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Die Frequenzabhängigkeit ist jedoch nicht nur durch die Refraktärzeit der Membranen, sondern auch durch den Skin-Effekt (Stromdichte ist außen größer als im Inneren) bei höheren Frequenzen, und durch zunehmende kapazitive Überbrückung der Membran gegeben, so dass keine Änderung des Membranpotentials auftritt. In Abhängigkeit von der Stromdichte bzw. der Gewebefeldstärke können bei niedrigen Frequenzen die in Tabelle 4.3 angegebenen Wirkungsbereiche unterschieden werden.
Tabelle 4.3 Stromdichten und Gewebefeldstärken, die zwischen 3 Hz und 300 Hz zu den angegebenen biologischen Wirkungen führen. . (Anm.: Die Gewebefeldstärken wurden aus den Stromdichtewerten für eine elektrische Leitfähigkeit 􏰀 = 0,2 A/(V􏰁m) berechnet.)
Wirkungen
Veränderung in der Erregbarkeit des zentralen Nerven- systems bestätigt; Reizschwellen; Gesundheitsgefahren möglich
Berichte über subtile biologische Wirkungen
Stromdichten in mA/m2
100 􏰃 1000
1 - 10
Gewebefeldstärke in V/m
0,5 􏰃 5
0,005 􏰃 0,05
Extrasystolen und Herzkammerflimmern möglich, deut- >1000 liche Gesundheitsgefahren
􏰂5
Gut bestätigte Effekte, visuelle Effekte (Magneto- 10 - 100 phosphene) und mögliche Nervensystemeffekte; Berichte
über beschleunigte Knochenbruchheilung
Keine gesicherten Effekte < 1
􏰄 0,005
Diese Wirkungen lassen sich auf Stromdichten beziehen, und zwar als Folge der Einwirkung von elektrischen und magnetischen Feldern. Daher kann auch eine Gewebefeldstärke angegeben werden. Die Stromdichten und Gewebefeldstärken können mit Hilfe von Modellrechnungen aus den zu ihrer Induktion erforderlichen äußeren Feldstärken in Luft berechnet werden. Die Angaben verschiedener Autoren über den Zusammenhang zwischen den äußeren Feldstärken und den durch sie im Körperinneren verursachten Stromdichten unterscheiden sich jedoch. Der Grund dafür liegt in der Wahl unterschiedlicher Modelle zur Nachbildung des menschlichen Körpers, seiner äußeren Form, der tatsächlichen Impedanzen (zumeist nur an totem Gewebe gemessen) sowie seiner inneren geometrischen und dielektrischen Komplexität. Bei der Festlegung von Grenzwerten wird den Vereinfachungen der Modellrechnungen und der eingeschränkten Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse, die der Tabelle 4.3 zugrunde liegen, mit Hilfe von zusätzlichen Faktoren Rechnung getragen.
Je nach Feldart und Frequenz ergeben sich folgende Zusammenhänge:
a) Elektrische Wechselfelder
Der Gesamtstrom durch den Körper infolge der kapazitiven Ankopplung lässt sich sowohl messtechnisch als auch theoretisch gut ermitteln. Die abgeschätzten Stromdichten J im Körperinneren hängen jedoch von der gewählten Modellvorstellung und dem betrachteten Körperbereich ab. In erster Näherung lässt sich bei Mittelung über nicht zu kleine Flächen folgender Zusammenhang angeben:
J􏰅k∙2π∙f∙ε􏰆 ∙E􏰆
J Körperstromdichte in A/m2
k Formfaktor Mensch: 13 - 18; Kugel: 3
f Frequenz in Hz
􏰇0 elektrische Feldkonstante 8,854·10-12 A􏰈s/(V􏰈m) E0 ungestörte Feldstärke in V/m
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0,05 􏰃 0,5