Progetto e realizzazione di una cella per GTEM esperimenti dosimetrici



Documenti analoghi
1. Introduzione. 2. Simulazioni elettromagnetiche per la misura del SAR

Tecniche di Misura e Strumentazione per l adeguamento alle nuove

I PRINCIPI DEL RISCALDAMENTO A MICROONDE

Analisi con due Velocità

TRASMETTITORE TX-FM-MID/EN

RAPPORTO di PROVA. Rapporto Nr... : TRF EMC Eseguito da... : G.Curioni...

Propagazione in fibra ottica

Caratterizzazione di finestre da vuoto e radome. Modello circuitale delle finestre da vuoto e dei radome

Product note Migrazione da Emax ad Emax 2 mantenendo la certificazione in base alle norme serie IEC per i quadri di bassa tensione

Esposizione ai campi elettromagnetici residui generati da un sistema di ricarica wireless

Indagine sismica. MASW - Multichannel Analysis of Surface Waves

CALCOLO ELETTRICO DELLE LINEE ELETTRICHE

Guide d onda. Cerchiamo soluzioni caratterizzate da una propagazione lungo z

MATERIALI ASSORBENTI: CONFRONTO TRA LE MISURE ACQUISITE CON IL TUBO DI IMPEDENZA E LE MISURE ESEGUITE CON UNA SONDA MICROFONICA

TECNICA DELLE COSTRUZIONI: PROGETTO DI STRUTTURE LE FONDAZIONI

Franco Francini - IW5EIK LE CARATTERISTICHE ELETTRICHE DEGLI ACCORDATORI D'ANTENNA

Esercitazione N. 1 Misurazione di resistenza con metodo volt-amperometrico

Rilevatore di condensa

CAPO IV - PROTEZIONE DEI LAVORATORI DAI RISCHI DI ESPOSIZIONE A CAMPI ELETTROMAGNETICI

Antenna da interno amplificata DVB-T/T2 SRT ANT 10 ECO

Con il termine elettrosmogsi designa il presunto inquinamento derivante dalla formazione di campi elettromagnetici (CEM) dovuti a radiazioni

WiFi: Connessione senza fili. di Andreas Zoeschg

Esercizi proposti di Fondamenti di Automatica - Parte 4

Dipendenza delle misure di segnali GSM dai parametri di impostazione dell analizzatore di spettro digitale

MANUALE D USO PER TRASFORMATORI DI TENSIONE PER MISURA IN MEDIA TENSIONE

Prova Parziale 1 Corso di Biosensori - Ing. Mazzei (22 Aprile 2013)

Sintesi attività svolte da FN SpA Unità Op. Ricerca e Prototipazione

RAPPORTO DI PROVA Venezia,. Foglio n. 1 di 7. Protocollo: Luogo e Data della prova: Richiedente: Materiale testato:

Rapidamente al grado esatto Tarature di temperatura con strumenti portatili: una soluzione ideale per il risparmio dei costi

fit-up), cioè ai problemi che si verificano all atto dell assemblaggio quando non si riescono a montare i diversi componenti del prodotto o quando il

BesTec Rivestimenti spondali - Alta qualità per grandi esigenze

Sensori a effetto Hall bipolari con ritenuta stabilizzati e non stabilizzati con circuito chopper

MISURE SU CAVI COASSIALI

Circuiti amplificatori

IL DIMENSIONAMENTO DEGLI IMPIANTI IDROSANITARI Miscelatori e riduttori di pressione

Cobra. La protezione ottica per gli impianti fotovoltaici

Sistema di trasmissione allarmi su coassiale

Progettazione funzionale di sistemi meccanici e meccatronici.

Valutazione delle esposizioni. Valutazione delle esposizioni

Introduzione all analisi dei segnali digitali.

ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE J.C. MAXWELL Data: 05 /10/ 2015 Pag. 1 di 1

TRASMETTITORE ATV SUI 23 CM by IZ3CTS

additivato con fibre polimeriche strutturali nel mondo della

RELAZIONE DI TIROCINIO

Trasmettitore TX-4M10HA/V

Nuove norme sulla protezione contro i fulmini

REGOLAMENTO (UE) N. 1235/2011 DELLA COMMISSIONE

Guida alla progettazione

ANALISI E VALUTAZIONE DEL RISPARMIO ENERGETICO SULLE POMPE CENTRIFUGHE REGOLATE MEDIANTE INVERTER

ESEMPI APPLICATIVI DI VALUTAZIONE DELL INCERTEZZA NELLE MISURAZIONI ELETTRICHE

Calibrazione. Cause di incertezza

Integrated Comfort SyStemS

CHF 270. La nuova rettificatrice per fianchi per la produzione di lame. Comando CNC per tutte le funzioni.

Rappresentazione grafica di un sistema retroazionato

Esercitazioni per il corso di Microonde 2005/2006: CENNI DI TEORIA DELL ERRORE. Ing. Ricci Andrea Simone

ATTENUATOR TEST BOX. Scopo

Materiale di radiocomunicazione

SPECIFICA TECNICA DI FORNITURA. PER LA REALIZZAZIONE DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI STAND-ALONE DI POTENZA NOMINALE NON SUPERIORE A 20 kw

LE FINESTRE E L ISOLAMENTO ACUSTICO

Basetta per misure su amplificatori

nava NPP30 - Manuale Utente CALIBRAZIONE DELLA PRESSIONE Manuale Operativo

La norma ISO 9001:08 ha apportato modifiche alla normativa precedente in

RIPETITORE DI SEGNALE WIRELESS PER SISTEMA VIA RADIO ART. 45RPT000

source Source X Performance NUOVI SISTEMI RADIANTI

I supporti dei sistemi fotovoltaici

Le Antenne Verticali

Campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici

Campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici. Anna Maria Vandelli Dipartimento di Sanità Pubblica AUSL Modena SPSAL Sassuolo

Active Indoor Antenna SRT ANT 12 ECO

Il polo magnetico: simulazione nel tempo

Contributo dei tamponamenti nelle strutture in c.a. Metodo utilizzato da FaTA-e

Studi su animali: i risultati

Le verifiche negli impianti elettrici: tra teoria e pratica. Guida all esecuzione delle verifiche negli impianti elettrici utilizzatori a Norme CEI

Metodologia di monitoraggio Impianti fotovoltaici

VHF / UHF POWER COMBINER

Antenne per i telefoni cellulari

Tecniche di misura delle proprietà EM dei materiali

Sistema di telegestione per impianti fotovoltaici. L. MIRAGLIOTTA C. LEONE Giuseppe PITTARI CSN APPLICATION NOTE:

Simulazioni di pattern di antenna con il software SRSR

Collegamento a terra degli impianti elettrici

CHRYSO Flexò la tecnologia avanzata per pannelli a taglio termico

Banco a microonde Introduzione

Rivoluzionario modulo solare ibrido. inside ideas

ANALISI STRUTTURALE DELLA TRAVE PORTA-PARANCO IN ACCIAIO (sala C LNGS - INFN)

Compatibilità elettromagnetica

I vantaggi della fibra ottica

Funzioni di base del rilevatore di difetti universale GEKKO

International Textil Education. Machinery Division. Manuale per la stampa a trasferimento termico

REGIONE BASILICATA DIPARTIMENTO PRESIDENZA DELLA GIUNTA UFFICIO SOCIETÀ DELL INFORMAZIONE

Regolamento per l'istituzione ed il funzionamento dei corsi di perfezionamento, di aggiornamento professionale e formazione permanente

CURRICOLO SCUOLA PRIMARIA SCIENZE COMPETENZE

OFENTECHNIK. Forni di cottura per ceramiche dentali

Esempi di Progettazione Fotovoltaica. Relatore: Ing. Raffaele Tossini

Morsetti a perforazione di isolante 8WH3

INDICE 1 SCOPO 2 RIFERIMENTI 3 CALCOLO DELL INDUZIONE MAGNETICA 4 CONCLUSIONI

Rumore virtuale. Andrea Cerniglia (Estratto da RCI, anno XXVI N. 7, luglio 1999, Tecniche Nuove)

ELETTROSMOG TEX. Il tessuto che protegge dall inquinamento elettromagnetico (brevetto nr )

COME VIENE REALIZZATA UNA RICERCA SPERIMENTALE IN BIOLOGIA MOLECOLARE?

PORTICI (NA) RELAZIONE TECNICA sulle misure di campo elettromagnetico in BANDA LARGA effettuate IN QUOTA nella città di

IL RISPARMIO ENERGETICO E GLI AZIONAMENTI A VELOCITA VARIABILE L utilizzo dell inverter negli impianti frigoriferi.

Transcript:

32 QUADERNI DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI ELETTROMAGNETISMO, VOL. 1, N.2 LUGLIO 2005 Progetto e realizzazione di una cella per GTEM esperimenti dosimetrici G. Calò, A. D Orazio, M. De Sario, L. Mescia, V. Petruzzelli 1, F. Prudenzano 2 Abstract A suitably designed version of a GTEM cell to be used in in vitro dosimetric experiments is proposed. In particular, the main requirements linked to biological experiments have been accounted by assuring controllable distribution of the electromagnetic field and suitable temperature and humidity environment inside the GTEM cell in order to allow the survival of the biological sample. The fabricated GTEM cell has been characterized by measuring both the Standing Wave Ratio (SWR) and the outside radiating power in order to verify the impedance matching condition and the electromagnetic shielding of the structure, respectively. The feasibility of the GTEM cell used as dosimetric site has also been investigated by calculating the internal electromagnetic field and the corresponding Specific Absorption Rate (SAR). I. INTRODUZIONE Lo studio degli effetti biologici dei campi elettromagnetici (e.m.) desta grande interesse per la crescente diffusione di sorgenti elettromagnetiche, quali antenne per telefonia cellulare e sistemi di comunicazione wireless, che contribuiscono all aumento dei livelli di esposizione dell uomo ai campi elettromagnetici e generano una percezione del rischio degli eventuali danni. Nonostante la grossa mole di lavoro svolto, oltre 20000 pubblicazioni sull argomento, la comunità scientifica è ancora fortemente impegnata nello studio dei meccanismi di interazione tra le onde elettromagnetiche e la materia vivente in quanto, a tutt oggi, non si ha conoscenza completa e definitiva degli effetti biologici dei campi elettromagnetici. A tal fine, sono necessari esperimenti per stabilire gli effetti dei campi e.m. su cavie, (esperimenti in vivo [1]) e su tessuti biologici, (esperimenti in vitro [2]), per indagare i diversi tipi di interazione dell esposizione elettromagnetica e dei sistemi biologici. 1 Dipartimento di Elettrotecnica e di Elettronica, Politecnico di Bari, via Re David 200, 70124 Bari, petruzzelli@poliba.it 2 Dipartimento di Ingegneria dell Ambiente e per lo Sviluppo Sostenibile, Politecnico di Bari, Viale del Turismo 8, 74100 Taranto ID 0001-02-2005 2005 SIEM

G. CALÒ ET AL.: PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNA CELLA 33 Inoltre, in questi esperimenti, si deve far uso di siti espositivi controllati tramite i quali è possibile correlare in maniera esatta e riproducibile gli effetti biologici alla causa che li induce. In questo lavoro riportiamo i risultati del progetto di un sistema espositivo per esperimenti in vitro costituito da un appropriata versione di cella GTEM in cui si deve realizzare una uniforme distribuzione del campo elettromagnetico. Inoltre, per il corretto svolgimento di un esperimento dosimetrico è necessario garantire un interazione controllabile tra onde elettromagnetiche e il campione biologico senza però alterare sostanzialmente le condizioni climatiche, quali l umidità e la temperatura, necessarie per la sopravvivenza delle cellule esposte durante gli esperimenti. II. LA CELLA GTEM COME SITO DOSIMETRICO Sulla base delle considerazioni esposte è stato sviluppato il progetto della cella GTEM come sito dosimetrico da utilizzare alle frequenze caratteristiche della telefonia cellulare GSM dual band. In particolare, il sistema espositivo in esame deve avere dimensioni tali da permetterne l inserimento in un incubatore convenzionale (50 cm x 50 cm x 70 cm) e deve consentire un sufficiente condizionamento ambientale al suo interno. A tale scopo sulle pareti della cella sono state realizzate opportune aperture sotto taglio alle frequenze operative, progettate in maniera tale da evitare sia l interferenza con la circuiteria di controllo dell incubatore sia eventuali rischi di esposizione per gli operatori. Un altro requisito fondamentale, nell interno della struttura espositiva, è la realizzazione di regioni caratterizzate da buona uniformità del campo elettromagnetico, dove posizionare il campione biologico esposto. Bisogna, quindi, assicurare buone condizioni di adattamento d impedenza al fine di avere una buona uniformità del campo e.m. ed il massimo trasferimento di potenza dal generatore alla cella. Per rispettare la condizione di adattamento d impedenza a 50 con la circuiteria di generazione del segnale e con la sezione terminale della cella GTEM, si possono determinare le appropriate dimensioni della sezione trasversale (vedi Fig.1). Per il dimensionamento della cella GTEM è stato adoperato il metodo dell integrale singolare [3]. A causa della geometria rastremata della cella GTEM, l impedenza caratteristica rimane costante al variare delle dimensioni trasversali. Come si può osservare in Fig.2, che mostra l andamento dell impedenza caratteristica normalizzata z 0 rispetto all impedenza caratteristica del vuoto in funzione del rapporto w/a, le dimensioni ottimali, per ottenere un valore di z 0 pari a 50 lungo la direzione di propagazione e, contemporaneamente, per massimizzare il volume di prova nella sezione terminale distante L=45 cm dal punto di generazione sono le seguenti: (b+d)/a=2/3, w/a=0.7, a=24 cm, (b+d)=16 cm.

34 QUADERNI DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI ELETTROMAGNETISMO, VOL. 1, N.2 LUGLIO 2005 Figura 1 Sezione trasversale della cella GTEM Figura 2 Impedenza caratteristica normalizzata in funzione del rapporto w/a. III. CARATTERIZZAZIONE DELLA CELLA GTEM Il prototipo della cella GTEM, mostrato in Fig.3, è stato realizzato in alluminio e rivestito da vernice epossidica per prevenirne l ossidazione causata dall elevato grado di umidità presente nell incubatore. Il setto interno è stato realizzato utilizzando una piastra per circuiti stampati PCB (Printed Circuit Board) allo scopo di consentire un facile inserimento di una rete di resistenze, di valore complessivamente pari a 50, che collega il conduttore interno alla parete metallica terminale. Al fine di verificare e ottimizzare la condizione di adattamento di

G. CALÒ ET AL.: PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNA CELLA 35 impedenza sono state effettuate diverse misure tramite l analizzatore di rete. In particolare, la misura di fault location sull analizzatore di rete, ha consentito di verificare che l impedenza caratteristica del prototipo di cella GTEM è, con buona approssimazione, pari a 50 lungo la direzione di propagazione, presentando due massimi di disadattamento (50±10 ) in corrispondenza della sezione d ingresso, in cui è presente la transizione tra il connettore coassiale e il setto, e in corrispondenza dell apertura laterale necessaria per inserire i campioni cellulari, che introduce una variazione nella sezione trasversale della cella. Inoltre, la misura del rapporto d onda stazionaria (ROS) ha consentito di ottimizzare il carico alla sezione terminale della cella con l inserimento di appropriati assorbitori. In Fig.4 è mostrato il ROS in funzione della frequenza per tre diverse configurazioni del carico alla sezione terminale. Come si può notare la forte risonanza, presente nel caso di solo carico resistivo (curva tratto-punto), si riduce grazie all inserimento di assorbitori in grafite a frequenze di funzionamento più elevate (curva tratteggiata), mentre la configurazione ottimale del carico è ottenuta mediante la combinazione di carico resistivo, assorbitori in grafite e assorbitori in ferrite (curva continua). In particolare, alle due frequenze di interesse per gli esperimenti biologici relativi agli effetti della telefonia GSM (900 MHz e 1800 MHz), abbiamo valutato un valore di ROS rispettivamente pari a ROS=1.7 e ROS=1.2. Per consentire un efficiente interazione della cella GTEM con l incubatore sono stati realizzati dei fori sulle pareti laterali, necessari per il condizionamento ambientale all interno del sistema espositivo, il cui diametro è stato scelto pari a un valore di 5 mm per impedire l irradiazione di onde elettromagnetiche all esterno. Inoltre, l apertura sulla porta laterale, evidente in Fig.3, è costituita da una guida d onda sotto taglio che consente l inserimento di sonde per il controllo delle condizioni ambientali e del campo elettromagnetico. Per entrambe le aperture è stata misurata un attenuazione del campo elettromagnetico superiore a 60 db rispetto alla potenza in ingresso. Infine, confrontando i risultati della misura del campo e.m. all interno della cella GTEM con quelli dell analisi elettromagnetica sviluppata mediante un codice di calcolo basato sul metodo Tansverse Resonance Diffraction Method (TRD) [4-6] e un codice di calcolo commerciale, si è verificato che la regione di distribuzione uniforme del campo e.m. corrisponde al volume sottostante il setto e compresa tra la sezione distante 10 cm e 25 cm dal punto di generazione d ingresso. In tale regione, inoltre, il contributo dei modi di ordine superiore, alle due frequenze d interesse, risulta trascurabile. Nella suddetta regione di uniformità il valore del tasso di assorbimento specifico (SAR) calcolato su un campione di acqua distillata è risultato pari a circa 0.5 W/kg per una potenza d ingresso di 1 W.

36 QUADERNI DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI ELETTROMAGNETISMO, VOL. 1, N.2 LUGLIO 2005 Figura 3 Prototipo della cella GTEM Figura 4 ROS in funzione della frequenza: carico resistivo (curva tratto-punto); carico resistivo con assorbitori in grafite (curva tratteggiata), carico resistivo con assorbitori in grafite e in ferrite (curva continua). IV. CONCLUSIONI Sono stati mostrati i risultati delle misure effettuate su una cella GTEM da utilizzare come sito dosimetrico per esperimenti in vitro. Il primo prototipo della cella GTEM presenta buone condizioni di adattamento d impedenza e il contributo di uniformità del campo elettromagnetico nella struttura è sufficiente per rendere ripetibili le misure del SAR. Infine, dalle misure preliminari del SAR, si è verificato che il sito dosimetrico proposto soddisfa i requisiti necessari per realizzare esperimenti in vitro.

G. CALÒ ET AL.: PROGETTO E REALIZZAZIONE DI UNA CELLA 37 Ringraziamenti: Questo lavoro è stato finanziato dal progetto PRIN 2002. BIBLIOGRAFIA [1] S. Curto, C. Argiolas, L. Ardoino, F. Apollonio, M. Liberti, G. A. Lovisolo, G. D'Inzeo, In vitro exposure system operating at 1800 and 2200 MHz Proceedings of 5 Intern. Congress of EBEA, eds. M. Hietanen, K. Jokela, J. Juutilainen, Helsinky, pp. 64 66, 2001. [2] Q. Balzano, C. K. Chou, R. Cicchetti, A. Faraone, R. Y. S. Tay, An efficient RF exposure system with precise SAR estimation for in-vivo animal studies at 900 MHz, IEEE Trans. on Micr. Theory and Tech., vol. 48, pp.2040 2049, Nov. 2000. [3] J. Tippet, D. Chang, Characteristic impedance of a rectangular coaxial line with offset inner conductor, IEEE Trans. on Micr. Theory and Tech., vol. MTT-26, pp.876 883, Nov. 1976. [4] R. De Leo, T. Rozzi, C. Svara, L. Zippitelli, Rigorous analysis of the GTEM cell, IEEE Trans. on Micr. Theory and Tech., vol. MTT-39, pp.488 499, Nov. 1991. [5] M. Bozzetti, A. D Orazio, M. De Sario, V. Petruzzelli, F. Prudenzano, Feasibility analysis of GTEM cells as dosimetry measurement site, Proc. of the 2nd international workshop on biological effects of electromagnetic fields, Rhodes, pp. 914-923, Oct. 2002. [6] M. Bozzetti, G. Calò, A. D'Orazio, M. De Sario, V. Petruzzelli, F. Prudenzano, C. Bonaventura, N. Diaferia: "Design of GTEM cells for in vitro biological experiments", Proc. of PIERS 2003, 13-16 ottobre 2003.