Elektrolüfter von Expositionskammern: Prof. Kuster antwortet (Allgemein)

H. Lamarr , München, Samstag, 07.07.2012, 23:56 (vor 4330 Tagen) @ H. Lamarr

Mich würde interessieren, ob der Hersteller (ITIS) diese Fragen (bzw solche eventuellen Confounder) berücksichtigt hat.

Ich habe eine Anfrage an ITIS rausgelassen, sollte Antwort eintreffen, stelle ich's natürlich hier ein.

Es hat ein bisschen gedauert, aber heute traf Antwort aus der Schweiz ein.

ITIS-Chef Niels Kuster schreibt:

anbei unsere antwort zu den elektrolueftern. wir haben diese ueberlegungen im design einfliessen lassen um alle moeglichen cofounders zu minimieren. falls doch vorhanden, waere der effekt bei scham/exposure identisch.

Response to "Elektrosmog‐Forum des IZgMF" of May 8th, 2012, 21:27

The systems sXc-1800/1950 for in-vitro exposure of cells as used in the reflex project have been designed in such a way as to minimise the non-Radio Frequency (RF) differences in exposure. For example the system consists of two identical waveguide exposure chambers which are randomly assigned under computer control to expose and sham (no exposure) so that the experiment and the control can be simultaneously executed and what is more the two exposure chambers are placed within the same incubator so that the differences in environment (temperature, humidity and CO2) are minimized. The shielding effectiveness of the waveguide exposure chambers is excellent, the air flow is via a grid of small holes which provides a large attenuation of the electromagnetic field inside the chamber, this is for two reasons, firstly to ensure good isolation between sham and exposure cells cultures and secondly to protect other systems from potential interference.

Considering that the most important confounders in biological experiments where the expected effects are small are, changes in temperature or temperature differences and differences in cell cycle then the ability to run the sham and expose groups at the same time and have the same air circulating in both chambers are of paramount importance.

To ensure that the temperature is the same in both chambers air is drawn through the chambers from a common air input port. The air is circulated using DC fans placed at the air outlet, such that any heating of the fan does not impact the circulated air temperature. These fans run continuously during the time that the exposure system is switched on, in both, the exposed and sham chamber. Furthermore, each system is characterized and the maximum SAR is limited such that the maximum temperature increase in the cell culture media will be < 0.1°C, this equates to the maximum difference in temperature between the cells in each chamber. Without suitable fans to maintain air flow the environment in the chambers would be less well defined. Throughout the experiments the voltages and currents of the two fans are monitored along with the temperature using temperature sensors.

The two exposure chambers are mounted together and positioned near the centre of the incubator using 4 rigid POM supports. Therefore any vibration will be tightly coupled from one chamber to the other. Some vibration is generated by the fans, but this will be essentially the same in both exposure chamber cell cultures. The fans in the system operate from a common 12V DC source and have 5 fan blades, the fans do not necessarily rotate at exactly the same speed for both chambers, due to manufacturing tolerances.

The magnetic fields from the fans are related to both the commutation and the angular velocity. The main components have fundamental frequencies of approximately 440 Hz and 220 Hz respectively, the 220 Hz signal is essentially sinusoidal whereas the 440 Hz has narrow spikes, both fields are more pronounced on the side of the fan away from the exposure cell and decay rapidly. The fan is mounted on a spacer and then onto the thick aluminium wall of the waveguide, the peak field inside the waveguide is < 0.5 μT with the high frequencies significantly attenuated by the aluminium. The field is then attenuated much more by the time it reaches the closest petri dishes. Any stray exposure would be the same in both the sham and exposure chambers and hence would not act differentially on the cell samples, the majority of the petri dishes would be completely unaffected.

Though the inclusion of the fans might give unintended exposure to low frequency magnetic fields and vibration, this exposure will be essentially the same for both the sham and exposure groups, but the advantage of minimising the known confounder of temperature and environmental differences cannot be overstated.

Deutsch-Übersetzung

Die Systeme sXc-1800/1950 für die In-vitro-Exposition von Zellen, wie sie im Reflex-Projekt verwendet wurden, sind so konzipiert, dass die Unterschiede in der Exposition, die nicht auf Funkfrequenzen (HF) zurückzuführen sind, minimiert werden. Zum Beispiel besteht das System aus zwei identischen Hohlleiter-Expositionskammern, die computergesteuert zufällig der Exposition und der Schein-Exposition (keine Exposition) zugeordnet werden, so dass das Experiment und die Kontrolle gleichzeitig durchgeführt werden können. Außerdem sind die beiden Expositionskammern im selben Inkubator untergebracht, so dass die Unterschiede in der Umgebung (Temperatur, Feuchte und CO2) minimiert werden. Die Abschirmwirkung der Wellenleiter-Expositionskammern ist hervorragend, der Luftstrom geschieht über ein Gitter aus kleinen Löchern, das für eine starke Dämpfung des elektromagnetischen Feldes innerhalb der Kammer sorgt, und zwar aus zwei Gründen: erstens, um eine gute Trennung zwischen Schein- und Expositionszellkulturen zu gewährleisten, und zweitens, um andere Systeme vor möglichen Störungen zu schützen.

In Anbetracht der Tatsache, dass die wichtigsten Störfaktoren bei biologischen Experimenten mit erwartet schwachen Auswirkungen die Temperaturänderungen oder Temperaturunterschiede sowie Unterschiede im Zellzyklus sind, ist es von größter Bedeutung, dass die Schein- und die Expositionsgruppe zur gleichen Zeit durchgeführt werden können und in beiden Kammern die gleiche Luft zirkuliert.

Um zu gewährleisten, dass die Temperatur in beiden Kammern gleich ist, wird Luft von einem gemeinsamen Lufteingang durch die Kammern gesaugt. Die Luft wird mit Hilfe von Gleichstromlüftern umgewälzt, die am Luftauslass angebracht sind, so dass die Erwärmung des Lüfters keinen Einfluss auf die Temperatur der umgewälzten Luft hat. Diese Ventilatoren laufen während der Zeit, in der das Expositionssystem eingeschaltet ist, sowohl in der Expositions- als auch in der Scheinkammer kontinuierlich. Darüber hinaus ist jedes System so bemessen und die maximale SAR ist so begrenzt, dass der maximale Temperaturanstieg in den Zellkulturmedien < 0,1 °C beträgt, was dem maximalen Temperaturunterschied zwischen den Zellen in jeder Kammer entspricht. Ohne geeignete Ventilatoren zur Aufrechterhaltung des Luftstroms wäre die Situation in den Kammern weniger gut definiert. Während der Experimente werden die Spannungen und Ströme der beiden Ventilatoren sowie die Temperatur mit Temperatursensoren überwacht.

Die beiden Expositionskammern sind zusammen montiert und mit vier starren POM-Stützen nahe der Mitte des Inkubators positioniert. Daher wird jede Vibration von der einen Kammer auf die andere übertragen. Eine gewisse Vibration wird durch die Ventilatoren erzeugt, aber diese ist bei den Zellkulturen in beiden Expositionskammern im Wesentlichen die gleiche. Die Ventilatoren des Systems werden von einer gemeinsamen 12-V-Gleichspannungsquelle gespeist und haben fünf Ventilatorflügel. Aufgrund von Fertigungstoleranzen drehen sich die Ventilatoren in beiden Kammern nicht unbedingt mit der gleichen Geschwindigkeit.

Die Magnetfelder der Lüfter hängen sowohl mit der Kommutierung als auch mit der Winkelgeschwindigkeit zusammen. Die Hauptkomponenten haben Grundfrequenzen von etwa 440 Hz bzw. 220 Hz, wobei das 220-Hz-Signal im Wesentlichen sinusförmig ist, während das 440-Hz-Signal feine Spitzen aufweist; beide Felder sind auf der zur Expositionszelle abgewandten Seite des Ventilators stärker ausgeprägt und klingen schnell ab. Das Gebläse ist auf einem Abstandshalter und dann auf der dicken Aluminiumwand des Hohlleiters montiert; das Spitzenfeld im Hohlleiter beträgt < 0,5 μT, wobei die hohen Frequenzen durch das Aluminium erheblich gedämpft werden. Das Feld wird dann noch viel stärker abgeschwächt, bevor es die nächstgelegenen Petrischalen erreicht. Jegliche Streuexposition wäre in der Schein- und in der Expositionskammer gleich und würde daher nicht unterschiedlich auf die Zellproben einwirken; der Großteil der Petrischalen würde völlig unbeeinflusst bleiben.

Obwohl die Einbeziehung der Ventilatoren zu einer unbeabsichtigten Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern und Vibrationen führen könnte, wird diese Exposition für die Schein- und die Expositionsgruppe im Wesentlichen gleich sein, aber der Vorteil der Minimierung des bekannten Störfaktors der Temperatur- und Umweltunterschiede kann nicht hoch genug eingeschätzt werden.

[Admin: Deutsch-Übersetzung hinzu gefügt am 10.12.2021]

--
Jedes komplexe Problem hat eine Lösung, die einfach, naheliegend, plausibel – und falsch ist.
– Frei nach Henry Louis Mencken (1880–1956) –

Tags:
In-Vitro, Expositionskammer, Niels Kuster, Lüfter