Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Alapszintű matematikai és fizikai ismeretek

A tantárgy az elektromágneses környezetvédelem tématerületen belül a villamos, a mágneses és az elektromágneses erőtereknek az élőlényekre gyakorolt hatásaival foglalkozik. Különös figyelmet fordít a nem ionozáló elektromágneses sugárzásoknak az emberi szervezetre kifejtett – esetenként káros, vagy veszélyes – hatásaira. Megismerteti a hallgatókat a kisfrekvenciás villamos és mágneses erőtereknek, valamint a nagyfrekvenciás elektromágneses erőtereknek az élettani hatásaival, különös tekintettel a villamos berendezések környezetében kialakuló erőterekre. Áttekinti az embert érő elektrosztatikus kisülések, valamint a villámcsapások jellegzetes következményeit, de bemutatja az ipari áramütések jellegzetes vonásait is. Cél a témával kapcsolatos tudományterületek legújabb tudományos eredményei alapján átfogó kép kialakítása az erőterek élettani hatásaira vonatkozóan, az ezzel kapcsolatos környezetvédelmi problémák kezelése céljából korszerű áttekintést nyújtani a jelenlegi nemzetközi szabályozás (szabványok, ajánlások) területéről, és azok legfontosabb tendenciáiról.

1. hét: Az elektromosság és a villamos jelenségek rövid történeti áttekintése, kapcsolódás az élettani folyamatokkal, természetes erőterek
2. hét: Alapvető villamos jelenségek bemutatása, erőterek jellemzői, az élő szervezet és az erőterek kölcsönhatásának bemutatása: indukció, eltolási áram és hőhatás, a frekvencia szerepe
3. hét: Biológiai alapok áttekintése, biológiai rendszer, homeosztázis fogalma, a sejt felépítése, a sejtmembrán és annak villamos modellje, akciós potenciál kialakulása és az ingerület
4. hét: Az akciós poteciál tovaterjedése, a szinaptikus és a miomuszkuláris kapcsolat, izomműködés élettani alapjai, ingerület terjedése a szívben, pacemakerek működésének alapjai. Receptorok, receptorokban zajló alapvető villamos folyamatok, a látó, a hallás és az egyensúlyozó szervek felépítése, működése
5. hét: A villamos áram élettani hatásai, érzetküszöb, elengedési áram, kamrai fibrilláció, az élettani hatásokat befolyásoló tényezők, áramerősség, időtartam és a frekvencia hatása. Áramütéses balesetek. Áramütés kis és nagyfeszültség esetén, tipikus sérülések. Érintésvédelmi alapok
6. hét: Az impulzuszerű áramok okozta sérülések, elektrosztatikus kisülések kialakulása feltöltődési folyamatok, élettani hatásai, a kisülés energiájának szerepe, védekezés az elektrosztatikus kisülések ellen.
7. A villámcsapás kialakulása, a villámáram jellemzői. Közvetlen és közvetett áramütés villámcsapás esetén, tipikus sérülések az ipari frekvenciás áramütés és a villámcsapás hatásainak különbsége
8. hét: A villamosenergia-termelés elosztás és felhasználásához kapcsolódó berendezések által keltett erőterek különböző feszültségszinteken.  Kisfrekvenciás villamos és mágneses erőterek élettani hatásai, alapvető hatásmechanizmusok áttekintése, az indukált áramsűrűség szerepe. Sejt és állatkísérletek eredményei
9. hét: Epidemiológiai alapok, a kisfrekvenciás erőterek hatásaira vonatkozó epidemiológiai kutatások eredményei. A feszültség alatti munkavégzés (FAM) jelentősége és a FAM szerelőket érő erőterek, és az elennük való védekezés lehetőségei, speciális védőruházatok, árnyékolóhatás és mérése
10. hét:

1. I. Gyakorlatok a nagyfeszültségű laboratóriumban: FAM technikák és a villámcsapás hatása elleni védekezés lehetőségei, a kisülések típusai.
2. II. Laboratóriumi gyakorlatok: teendők áramütés esetén, áramütött sérültek ellátása, alapszintű újraélesztés (BLS), félautomata defibrillátor (AED) használata,  az Országos Mentőszolgálat (OMSZ) munkatársai bevonásával.

11. hét:Rádiófrekvenciás sugárzások élettani hatásai, a hatásmechanizmus áttekintése, hőhatások, küszöbértékek. A frekvencia szerepe. A rádiófrekvenciás erőterek hatásait vizsgáló sejt és állatkísérletek eredményeinek bemutatása, epidemiológiai vizsgálatok és azok eredményeinek értékelése. Mobiltelefonok és bázisállomások által keltett sugárzások élettani hatásai
12. hét: Az optikai sugárzás (IR, látható és UV tartomány), a fényforrások jellemző spektruma, az optikai tartományú sugárzás élettani hatásai, szemre és bőrre gyakorolt hatások (photoretinitis, eriyhema, melanoma), a védekezés lehetőségei
13. hét: Orvosi alkalmazások, diagnosztikai alkalmazások: MRI, termográfia, Hipertermiás alkalmazások, elektrosebészet, restenosis megelőzése indukciós hevítéssel
14. hét: Az erőterek méréstechnikája és számítása. A jelenleg használt szabályozások és azok alapjai.

a.       A szorgalmi időszakban: kötelező részvétel a laboratóriumi gyakorlatokon.

b.       A vizsgaidőszakban: írásbeli és szóbeli vizsga

Az előadókkal egyeztetett időpontokban

Mátay Gábor, Zombory László: A rádiófrekvenciás sugárzás élettani hatásai és orvosbiológiai alkalmazásai, Műegyetemi kiadó, Budapest, 2000

C. Fruse, D. A. Christensen, C. H. Durney: Basic Introduction to Bioelectromagnetics, Second edition, CRC Press, 2009

R. W. Y. Habash: Bioeffects and therapeutic applications of electromagnetic energy, CRC Press, 2008

Zombory László szerk.: Élet a sugárözönben, Magyar Tudomány, 2002/8.

Frank G. Shellock ed.: Magnetic Resonance Procedures: Health Effects and Safety, Crc Press, 2001

Horváth Tibor: Villámvédelmi felülvizsgálók tankönyve, MEE, 1997

J. Malmivuo, R. Plonsey: Bioelectromagnetism - Principles and Applications of Bioelectric and Biomagnetic Fields, Oxford University Press, New York, 1995.

Simonyi Károly: Elméleti villamosságtan, Tankönyvkiadó, Budapest, 1991