Helmholtz Bobinleri Kullanım Alanları -II
II- Helmholtz bobinlerinin biyomedikal deneylerinde kullanımı
0-300 Hz aralığında frekansa sahip elektromanyetik alanlar Çok Düşük Frekanslı (Extremely Low Frequency, ELF) manyetik alanlar olarak adlandırılırlar. Avrupa ülkelerinde ve ülkemizde elektriğin iletim ve dağıtımı 50 Hz frekansında yapılmaktayken, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada gibi bazı ülkelerde ise 60 Hz kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu düşük frekanslarda çalışan ve günlük hayatta kullandığımız elektrikli ev ve ofis cihazları da birer ELF manyetik alan kaynaklarıdır. Evlerimizde kullandığımız lambalar, televizyonlar, bilgisayarlar, beyaz eşyalar bu kaynaklara örnek olarak verilebilir. Bu kaynakların meydana getirdiği manyetik alanların büyüklükleri cihazların çevresinde yüksek ölçülürken, cihazlardan uzaklaşıldığında azalmaktadır.
Günlük hayatımızda yoğun bir şekilde maruz kaldığımız bu ELF manyetik alanların insan sağlığına olan etkileri oldukça merak edilmiş ve dünya genelinde önemli bir araştırma konusu olmuştur.
'Dünyanın manyetik alanı yaklaşık 0.5 Gauss (50 μT) civarındadır. İnsan vücudunun da yerküre ile uyumlu bir manyetik alanı vardır ve yaklaşık olarak 0.7 Gauss –1 Gauss olarak ölçülmektedir. Yüksek elektromanyetik alanlar oluşturan elektrikli aletler bu uyumu bozabilmektedirler.' [1]
Ülkemizde de bu ELF manyetik alanların insan sağlığına etkilerini araştırmaya ilişkin birçok biyomedikal çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmalarda, 50 Hz frekanslı bu manyetik alanı oluşturabilmek için Helmholtz bobinlerinden yararlanılmıştır. Biyomedikal araştırmanın türüne göre, Helmholtz bobinleri arasında oluşturulan bu 50 Hz frekanslı düzgün manyetik alana; deney hayvanları, kan, doku veya sinir hücreleri veya insan uzuvları maruz bırakılabilir.
Helmholtz bobinleri ile yapılan çalışmanın türüne göre, bobinlerin arasında oluşacak manyetik alana maruziyet için yerleştirilecek deney materyalinin büyüklüğü farklı çaplarda bobinlerin kullanılmasını gerektirebilir.
Faraday Kafesi
Bazı Helmholtz bobin deneylerinde, bobinler bir Faraday kafesi içerisine yerleştirilebilir. Buradaki amaç; Helmholtz bobinlerini Faraday kafesi içerisine yerleştirerek dışarıdaki manyetik alanın içeri girmesini, içerdeki manyetik alanın da dışarı çıkmasını engellemektir. Bu yöntemle test uygulaması için belirlenen manyetik alanın sabitliği korunabilir.
Faraday kafesleri, 'elektromanyetik kalkan' olarak nitelendirilmektedir. İngiliz mucit Michael Faraday'ın icat ettiği bu 'elektromanyetik kalkan' onun ismi ile literatüre girmiştir. Faraday kafesleri günlük hayatımızda önemli bir yere sahiptir. Mikrodalga fırınlar aslında birer Faraday kafesidir. Otomobilleri, uçakları yıldırımdan koruyan da aslında Faraday kafesidir. Bu taşıtların metal gövdeleri Faraday kafesi gibi işlev görür.
Yazıyı tamamlarken, Faraday kafeslerinin insanların sosyalleşmesine destek amacıyla kullanıldığını da ekleyebiliriz. 😀 BBC'nin 2016 yılında yaptığı bir haberde; İngiltere'de bir pub sahibinin müşterilerinin telefonlarla meşgul olması ve birbiri ile iletişim kurmamasına tepki olarak, telefon sinyallerini engellemek adına binayı Faraday kafesi ile kaplattığına yer verilmiş.
Kaynakça:
[1] Eşmekaya, M.A., Kayhan, H., Canseven, A.G., Yağcı, M. ve Seyhan, N. 2011. Gemsitabin, Demir (III) Klorür ve ELF Manyetik Alan Uygulamasının İnsan Lenfosit Hücreleri Apoptotik Aktiviteleri Üzerine Etkisi. Elektromanyetik Alanlar ve Etkileri Sempozyumu. 7 – 8 Ekim 2011; İstanbul.
Kıvanç, B. 2022. Yüksek Frekanslı Helmholtz Bobin Uygulamaları için Donanım Düzeneği Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.