от возможных помех от электромедицинских устройств.
• Максимальные уровни воздействия в повседневной жизни обычно намного ниже рекомендуемых пределов.
• Из-за большого коэффициента безопасности воздействие выше рекомендуемых пределов не обязательно вредно для здоровья. Кроме того, усреднение по времени для высокочастотных полей и предположение о максимальной связи для низкочастотных полей вводят дополнительный запас прочности.

Какие меры предосторожности соблюдаются?

По мере того как появляется все больше и больше данных исследований, становится все более маловероятным, что воздействие электромагнитных полей представляет серьезную опасность для здоровья, тем не менее, остается некоторая неопределенность. Первоначальная научная дискуссия об интерпретации противоречивых результатов превратилась в социальную, а не только в политическую проблему.

Общественные дебаты об электромагнитных полях сосредоточены на потенциальных вредах электромагнитных полей, но часто игнорируют преимущества, связанные с технологией электромагнитных полей. Без электричества общество остановилось бы. Точно так же радиовещание и телекоммуникации стали простым фактом современной жизни. Анализ баланса между затратами и потенциальными опасностями имеет важное значение.

Охрана здоровья населения

Международные руководства и национальные стандарты безопасности для электромагнитных полей разработаны на основе современных научных знаний, чтобы гарантировать, что поля, с которыми сталкиваются люди, не вредны для здоровья. Чтобы компенсировать неопределенность в знаниях (из-за, например, экспериментальных ошибок, экстраполяции с животных на человека или статистической неопределенности), в пределы воздействия включаются большие коэффициенты безопасности. Руководство регулярно пересматривается и при необходимости обновляется. Было высказано предположение, что принятие дополнительных мер предосторожности для преодоления остающихся неопределенностей может быть полезной политикой, которую следует принять, пока наука совершенствует знания о последствиях для здоровья. Тем не менее, тип и степень выбранной предупредительной политики в решающей степени зависят от убедительности доказательств риска для здоровья, а также от масштаба и характера потенциальных последствий. Предупреждающая реакция должна быть пропорциональна потенциальному риску. Для получения дополнительной информации см. информационный бюллетень ВОЗ о политике предосторожности.

Было разработано несколько политик, призывающих к осторожности, чтобы решить проблемы общественного, профессионального и экологического здоровья и безопасности, связанные с химическими и физическими агентами.

Что делать, пока продолжаются исследования?

Одна из целей Международного проекта EMF — помочь национальным властям сопоставить преимущества использования технологий электромагнитного поля с возможностью обнаружения риска для здоровья. Кроме того, ВОЗ выпустит рекомендации по защитным мерам, если они могут понадобиться. Потребуется несколько лет, чтобы необходимое исследование было завершено, оценено и опубликовано. Тем временем Всемирная организация здравоохранения выпустила ряд рекомендаций:

• Строгое соблюдение существующих национальных или международных стандартов безопасности: такие стандарты, основанные на современных знаниях, разработаны для защиты всех людей с высоким коэффициентом безопасности.
• Простые защитные меры: барьеры вокруг источников сильного электромагнитного поля помогают предотвратить несанкционированный доступ в зоны, где допустимые пределы воздействия могут быть превышены.
• Консультации с местными властями и общественностью при размещении новых линий электропередач или базовых станций мобильной связи: решения о размещении часто требуются с учетом эстетики и общественного мнения. Открытое общение на этапах планирования может помочь добиться общественного понимания и большего признания нового объекта.
• Коммуникация: эффективная система медицинской информации и коммуникации между учеными, правительствами, промышленностью и общественностью может помочь повысить общую осведомленность о программах, связанных с воздействием электромагнитных полей, и уменьшить любое недоверие и опасения.

Для получения дополнительной информации см. Информационные бюллетени ВОЗ по электромагнитным полям и общественному здравоохранению.

 

Есть ли страницы EMF на немецком, итальянском и шведском языках?

Электромагнитные поля и рак — NCI

• Международное агентство по изучению рака. Неионизирующее излучение, Часть 2: Радиочастотные электромагнитные поля. Лион, Франция: МАИР; 2013. Монографии IARC по оценке канцерогенных рисков для человека, том 102.

• Альбом А., Грин А., Хейфец Л. и др. Эпидемиология воздействия радиочастотного облучения на здоровье. Перспективы гигиены окружающей среды 2004 г.; 112 (17): 1741–1754.

  [Реферат PubMed]

• Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения. Рекомендации по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических и магнитных полей (от 1 Гц до 100 кГц). Физика здоровья 2010; 99(6):818–836. дои: 10.1097/HP.0b013e3181f06c86.

   

   

• Schüz J, Mann S. Обсуждение показателей потенциального воздействия для использования в эпидемиологических исследованиях воздействия на человека радиоволн от базовых станций мобильных телефонов. Журнал анализа воздействия и эпидемиологии окружающей среды 2000; 10 (6 ч. 1): 600–605.

  [Реферат PubMed]

• Birks LE, Struchen B, Eeftens M, et al. Пространственная и временная изменчивость индивидуального воздействия радиочастотных электромагнитных полей на детей в Европе. Environment International 2018; 117: 204–214.

  [Реферат PubMed]

• Viel JF, Clerc S, Barrera C, et al. Воздействие радиочастотных полей от базовых станций мобильных телефонов и широковещательных передатчиков в жилых помещениях: опрос населения с использованием персонального измерителя. Медицина труда и окружающей среды 2009; 66 (8): 550–556.

  [Реферат PubMed]

• Фостер К.Р., Молдер Дж.Э. Wi-Fi и здоровье: обзор текущего состояния исследований. Физика здоровья 2013; 105 (6): 561–575.

  [Реферат PubMed]

• АГНИР. 2012. Воздействие на здоровье радиочастотных электромагнитных полей. Отчет Независимой консультативной группы по неионизирующему излучению. В документах Агентства по охране здоровья R, Химические и экологические опасности. RCE 20, Агентство по охране здоровья, Великобритания (ред.).

   

   

   

   

• Фостер К.Р., Телль Р.А. Воздействие радиочастотной энергии от интеллектуального счетчика Trilliant. Физика здоровья 2013; 105 (2): 177–186.

  [Реферат PubMed]

• Lagroye I, Percherancier Y, Juutilainen J, De Gannes FP, Veyret B. Магнитные поля ELF: исследования на животных, механизмы действия. Прогресс в области биофизики и молекулярной биологии 2011; 107(3):369–373.

  [Реферат PubMed]

• Бурман Г.А., Маккормик Д.Л., Финдли Дж.К. и др. Оценка хронической токсичности/онкогенности магнитных полей частотой 60 Гц (частота сети) у крыс F344/N. Токсикологическая патология 1999; 27(3):267–278.

  [Реферат PubMed]

• McCormick DL, Boorman GA, Findlay JC, et al. Оценка хронической токсичности/онкогенности магнитных полей частотой 60 Гц (мощность) у мышей B6C3F1. Toxicologic Pathology 1999;2 7(3):279–285.

  [Реферат PubMed]

• Всемирная организация здравоохранения, Международное агентство по изучению рака. Неионизирующее излучение, Часть 1: Статические и крайне низкочастотные (КНЧ) электрические и магнитные поля. Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека 2002 г.; 80:1–395.

• Альбом И.С., Кардис Э., Грин А. и др. Обзор эпидемиологической литературы по ЭМП и здоровью. Перспективы гигиены окружающей среды 2001; 109 Дополнение 6:911–933.

  [Реферат PubMed]

• Schüz J. Воздействие крайне низкочастотных магнитных полей и риск развития рака у детей: обновление эпидемиологических данных. Успехи биофизики и молекулярной биологии 2011; 107(3):339–342.

  [Реферат PubMed]

• Wertheimer N, Leeper E. Конфигурации электропроводки и детский рак. Американский журнал эпидемиологии 1979; 109(3):273–284.

  [Реферат PubMed]

• Kleinerman RA, Kaune WT, Hatch EE, et al. Дети, живущие вблизи высоковольтных линий электропередач, подвержены повышенному риску острого лимфобластного лейкоза? Американский журнал эпидемиологии 2000; 151 (5): 512–515.

  [Реферат PubMed]

• Кролл М.Э., Суонсон Дж., Винсент Т.Дж., Дрейпер Г.Дж. Детский рак и магнитные поля от высоковольтных линий электропередач в Англии и Уэльсе: исследование случай-контроль. British Journal of Cancer 2010; 103 (7): 1122–1127.

  [Реферат PubMed]

• Wünsch-Filho V, Pelissari DM, Barbieri FE, et al. Воздействие магнитных полей и острый лимфолейкоз у детей в Сан-Паулу, Бразилия. Эпидемиология рака 2011; 35(6):534–539.

  [Реферат PubMed]

• Sermage-Faure C, Demory C, Rudant J, et al. Детский лейкоз вблизи высоковольтных линий электропередач — исследование Geocap, 2002–2007 гг. Британский журнал рака 2013; 108 (9): 1899–1906.

  [Реферат PubMed]

• Кабуто М., Нитта Х., Ямамото С. и др. Лейкемия у детей и магнитные поля в Японии: исследование случай-контроль детской лейкемии и магнитных полей промышленной частоты в жилых домах в Японии. Международный журнал рака 2006 г.; 119(3):643–650.

  [Реферат PubMed]

• Linet MS, Hatch EE, Kleinerman RA, et al. Бытовое воздействие магнитных полей и острый лимфобластный лейкоз у детей. Медицинский журнал Новой Англии 1997; 337(1):1–7.

  [Реферат PubMed]

• Хейфец Л. , Альбом А., Креспи С.М. и др. Объединенный анализ крайне низкочастотных магнитных полей и опухолей головного мозга у детей. Американский журнал эпидемиологии 2010; 172 (7): 752–761.

  [Реферат PubMed]

• Мезей Г., Гадаллах М., Хейфец Л. Воздействие магнитного поля в жилых помещениях и рак головного мозга у детей: метаанализ. Эпидемиология 2008; 19(3):424–430.

  [Реферат PubMed]

• Ли М., Скело Г., Метайер С. и др. Воздействие электрических контактных токов и риск детской лейкемии. Радиационные исследования 2011; 175 (3): 390–396.

  [Реферат PubMed]

• Ahlbom A, Day N, Feychting M, et al. Объединенный анализ магнитных полей и детской лейкемии. Британский журнал рака 2000; 83 (5): 692–698.

  [Реферат PubMed]

• Гренландия С., Шеппард А.Р., Кауне В. Т., Пул С., Келш М.А. Объединенный анализ магнитных полей, проводных кодов и детской лейкемии. Исследовательская группа по детской лейкемии-ЭМП. Эпидемиология 2000; 11(6):624–634.

  [Реферат PubMed]

• Хейфец Л., Альбом А., Креспи С.М. и др. Объединенный анализ недавних исследований магнитных полей и детской лейкемии. British Journal of Cancer 2010; 103 (7): 1128–1135.

  [Реферат PubMed]

• Hatch EE, Linet MS, Kleinerman RA, et al. Связь острого лимфобластного лейкоза у детей с использованием электроприборов во время беременности и в детстве. Эпидемиология 1998; 9(3):234–245.

  [Реферат PubMed]

• Финдли Р.П., Димбилоу П.Дж. SAR в воксельном фантоме ребенка от воздействия беспроводных компьютерных сетей (Wi-Fi). Физика в медицине и биологии 2010; 55(15):N405-11.

  [Реферат PubMed]

• Пейман А. , Халид М., Кальдерон С. и др. Оценка воздействия электромагнитных полей от беспроводных компьютерных сетей (wi-fi) в школах; Результаты лабораторных измерений. Физика здоровья 2011; 100 (6): 594–612.

  [Реферат PubMed]

• Общественное здравоохранение Англии. Беспроводные сети (wi-fi): радиоволны и здоровье. Руководство. Опубликовано 1 ноября 2013 г. Доступно по адресу https://www.gov.uk/government/publications/wireless-networks-wi-fi-radio-waves-and-health/wi-fi-radio-waves-and-health. (по состоянию на 4 марта 2016 г.)

• Ха М., Им Х., Ли М. и др. Воздействие радиочастотного излучения от АМ-радиопередатчиков, детская лейкемия и рак головного мозга. Американский журнал эпидемиологии 2007 г.; 166 (3): 270–279.

  [Реферат PubMed]

• Мерцених Х., Шмидель С., Беннак С. и др. Детский лейкоз в связи с радиочастотными электромагнитными полями в непосредственной близости от передатчиков теле- и радиовещания. Американский журнал эпидемиологии 2008 г.; 168 (10): 1169–1178.

  [Реферат PubMed]

• Эллиотт П., Толедано М.Б., Беннет Дж. и др. Базовые станции мобильных телефонов и рак в раннем детстве: исследование «случай-контроль». Британский медицинский журнал 2010; 340:с3077.

  [Реферат PubMed]

• Инфанте-Ривард С., Мертвец Дж. Э. Профессиональное воздействие магнитных полей крайне низкой частоты на мать во время беременности и детской лейкемии. Эпидемиология 2003; 14(4):437–441.

  [Реферат PubMed]

• Hug K, Grize L, Seidler A, Kaatsch P, Schüz J. Родительское профессиональное воздействие крайне низкочастотных магнитных полей и детский рак: немецкое исследование случай-контроль. Американский журнал эпидемиологии 2010; 171 (1): 27–35.

  [Реферат PubMed]

• Свендсен А. Л., Вайхкопф Т., Каатш П., Шюц Дж. Воздействие магнитных полей и выживаемость после постановки диагноза детской лейкемии: немецкое когортное исследование. Эпидемиология рака, биомаркеры и профилактика 2007; 16(6):1167–1171.

  [Реферат PubMed]

• Foliart DE, Pollock BH, Mezei G, et al. Воздействие магнитного поля и долгосрочная выживаемость среди детей с лейкемией. British Journal of Cancer 2006; 94(1):161–164.

  [Реферат PubMed]

• Foliart DE, Mezei G, Iriye R, et al. Воздействие магнитного поля и прогностические факторы при детской лейкемии. Биоэлектромагнетизм 2007; 28(1):69–71.

  [Реферат PubMed]

• Schüz J, Grell K, Kinsey S, et al. Чрезвычайно низкочастотные магнитные поля и выживаемость при остром лимфобластном лейкозе у детей: международное последующее исследование. Журнал рака крови 2012 г. ; 2:e98.

  [Реферат PubMed]

• Schoenfeld ER, O’Leary ES, Henderson K, et al. Электромагнитные поля и рак молочной железы на Лонг-Айленде: исследование случай-контроль. Американский журнал эпидемиологии 2003; 158 (1): 47–58.

  [Реферат PubMed]

• Лондон С.Дж., Погода Дж.М., Хванг К.Л. и др. Воздействие магнитного поля в жилых помещениях и риск рака молочной железы: вложенное исследование случай-контроль в многоэтнической когорте в округе Лос-Анджелес, Калифорния. Американский журнал эпидемиологии 2003; 158 (10): 969–980.

  [Реферат PubMed]

• Дэвис С., Мирик Д.К., Стивенс Р.Г. Жилые магнитные поля и риск рака молочной железы. Американский журнал эпидемиологии 2002; 155 (5): 446–454.

  [Реферат PubMed]

• Kabat GC, O’Leary ES, Schoenfeld ER, et al. Использование электрического одеяла и рак молочной железы на Лонг-Айленде. Эпидемиология 2003; 14(5):514–520.

  [Реферат PubMed]

• Клюкине Дж., Тайнс Т., Андерсен А. Бытовое и профессиональное воздействие магнитных полей частотой 50 Гц и рак молочной железы у женщин: популяционное исследование. Американский журнал эпидемиологии 2004; 159 (9): 852–861.

  [Реферат PubMed]

• Tynes T, Haldorsen T. Бытовое и профессиональное воздействие магнитных полей частотой 50 Гц и гематологические раковые заболевания в Норвегии. Причины рака и борьба с ним 2003; 14(8):715–720.

  [Реферат PubMed]

• Лабреш Ф., Голдберг М.С., Валуа М.Ф. и др. Профессиональное воздействие магнитных полей крайне низкой частоты и постменопаузальный рак молочной железы. Американский журнал промышленной медицины 2003; 44(6):643–652.

  [Реферат PubMed]

• Willett EV, McKinney PA, Fear NT, Cartwright RA, Roman E. Профессиональное воздействие электромагнитных полей и острая лейкемия: анализ исследования случай-контроль. Медицина труда и окружающей среды 2003; 60 (8): 577–583.

  [Реферат PubMed]

• Coble JB, Dosemeci M, Stewart PA, et al. Профессиональное воздействие магнитных полей и риск опухолей головного мозга. Нейроонкология 2009; 11(3):242–249.

  [Реферат PubMed]

• Ли В., Рэй Р.М., Томас Д.Б. и др. Профессиональное воздействие магнитных полей и рак молочной железы среди работниц текстильной промышленности в Шанхае, Китай. Американский журнал эпидемиологии 2013 г.; 178 (7): 1038–1045.

  [Реферат PubMed]

• Groves FD, Page WF, Gridley G, et al. Рак у военно-морских техников Корейской войны: исследование смертности через 40 лет. Американский журнал эпидемиологии 2002; 155 (9): 810–818.

  [Реферат PubMed]

• Грейсон Дж. К. Радиационное воздействие, социально-экономический статус и риск опухоли головного мозга в ВВС США: вложенное исследование случай-контроль. Американский журнал эпидемиологии 1996 г.; 143(5):480–486.

  [Реферат PubMed]

• Томас Т.Л., Столли П.Д., Стемхаген А. и др. Риск смертности от опухоли головного мозга среди мужчин, работающих в сфере электротехники и электроники: исследование случай-контроль. Журнал Национального института рака 1987 г .; 79(2): 233–238.

  [Реферат PubMed]

• Армстронг Б., Терио Г., Генель П. и др. Связь между воздействием импульсных электромагнитных полей и раком у работников электроэнергетики в Квебеке, Канаде и Франции. Американский журнал эпидемиологии, 1994 г.; 140 (9): 805–820.

  [Реферат PubMed]

• Морган Р.В., Келш М.А., Чжао К. и др. Радиочастотное воздействие и смертность от рака головного мозга и лимфатической/кроветворной систем. Эпидемиология 2000: 11(12):118–127.

  [Реферат PubMed]

• Гао Х., Аресу М., Верно А.С. и др. Личное использование радио и риск рака среди 48 518 британских полицейских и сотрудников из исследования мониторинга здоровья Airwave. British Journal of Cancer 2019; 120(3):375–378.

  [Реферат PubMed]

• Вила Дж., Тернер М.С., Грасия-Лаведан Э. и др. Профессиональное воздействие высокочастотных электромагнитных полей и риск опухоли головного мозга в исследовании INTEROCC: индивидуальный подход к оценке. Environment International 2018: 119: 353–365.

  [Реферат PubMed]

• СЦЕНИГР. 2015. Научный комитет по возникающим и вновь выявленным рискам для здоровья: потенциальное воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на здоровье: http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/emerging/docs/scenihr_o_041.pdf, по состоянию на 15 августа, 2015.

«Гудение» волн человеческого мозга реагирует на изменения в магнитном поле

Существа, от мигрирующих угрей и других видов рыб до насекомых и птиц, используют магнитное поле Земли для навигации, иногда на многие тысячи миль. Но до сих пор доказательств существования такого магнетического чувства у людей было мало. Теперь исследования показывают, что некоторые люди действительно воспринимают магнитные поля, хотя и бессознательно. В ответ на изменяющееся магнитное поле, так называемые альфа-мозговые волны, фоновый «гул» мозга у людей-добровольцев затихал, сообщили ученые вчера (18 марта) в eNeuro .

«Это первое очень четкое и убедительное доказательство способности человека обнаруживать и преобразовывать магнитное поле Земли», — говорит Эрик Варрант, нейроэтолог из Лундского университета в Швеции, который не участвовал в работе. «Это чрезвычайно тщательно контролируется», — отмечает Уоррант, поскольку авторы методично отслеживали смешанные эффекты и потенциальные источники артефактов.

В прошлом исследователи…

В новом исследовании ученые из Калифорнийского технологического института и их сотрудники вышли за рамки изучения поведения, используя ЭЭГ для наблюдения за реакцией мозга на изменение магнитного поля. Исследователи построили куб, который экранировал нежелательное электромагнитное излучение. Там участники исследования сидели одни в темноте и тишине в течение часа, надев ЭЭГ-шапочки, которые позволяли ученым подслушивать их мозг, когда они манипулировали магнитным полем в кубе.

Экспериментальные условия имитируют то, как человек обычно испытывает магнитное поле Земли, говорит Исаак Хилберн, исследователь Калифорнийского технологического института и один из авторов статьи. Лабораторное поле по силе было похоже на земное, и исследователи медленно перемещали его, чтобы смоделировать, как поле будет меняться при повороте головы.

«Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой конкретной газете мы говорим, что не потеряли ее».

— Джозеф Киршвинк, Калифорнийский технологический институт

Для некоторых паттернов движения магнитного поля исследователи заметили провал в амплитуде колебаний альфа-диапазона мозга их участников, или альфа-волн, которые имеют частоту примерно от 8 до 13. герц. Альфа-волны присутствуют всегда, но более выражены в состоянии покоя. «Вы можете думать об [альфа-волнах] как о мере того, насколько популяция нейронов в человеческом мозге вовлечена или не вовлечена в выполнение задач», — объясняет Хилберн.

Когда поле было ориентировано вниз и вращалось против часовой стрелки, ученые наблюдали значительное уменьшение амплитуды альфа-волн, когда они объединили данные от 26 субъектов для анализа. У некоторых людей амплитуда ритма их мозга падала на 60 процентов в течение сотен миллисекунд, прежде чем вернуться к норме. «Я был просто потрясен. Я не думал, что мы когда-нибудь найдем что-то настолько четкое, поддающееся количественной оценке и воспроизводимое», — говорит Хилберн, который признает, что в начале проекта он был несколько скептичен.

Соавтор исследования Джозеф Киршвинк, геобиолог из Калифорнийского технологического института, интерпретирует падение альфа-волн как то, что мозг «сходит с ума», осознав, что магнитное поле сдвинулось, а тело — нет. Но не все условия вызвали изменения.

Когда исследователи перемещали поле, когда оно было ориентировано вверх — в противоположную ориентацию, соответствующую северному полушарию, где проводились эксперименты, — они не наблюдали падения альфа-волн. Они также не видели ответа, когда поле было направлено вниз и вращалось по часовой стрелке. «Мы не знаем, почему это так», — говорит Винкльхофер, но отмечает, что, поскольку это движение не вызывает сдвига мозговых волн, как его противоположность, «вряд ли оно представляет собой артефакт», созданный электроникой.

Схема экспериментальной камеры (вверху) показывает, как доброволец садится и подвергается воздействию приложенного магнитного поля. Участник носит шапочку ЭЭГ, чтобы контролировать реакцию мозга (пример внизу). Глубокий синий цвет отражает сильное изменение активности альфа-волн, тогда как зеленый и желтый цвета — менее сильные изменения, что было обнаружено с помощью 64 электродов, расположенных поперек головы.

WANG, ET AL., ENEURO

«Смысл есть, — говорит Киршвинк. Вопрос в том, как это работает? «Для этого необходимы рецепторные клетки, скорее всего, с небольшими кристаллами магнетита, которые передают эту информацию в мозг», — говорит он. По словам авторов, поскольку полярность поля имела значение, результаты исключают другие механизмы, такие как электрическая индукция или так называемый квантовый компас, с помощью которых молекулы, возбуждаемые светом, взаимодействуют с магнитным полем Земли.

См. «Восприятие животных».

Это имеет смысл, поскольку магнитные сенсорные системы, по-видимому, есть практически у всех организмов, говорит Киршвинк. «Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой конкретной газете мы говорим, что не потеряли ее».

И, возможно, сегодня есть культуры, в которых люди не полностью утратили связь с магнето-чувством. И Винкльхофер, и Киршвинк указывают на аборигенов Австралии, которые известны своей способностью ориентироваться в пустыне и чей язык ссылается на стороны света (север, юг, восток и запад), а не на относительные (направо, налево, вперед и назад). ). «Было бы очень интересно, если бы эти культуры обладали магнетическим смыслом, который не был бы так глубоко спрятан», — говорит Винкльхофер, который в прошлом сотрудничал с Киршвинком.

Авторы признают, что их результаты будут спорными, особенно в области неврологии. Но именно поэтому другие независимые группы должны попытаться повторить их результаты, говорят они.

Чтобы избежать случайного выбора результатов, ученые автоматизировали рабочий процесс анализа данных. В качестве контроля ученые использовали фиктивные воздействия, в которых отсутствовало приложенное магнитное поле, но при этом электричество пропускалось через катушки, которые обычно генерируют поле, чтобы создавать любое тепло или шум, которые катушки обычно производят. Эти элементы управления не вызвали значительных изменений в альфа-волнах участников. «Что касается экспериментальной парадигмы, то это демонстрация строгости и экспериментальной ясности», — говорит Уоррант.

Более того, Киршвинк и его коллеги говорят, что они уже воспроизвели эффекты зондирования поля посредством аналогичных тестов с добровольцами в Японии и сообщат об этом в будущей статье. Сейчас команда ищет контрольные поведенческие признаки, например, рефлекторные движения глаз, которые могут еще больше подтвердить, что люди чувствуют магнитное поле. «Если мы сможем найти что-то в этом роде, это, вероятно, выведет человеческую магниторецепцию на совершенно другой уровень», — говорит Конни Ван, один из авторов статьи и аспирант Калифорнийского технологического института в лаборатории Шинсуке Симодзе.

Предстоит еще много работы, чтобы исследовать магнитное чувство и выяснить его биологию. «Мне кажется, что это только верхушка айсберга», — говорит Киршвинк. Но его смысл в том, что «мозг развивался более полумиллиарда лет, чтобы извлекать информацию из магнитного поля, как и любая другая сенсорная система».

С.Х. Ван и др., «Преобразование геомагнитного поля, о чем свидетельствует активность альфа-диапазона в человеческом мозгу», eNeuro , doi: 10.1523/eneuro.0483-18.2019, 2019.

Фазовый измерение интенсивности электрического поля

На этой странице

AbstractIntroductionResressuls и DevisionClusionRevision. тело человека путем приложения слабого электрического поля на радиочастоте (РЧ). Низкая радиочастотная мощность подается на небольшую антенну, и аналогичная антенна, расположенная на расстоянии 15–50 см, измеряет напряженность электрического поля. Хотя разрешающая способность метода низкая, он прост, безопасен, рентабелен и может использоваться для биомедицинских приложений. Одна из технических проблем, предложенных авторами в предыдущих исследованиях, заключалась в том, что картина сигнала, полученная при измерении человеческого тела, существенно отличалась от той, что была получена от фантома. Чтобы проследить причины такого различия, была повышена точность фазовых измерений. В этой статье описывается новая экспериментальная система, которая может измерять фазу и амплитуду сигнала, и приводятся результаты экспериментов по измерению человеческого тела и фантома. Результаты были проанализированы, а затем обсуждены с точки зрения их вклада в измерение фазы.

1. Введение

Авторы разрабатывают методику проведения измерений внутри тела человека путем приложения слабого электрического поля на радиочастоте (РЧ), обычно 1–60 МГц [1, 2].

Технологические достижения привели к развитию диагностических методов высокого уровня, включая рентгеновскую компьютерную томографию (рентгеновскую КТ), магнитно-резонансную томографию (МРТ) и позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), которые внесли большой вклад в развитие медицины. забота и благополучие. Однако такой уход высокого уровня и крупномасштабное медицинское оборудование ложатся финансовым бременем на налогоплательщиков в большинстве развитых стран. Более того, из-за этих затрат люди в развивающихся странах редко получают пользу от этих диагностических методов высокого уровня. С этой точки зрения ожидается создание простого и удобного в использовании оборудования, использующего электрический импеданс и магнитную индукцию [3–6]. Авторы начали применять метод радиоизображения, первоначально использовавшийся при геологической съемке (РИС), для измерения тела человека [2, 7, 8]. Позже развитая методика была классифицирована как метод электрического поля [9]., 10].

Существует несколько исследований биомедицинских измерений с использованием электромагнитных волн. Одним из примеров является микроволновая томография. Основной принцип их проектов аналогичен нашему предложению. Для получения более высокого разрешения менее 1 см были реализованы импульсные сигналы и несколько антенн для передачи и приема [11–14]. Поскольку затухание в теле человека в диапазоне микроволновых частот значительно, электромагнитная темная комната необходима для предотвращения интерференции электромагнитных волн по непрямым путям, а также для подавления излучения микроволн во внешнюю среду.

Метод авторов прост, безопасен и экономичен и приводит к достижению двух целей. Одним из них является расширение существующей экспериментальной системы, которая может быть применена к медицинским обследованиям, таким как компьютерная томография брюшного жира.

Еще одной целью являются небольшие системы, которые можно использовать в качестве носимых датчиков или устанавливать дома, например датчики объема мочи и датчики обезвоживания, для обеспечения благополучия и здравоохранения.

На рис. 1 показан общий вид разработанной системы. Часть человеческого тела сканировали слабым электрическим полем на радиочастоте (РЧ), а измеренные сигналы анализировали для получения диэлектрической проницаемости, соответствующей распределению влаги внутри тела.

В предыдущих исследованиях были проведены эксперименты для определения основных характеристик метода. Для подтверждения экспериментальных результатов система измерения была численно смоделирована с использованием метода конечных разностей во временной области (FDTD) [15–19]. Одна из технических проблем, предложенных этими предыдущими исследованиями, заключалась в том, что при измерении человеческого тела картина напряженности электрического поля отличалась от таковой у фантома [1, 17].

Когда система сканировала фантом, акриловый резервуар для воды, наполненный водой, напряженность электрического поля на приемной антенне увеличивалась из-за высокой относительной диэлектрической проницаемости воды, которая составляла примерно 70. Напротив, ткани человеческого тела имеют различные диэлектрических проницаемостей. Диэлектрическая проницаемость тканей, содержащих много влаги, например мышц и внутренних органов, не уступает диэлектрической проницаемости воды при комнатной температуре и давлении [20]. Поэтому в качестве среды фантома использовалась вода, чтобы имитировать часть человеческого тела, содержащую много влаги.

Однако, когда система сканировала живое человеческое тело, напряженность электрического поля уменьшилась. Это было вызвано утечкой радиочастотного тока через тело человека, которое имело гораздо большие размеры и гораздо более плотное электростатическое соединение с электрическим заземлением, чем фантом. Экспериментально было подтверждено, что измерение уровня сигнала представляет собой простое вычитание потерь из приращения, вызванного утечкой тока и диэлектрической проницаемостью соответственно [17]. Поскольку преобладало затухание сигнала из-за утечки тока, влияние диэлектрической проницаемости человеческого тела было скрыто в данных измерений. Улучшение возможности измерения фазы напряженности электрического поля помогло бы отличить влияние диэлектрической проницаемости от затухания сигнала, вызванного утечкой тока.

В этой статье описывается новая экспериментальная система, которая может измерять фазу и амплитуду сигнала. Сообщается также об экспериментах, в которых система измеряла человеческое тело и фантом. Результаты были проанализированы и обсуждены с точки зрения их вклада в измерение фазы.

2. Метод

2.1. Экспериментальная система

На рис. 2 показана блок-схема экспериментальной системы. Система состояла из передающей (TX) и приемной (RX) подсистем. Обе подсистемы имели программно-определяемое радио (SDR), усилитель, ВЧ-преобразователь и антенну.

SDR представляет собой систему радиосвязи с минимальным аппаратным обеспечением, а большинство функций реализуется с помощью компьютерного программного обеспечения [21, 22]. Экспериментальная система имела два аппаратных периферийных устройства, Ettus Research USRP N200 и USRP2, для передачи и приема соответственно [23]. Каждое периферийное устройство имело высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Они отправляли и получали цифровые потоковые данные на персональные компьютеры (ПК) и с них через гигабитные интерфейсы Ethernet. GNU Radio, программное обеспечение SDR с открытым исходным кодом, было установлено на ПК и оптимизировано для периферийных устройств SDR серии USRP [24].

Подсистема RX была такой же, как и в предыдущей экспериментальной системе [22], за исключением того, что опорный тактовый сигнал питался от внешнего генератора базовой частоты вместо внутреннего тактового генератора. Приемная антенна генерировала сигнал в соответствии с напряженностью электрического поля, и этот сигнал подавался на USRP2 как через ВЧ-преобразователь, так и через усилитель. Принятый сигнал фильтровался и сохранялся на компьютере (ПК1) программой SDR. Серия USRP N200 была преемницей серии USRP2, и обе серии имеют одинаковые базовые характеристики и функции. ПК1 и ПК2 были настольными компьютерами с процессорами Intel Core i7.

Предыдущая подсистема TX состояла из генератора с батарейным питанием и антенны для упрощения системы [25]. Новая система добавила еще одну SDR (SDR2) к подсистеме TX, как показано на рисунке 2. SDR2 может генерировать непрерывную волну (CW) на определенной частоте. В эксперименте, описанном в этой статье, использовалась только непрерывная частота 48 МГц. Выходной сигнал SDR усиливался внешним усилителем, и примерно 10 мВт ВЧ-мощности подавалось на передающую антенну. Опорный такт USRP2 обеспечивался тем же генератором базовой частоты, что и подсистема RX.

Поскольку два периферийных устройства SDR (USRP2 и USRP N200) имели одинаковые эталонные часы, их внутренние генераторы синхронизировались по фазе. Если бы частоты передачи и приема были установлены на одну и ту же частоту, RX SDR мог бы измерять не только амплитуду сигнала, передаваемого TX SDR, но и фазу сигнала. Это было большим преимуществом новой системы по сравнению с предыдущей системой.

На рис. 3 показаны антенны, использовавшиеся в эксперименте. Они были изготовлены из тонких медных пластин размером 30 мм ² . Две пластины были установлены параллельно на расстоянии 40 мм друг от друга. Антенны одного типа были установлены на расстоянии 400 мм друг от друга и использовались как для передачи, так и для приема. Поскольку антенны и ВЧ-преобразователи были оптимизированы для создания и обнаружения электрических полей, излучение электромагнитных волн от передающей антенны было очень слабым. Железобетонные стены и потолки здания смогли предотвратить выброс наружу.

2.1.1. Эксперимент 1

На рис. 4 показана конфигурация измерения резервуара для воды. Акриловый резервуар для воды, наполненный водой, использовался в качестве фантома для имитации части человеческого тела. Внутренние размеры резервуара для воды составляли 20 (Ш) × 60 (Г) × 250 (В)  мм, и резервуар был заполнен водой комнатной температуры. Относительная диэлектрическая проницаемость воды при комнатной температуре и давлении составляет примерно 70, что выше, чем у некоторых органов человека, таких как мышцы и внутренние органы [20]. Относительная диэлектрическая проницаемость акрила равнялась приблизительно 4, а толщина стенок бака составляла 5 мм. Влияние стен на электрическое поле было незначительным.

Размеры резервуара для воды были намного меньше человеческого тела. Экспериментами и моделированием в наших предыдущих исследованиях было подтверждено, что добавление и вычитание диэлектрического материала в измеряемом пространстве работает [2, 26]. Изменяя положение емкости с водой, измеряли изменения напряженности электрического поля. Суммирование определенных областей измерения было эквивалентно результату большого фантома, который был таким же большим, как измеренная область маленького фантома. Кроме того, в небольшом резервуаре было удобно оценивать влияние определенной области на результат измерения или чувствительность.

Резервуар для воды был поставлен на акриловый стол с приводом от двигателя. Резервуар для воды переместился на 650 мм по прямой линии, перпендикулярной осевой линии передающей и приемной антенн. Сила сигнала измерялась непрерывно, пока цистерна с водой двигалась. Измерение повторяли 10 раз для каждой линии.

2.1.2. Эксперимент 2

На рис. 1 показан обзор эксперимента 2. Был измерен живот здорового мужчины 54 лет, ростом 168 см и весом 61,5 кг. Подвижный стол переместился прямо на 650 мм для одномерного сканирования брюшной полости субъекта с помощью пары антенн. Испытуемый неподвижно стоял на столе лицом перпендикулярно направлению движения, так что измерялась одномерная задняя проекция живота. Были выполнены как прямые, так и обратные измерения. Измерение заняло примерно две минуты. Авторы планируют измерить объект с 16 направлений для построения двухмерного изображения. Измерение занимает около 30 минут. Предварительным экспериментом было подтверждено, что 30 минут — это предел, за который нормальный взрослый может спокойно стоять на движущемся столе. По этой причине объект был измерен только дважды за две минуты.

3. Результаты и обсуждение

На рис. 5 показаны выходные данные SDR за период 40  мс, где (a) SDR TX и RX использовали независимые внутренние опорные часы и (b) SDR TX и RX использовали одни и те же опорные часы, соответственно. RX SDR предоставляет данные, которые содержат информацию о фазе сигнала во временной области, а также об амплитуде [21]. Данные хранились и обрабатывались компьютерами в виде комплексного числа.

На рис. 5(a) показаны принятые сигналы, когда SDR TX и RX были соединены друг с другом коаксиальным кабелем. Оба сигнала представляли собой синусоидальные волны с небольшим уровнем гармоник. Исходя из рисунка, базовая частота волн была рассчитана как 103 Гц или 2,14 ppm основной частоты, 48 МГц.

На рис. 5(b) показана часть принятого сигнала в эксперименте 1. Сигналы были постоянными с небольшим уровнем случайного шума. Поскольку основная частота сигналов составляла 0 Гц, было подтверждено, что SDR TX и RX синхронизированы. Когда SDR были синхронизированы, разность фаз между TX и RX вычислялась по формуле где и были подписаны амплитуды сигналов и соответственно.

На рис. 6 показаны соотношения между напряженностями и фазами электрического поля в зависимости от положения резервуара с водой и тела живого человека. Каждая напряженность электрического поля была стандартизирована соответствующим значением начальной точки или . Напряженность электрического поля резервуара с водой и брюшной полости была усреднена по 10 и 2 измерениям соответственно. Характер изменения сигнала соответствовал результатам предыдущих экспериментов [1, 22].

Как показано на рис. 6, при измерении воды напряженность электрического поля постепенно увеличивалась и образовывала широкий пик. После пика напряженность электрического поля симметрично уменьшалась. Толщина воды в баке всего 20 мм; однако юбка измеренных данных достигала 200 мм. Поскольку изменения сигнала, вызванные диэлектрической проницаемостью воды, были постоянными и воспроизводимыми, данные можно было использовать для построения обратных фильтров для измеренных данных [27–30].

Как показано на том же рисунке, картина напряженности электрического поля для живого человеческого тела была более сложной, чем у фантома. Интенсивность электрического поля резко уменьшилась до 55% от напряженности в начальной точке, а затем увеличилась до небольшого пика, достигающего 65%. После снижения напряженности электрического поля до второй впадины она увеличивалась до начального уровня. Изменения сигнала были почти симметричными. Ширина живота испытуемого достигала 330 мм; однако на напряженность электрического поля влияло живое тело на протяжении 650 мм, общей длины движения стола. В случае измерения живого тела доминирующим было ослабление напряженности электрического поля, которое было вызвано протеканием тока на виртуальную землю через тело человека и имело большие размеры и статическую индукцию на землю, чем резервуар с водой [17]. ].

Цель исследования состояла в том, чтобы получить ключ к извлечению увеличения сигнала, вызванного диэлектрической проницаемостью, из ослабления, вызванного током тела. Следовательно, экспериментальная система была модернизирована.

На рисунках 7(a) и 7(b) показаны фазовые изменения измеренных сигналов, которые были рассчитаны по данным измерений резервуара с водой и живота человека соответственно, а также напряженности электрического поля, перерисованные по данным на рисунке 6. Хотя фазы были предоставлены, действующая система не могла получить абсолютную привязку фазы сигналов. Поэтому сигнал, полученный, когда подвижный стол находился в начальной точке, был определен как опорный для измерения. Фазы на рисунках представляют различия между соответствующими эталонными фазами.

На рис. 7(а) фаза уменьшилась по сравнению с исходной точкой и достигла −1 градуса, где  мм. В этот момент фаза резко возрастала вместе с напряженностью электрического поля и восстанавливалась до исходного значения в центре траектории подвижного стола. Однако положения пиков напряженности электрического поля и фазы находились на расстоянии 6  мм друг от друга. После пиков оба значения уменьшились до своих предыдущих минимальных значений. Фаза вновь восстановилась и вернулась примерно к исходному значению.

Фазовая ось на рисунке была увеличена для облегчения понимания характеристик; однако диапазон фазы был не более от нуля до -1 градуса. Напряженность электрического поля увеличилась на 10% в пике.

Измерение проводилось в ближней зоне передающей и приемной антенн. Диэлектрический материал, такой как вода или человеческое тело, вызывал неравномерность электрического поля. В результате напряженность электрического поля на приемной антенне увеличивалась или уменьшалась. Авторы также подтвердили этот эффект моделированием FDTD [15].

При измерении тела человека данным методом напряженность электрического поля на приемной антенне была ослаблена под действием тока утечки, который стекал на землю из окружающей среды. Этот эффект наблюдался в упрощенном эксперименте [17]. Связь между человеческим телом и землей окружающей среды не моделировалась, поэтому поведение тока не моделировалось.

Фазовые изменения электрического поля на рисунках 7(а) и 7(б) не были значительными по сравнению с изменениями напряженности электрического поля. Более того, фаза и соответствующая интенсивность были взаимозависимы. Сама фаза не позволяла абстрагировать эффекты диэлектрической проницаемости от потерь, вызванных током тела.

Экспериментальная система была модернизирована, и функция измерения фазы была проверена экспериментально. Примечательно, что фазовые картины напряженности электрического поля и фаза живого тела отличались от таковых у фантома, а также амплитуда напряженности электрического поля.

Однако отличить потери, вызванные током тела, от увеличения напряженности электрического поля за счет диэлектрической проницаемости влаги, используя сами предоставленные данные, было затруднительно. Фаза была важна, но недостаточна для их различения.

Использование нескольких частот может помочь отличить влияние диэлектрической проницаемости от потерь тока. Модернизированная система может измерять амплитуду и фазу в диапазоне от 1 до 60 МГц, но для каждой частоты измерения должны быть построены и настроены оптимальные антенные системы для частот измерения [17].

Фаза начала изменяться в первой точке измерения. Следовательно, также может возникнуть необходимость в увеличении пути перемещения подвижного стола путем модернизации системы измерения. Моделирование всей экспериментальной комнаты, включая тело субъекта, с помощью крупномасштабного коммерческого пакета симулятора FDTD также должно быть эффективным для исследования тока тела.

4. Заключение

Внедрена новая экспериментальная система, позволяющая измерять фазу и амплитуду напряженности электрического поля. С помощью системы были выполнены основные измерения с использованием резервуара с водой и живого человеческого тела. Фазы на радиочастоте 48 МГц были подтверждены результатами измерений как правильно измеренные. Поскольку использовалась SDR с программным обеспечением, разработанным в рамках проекта с открытым исходным кодом, система проста и экономична.

Фаза измеренного сигнала была важной информацией для того, чтобы отличить усиление сигнала из-за диэлектрической проницаемости влаги от снижения сигнала из-за потерь тока. Однако фазы и амплитуды были взаимозависимыми. Поэтому необходима разработка дополнительного метода, например, использование нескольких антенн и широкого диапазона частот.

Ссылки

1. И. Хиеда и К. С. Нам, «Измерение электрического поля для биомедицинских приложений — характеристики необработанных данных измерений», в Трудах Международной конференции по биомедицинской инженерии и биотехнологии , стр. 789–792, IEEE Computer Society, 2012.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

2. И. Хиеда и К. С. Нам, «Построение 2D-изображения из отклика низкого разрешения нового неинвазивного измерения для медицинского применения», Журнал ETRI , том. 27, нет. 4, pp. 385–393, 2005.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

3. JG Webster, Ed., Электроимпедансная томография , Adam Hilger, New York, NY, USA, 1905.

   .

   S. Grimnes and O.G. Martinsen, Bioimpedance and Bioelectricity Basics , Academic Press, London, UK, 2000.

4. H. Scharfetter, H.K. измерения в биологических тканях» Физиологические измерения , vol. 22, нет. 1, стр. 131–146, 2001.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. Корженевский А. , Черепенин В., Сапецкий С. Магнитно-индукционная томография: экспериментальная реализация // Physiological Measurement , vol. 21, нет. 1, стр. 89–94, 2000.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

6. Г. Роджерс, Л. Брандт, Дж. Янг и Дж. Кот, «Изучение эффекта диффузии в томографических изображениях RIM», Разведочная геофизика , вып. 24, pp. 785–788, 1993.

   Просмотр по адресу:

   Google Scholar

7. Дж. Янг, Г. Роджерс, С. Томсон и М. Нейл, «Развитие томографического радиоизображения в Австралии как нового инструмент горной геофизики», Буцури-Танса , вып. 1994. Т. 47. С. 249–255.

   . Просмотр по адресу:

   Google Scholar.2241 Материалы 13-й Международной конференции по электрическому биоимпедансу и 8-й конференции по электроимпедансной томографии , vol. 17. P. 201–204. September 2007.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

8. Гуляев Ю.В., Корженевский А.В., Туйкин Т.С., Черепенин В.А. Визуализация электропроводящих сред с помощью электрического поля. коммуникационных технологий и электроники , вып. 55, нет. 9, стр. 1062–1069., 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. М. Бертеро, Миякава М., Боккаччи П., Конте Ф., Орикаса К. и Фурутани М., «Восстановление изображения в микроволновом КТ с ЛЧМ-импульсами (CP-MCT)», IEEE Transactions по биомедицинской инженерии , вып. 47, нет. 5, стр. 690–699, 2000.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

10. J. D. Shea, P. Kosmas, B. D. van Veen и S. C. Hagness, «Контрастное микроволновое изображение опухолей молочной железы: вычислительное исследование с использованием трехмерных реалистичных числовых фантомов», Обратные задачи , vol. 26, Article ID 074009, 2010.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

11. Л. Лиззи, П. Рокка, А. Масса, Т. Фудзимото и Т. Такенака, «Синтез широкополосной антенной решетки для применения микроволнового изображения», в Proceedings of the 5th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP ’11) , стр. 1938–1941, апрель 2011 г. Ю. Кувахара, «Микроволновая маммография с использованием мультистатического сверхширокополосного радара», в Материалы Международного симпозиума IEEE по антеннам и распространению радиоволн и Национального радионаучного совещания USNC/URSI (APSURSI ’09) , июнь 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

12. И. Хиеда и К. К. Нам, «Моделирование FDTD метода радиоизображения для биомедицинских приложений», в Proceedings of the 4th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering (Biomed ’08) , стр. 566–569. , Springer, Куала-Лумпур, Малайзия, июнь 2008 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

13. И. Хиеда и К. К. Нам, «Улучшение определения мощности сигнала метода радиовизуализации для биомедицинских приложений», в Proceedings of the 13th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME ’08) , vol. 23, стр. 523–526, Springer, Singapore, 2008.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

14. И. Хиеда и К. С. Нам, «Частотная зависимость эффекта проводимости человеческого тела в радиоизображении». метод медицинского применения», в Труды 6-го Всемирного конгресса по биомеханике (WCB ’10) , стр. 1562–1565, Сингапур, август 2010 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

15. A. Taflove and S.C. Hagness, Computational Electrodynamics , The Finite-Difference Time-Domain Method, Artech House, London, UK, 2 edition, 2000.

16. R. Lytle, «The numeric python EM project», IEEE Antennas and Propagation Magazine , vol. 44, нет. 6, с. 146, 2002 г. (яп.).

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. Миякава М., «Неинвазивное измерение профилей температуры внутри диэлектрических материалов», Бюллетень электротехнической лаборатории , том. 45, нет. 9–10, стр. 419–435, 1981.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

18. E. Grayver, Implementing Software Defined Radio , Springer, New York, NY, USA, 2015.

    .

    И. Хиеда и К. К. Нам, «Измерение электрического поля для биомедицинских приложений с использованием радио GNU», в Материалы 5-й Куала-Лумпурской международной конференции по биомедицинской инженерии (BIOMED ’11) , стр. 300–304, июнь 2011 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. «Ettus research», http://www.ettus.com/.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

20. «Радио GNU», http://gnuradio.org/.

    Посмотреть по адресу:

    Google Scholar

21. И. Хиеда и К. С. Нам, «Улучшение качества измерения метода радиовизуализации для биомедицинских приложений», в Труды Всемирного конгресса по медицинской физике и биомедицинской инженерии (WC ’09) , стр. 128–131, Springer, сентябрь 2009 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

22. И. Хиеда, К. С. Нам и А. Такахаши, «Основные характеристики метода радиоизображения для биомедицинских приложений», Медицинская инженерия и физика , том. 26, нет. 5, стр. 431–437, 2004.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

23. И. Хиеда, «Предварительное исследование построения 2D-изображения методом радиоизображения (RIM) для медицинского применения», в Proceedings of the Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering (IFMBE ’04) , vol. 7, стр. 91–94, Куала-Лумпур, Малайзия, сентябрь 2004 г.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

24. К. С. Нам и И. Хиеда, «Диэлектрические измерения с использованием метода радиоизображения для томографии», в Proceedings 13-й Международной конференции по электрическому биоимпедансу и 8-й конференции по электроимпедансной томографии (ICEBI ’07) , стр. 472–475, сентябрь 2007 г.

    Просмотр по адресу:

    Google Scholar

25. Т.