Bioelektromagnetika

Opis predmeta

Elektromagnetni spekter in kratek pregled bioloških učinkov: neionizirna sevanja ter fizikalne osnove njihovih interakcij, termični učinki, netermični učinki; ionizirna sevanja in njihovi biološki učinki

Viri elektromagnetnih polj: statično magnetno polje, nizkofrekvenčna elektromagnetna polja (0-100 kHz), visokofrekvenčna elektromag-netna polja in sevanja (100 kHz-300 GHz).

Merjenje in dozimetrija: pregled merilnih me-tod in standardov, eksperimentalna dozime-trija, numerična dozimetrija, mikrodozimetrija.

Biološka snov v elektromagnetnem polju: statično električno in magnetno polje, nizkofrekvenčna polja (disociacija in elektrolitske raztopine, prevajanje, elektroliza in polarizacija, električne lastnosti celic in tkiv), visokofrekvenčna polja in sevanja (frekvenčna odvisnost električnih lastnosti celic in tkiv, bližnje in daljnje polje, vdorna globina, absorpcija energije, segrevanje).

Mehanizmi interakcij: električne lastnosti celic in tkiv, interakcije s šibkimi polji (mikroelektroforeza, resonančni modeli), interakcije z močnimi polji (sila na nabite delce, interakcije z vzdražnimi tkivi, termične interakcije), elektroporacija.

Pregled laboratorijskih in epidemioloških raziskav: raziskave in vitro, raziskave na rastlinah in živalih in vivo, epidemiološke študije, pregled stanja raziskav v svetu.

Ocena zdravstvenega tveganja, preventivni vidiki in strategija razvoja: analiza tveganj zaradi prisotnosti elektromagnetnih polj, kontrola eksperimentalnih pogojev, ponovljivost eksperimentalnih polj, načelo previdnosti, zaščita pred polji in sevanji.

Uporaba električnih tokov ter elektro-magnetnih polj in sevanj v medicini: srčni spodbujevalniki in defibrilatorji, funkcionalna in protibolečinska električna stimulacija, elek-troporacija, elektrokirurgija, elektrotermija.

Standardi in mejne vrednosti: izhodišča, mednarodna priporočila, pravna ureditev.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 2. stopnja

Cilji in kompetence

Predstaviti znanstveno utemeljene mehanizme interakcij elektromagnetnih polj in sevanj z biološkimi sistemi, predstaviti vire polj in sevanj, merjenje in dozimetrijo, pomembnejše laboratorijske in epidemiološke raziskave ter znanstveno izoblikovane mejne vrednosti.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, laboratorijske vaje za pridobivanje samostojnih praktičnih izkušenj z metodami in napravami za eksperimentalno in numerično dozimetrijo in modeliranje ter določanje električnih lastnosti bioloških tkiv, individualne seminarske naloge za seznanitev z epidemiološkimi študijami in njihovo kritično ovrednotenje.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem predmetu bodo študenti zmožni:

povzeti znanstveno utemeljene mehanizme interakcij elektromagnetnih polj in sevanj z živimi organizmi;
pojasniti teoretične osnove teh mehanizmov;
razčleniti zdravstvena tveganja, veljavne standarde ter opozorilne in mejne vrednosti;
uporabljati sodobne naprave in metode eksperimentalne in numerične dozimetrije;
načrtovati in izvajati dozimetrične meritve in izračune s temi napravami in metodami;
kritično oceniti znanstveno utemeljenost posameznih trditev in hipotez o učinkih elektromagnetnih polj in sevanj.

Temeljni viri in literatura

C. Furse, D. A. Christensen, C. H. Durney. Basic Introduction to Bioelectromagnetics,

2nd ed. CRC Press, 2009.

D. Miklavčič, P. Gajšek. Vpliv neionizirnih elektromagnetnih sevanj na biološke sisteme. Založba FE in FRI, 1999.

Bonner P, et al. Establishing a dialogue on risks from electromagnetic fields. WHO, 2002.

Adair RK. Biophysical limits on athermal effects of RF and microwave radiation. Bioelectromagnetics 24: 39-48, 2003.

Gajšek P (ur.). Abstract book of the International conference on electromagnetic fields: From bioeffects to legislation, INIS, Ljubljana, 2004.