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Campos electromagnéticos: generación, medida y aplicaciones biomédicas

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Subido el 7 de mayo de 2015 por Ctif madridsur

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Presentación del curso "Campos electromagnéticos: generación, medida y aplicaciones biomédicas" en el Aula Magna del CTIF Madrid-Sur el 6 de mayo de 2015.

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Soy Guadalupe y soy asesora encargada de la gestión de este curso. 00:00:05
Ante todo, quiero agradeceros en nombre del CETIF y en el mío propio el que habéis tenido interés 00:00:11
y que podáis participar en la introducción de este curso. 00:00:17
Me permito ir exclusivamente a presentaros a los ponentes que van a daros las sesiones 00:00:21
y que son don José Juan Jiménez, doña Sagrario Muñoz, bueno, doctores. 00:00:29
y don José Luis Sebastián. Paso la palabra, así que doy mi turno de palabra al director del FETISH, 00:00:35
que es el que al fin y al cabo, pues es el último, es el principal, ¿no? 00:00:42
Y aquí la he hecho a ti, la Raúl Fernández Vitoria. 00:00:47
Buenas tardes, gracias. 00:00:51
Doña María Guadalupe Sanz Marcos es la asesora responsable, como muy bien ha dicho, 00:00:54
de la actividad que nosotros vamos a presentar hoy. 00:00:58
Les doy las gracias por el uso de la palabra para poderles dar a todos ustedes la bienvenida a nuestro centro. 00:01:02
Estamos hoy en el aula magna del Centro Territorial de Innovación y Formación Madrid Sur 00:01:12
y la verdad es que es para mí un auténtico placer y una auténtica fortuna poderles presentar un curso 00:01:18
de tan alto o tan profundo calado científico como es este del electromagnetismo que hoy va a dar comienzo. 00:01:26
En el CETIF Madrid Sur estamos absolutamente convencidos de que la física es un saber fundamental. 00:01:35
Tal vez, quizás sea el más fundamental de todos los saberes. 00:01:43
No es vano, los primeros sabios de nuestra historia, de la historia occidental, fueron llamados precisamente los físicos. 00:01:48
Desde nuestro centro, desde CETIC Madrid Sur, intentamos promover en la medida de lo posible, de nuestras modestas posibilidades, el estudio riguroso de la ciencia física y lo hacemos en el convencimiento de que la verdadera educación no es sino transmisión de contenidos de conocimiento. 00:01:54
Un proceso en el que lo verdaderamente importante y más fundamental es, o no es, el modo, sino el contenido, el contenido del conocimiento, el objeto del conocimiento. 00:02:17
Es decir, que con ser importante el modo o la forma como se debe enseñar algo, creemos que es todavía mucho más importante el tener algo que enseñar. 00:02:33
Si queremos una enseñanza de calidad es absolutamente imprescindible profundizar en los contenidos de las asignaturas que impartimos en nuestros centros de enseñanza. 00:02:47
El curso que hoy les presentamos, el curso que va a dar comienzo ahora, va a profundizar en lo que podríamos llamar la belleza intrínseca de las fórmulas de Maxwell 00:02:59
y también en sus aplicaciones prácticas, sobre todo en el campo de la medicina. 00:03:10
Les presentamos pues un curso fundamental por su contenido, como ya he dicho 00:03:15
Pero al mismo tiempo un curso excepcional por sus ponentes 00:03:23
Por el altísimo grado o el altísimo nivel académico de sus ponentes 00:03:26
Lo van a impartir tres profesores de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutense de Madrid 00:03:32
La doctora Doña Sagrario Muñoz San Martín 00:03:40
el Catedrático de Electromagnetismo, don José Luis Sebastián Franco 00:03:44
y el profesor, el Catedrático de Física Aplicada, don José Juan Jiménez Rodríguez. 00:03:50
A los tres les tengo que dar las gracias de todo corazón por prestarse a colaborar con nosotros 00:03:57
y muy especialmente a los dos primeros, a doña Sarrerio y a don José Luis, 00:04:04
les quiero agradecer la deferencia que han tenido hoy al estar aquí con nosotros 00:04:10
en esta presentación general del curso que va a correr, en este caso, a cargo del profesor José Juan. 00:04:15
A él le voy a ceder inmediatamente el uso de la palabra 00:04:23
para no seguir restando tiempo a su más que esperada ponencia. 00:04:26
Así que, don José Juan, con usted. 00:04:29
Muchas gracias. 00:04:32
Gracias. 00:04:33
Yo, después de las palabras que habéis escuchado, pues lo más probable es que lo defraudemos 00:04:33
con tanto nivel, pero le agradezco muchísimo al director del centro que se haya dirigido 00:04:40
a nosotros con tanto cariño y aprecio. El curso que vamos a presentar, desde luego 00:04:50
sí que vamos a hacer gala de lo que ha dicho, va a haber ecuaciones de Maxwell de todos 00:04:56
los colores y por tanto las matemáticas van a estar muy presentes por lo menos en la primera 00:05:01
parte, ahora hablaremos de todas ellas. El curso se denomina Campos Electromagnéticos, 00:05:06
veremos cómo se generan, cómo se miden y sobre todo la parte que está más interesante 00:05:13
del curso que es la aplicación biomédica. Los tres ponentes estamos ahí y el curso 00:05:18
va básicamente a dividirse 00:05:26
como tenéis ahí ilustrado 00:05:28
yo me voy a encargar de la parte 00:05:29
de introducción y de los fundamentos 00:05:31
teóricos del electromagnetismo 00:05:34
y los profesores 00:05:35
Sebastián y San Martín 00:05:38
darán la parte 00:05:40
digamos de bioelectromagnetismo 00:05:42
y de los modelos que se pueden 00:05:44
utilizar para 00:05:46
el cálculo de algo 00:05:47
que está muy de moda que es 00:05:49
los efectos que la radiación 00:05:51
puede producir en los 00:05:54
en los seres vivos y en los tejidos biológicos. 00:05:56
Hay además en este curso una cuarta parte que va a consistir en que el día 25 00:06:00
los profesores Sebastián y San Martín, junto con un colaborador del CSIC 00:06:07
que va a trabajar ese día con nosotros, vais a desplazarnos al laboratorio nuestro 00:06:13
de la Facultad de Físicas y vamos a hacer una serie de prácticas para que no todo sea de pizarra. 00:06:18
O sea que supongo que eso le dará más vida al curso. 00:06:24
Bien, en la parte de fundamentos teóricos, pues empezaremos hablando de las ecuaciones de Maxwell 00:06:29
y los potenciales electromagnéticos. 00:06:36
No nos queda más remedio si queremos entender luego algo que ver las condiciones de contorno 00:06:39
que cumplen los campos cuando se pasa de un medio material a otro. 00:06:46
y además veremos cuáles son las ecuaciones de onda 00:06:49
que sirven para que se propaguen esos trámites 00:06:53
Hablaremos de ondas planas 00:06:56
justificaremos por qué la onda esa tan sencilla 00:07:01
plana monofromática es la que nos sirve para casi todo 00:07:04
y hablaremos entonces de la polarización de esas ondas 00:07:07
y sobre todo un último punto 00:07:10
que quizás podríamos haber prescindido de él 00:07:14
pero yo le tengo mucho cariño y creo que es conveniente 00:07:16
que quede muy claro que una onda electromagnética 00:07:19
se asemeja mucho 00:07:21
a los conceptos mecánicos 00:07:22
que tenemos y que se le puede asociar 00:07:25
un momento electromagnético 00:07:27
igual, o sea, ese de que la 00:07:29
derivada de T respecto de T es F 00:07:31
fuerza, pues sí, sí, ese momento 00:07:33
se le puede asociar a una onda perfectamente 00:07:35
porque además 00:07:37
y eso nos va a permitir, aunque sea 00:07:38
de manera sustinta, hablar de lo que 00:07:41
se denomina presión de radiación 00:07:43
el tema 00:07:44
más central, queremos decir, de la parte a la que yo me voy a dedicar, es la radiación 00:07:47
electromagnética, y dentro de la radiación electromagnética hablaremos del primer aspecto 00:07:53
importante que tenemos que destacar, aunque sea un poquito más complejo desde el punto 00:08:01
de vista formal, que son los potenciales de Lina-Pitcher, que en definitiva el único 00:08:04
objetivo que tienen es dejar claro, como hemos visto antes, puesto que las ondas, los efectos 00:08:11
de los campos se propagan mediante ondas electromagnéticas, lo hacen a una velocidad muy grande, todo 00:08:16
lo que queramos, pero finita, y por tanto los efectos no son instantáneos. El efecto 00:08:22
que pueda producir una carga en un punto se detecta en otro, pero después de que haya 00:08:30
transcurrido un tiempo, que es el tiempo en el que la onda electromagnética tarda en 00:08:34
llegar desde el origen, punto fuente, al punto campo. Eso en términos de laboratorio son 00:08:40
tiempos despreciables, pero cuando uno está hablando de ondas electromagnéticas que se 00:08:48
propagan a kilómetros y kilómetros de distancia, y eso estamos hoy en día acostumbradísimos, 00:08:51
porque en definitiva todo el mundo tiene un móvil, todo el mundo tiene una televisión, 00:08:57
todo el mundo tiene una radio, y eso no son más que ondas electromagnéticas que en algún 00:09:04
sitio se generan y en algún sitio se recogen. Y eso ya son distancias muy apreciables que 00:09:08
requieren tener en cuenta la finitud o el tiempo transcurrido entre el origen y el destino. 00:09:14
Hablaremos a continuación de dos formas de analizar la radiación. La radiación siempre 00:09:24
la producen partículas cargadas, aceleradas. Por eso hablaremos de ellas y luego nos centraremos 00:09:31
en lo que es PAS usual, que son las antenas de polo, que en definitiva son las que usamos 00:09:37
básicamente en la recepción de las ondas de televisión, por ejemplo. Y por último 00:09:46
hablaremos algo de cómo se distribuye esa variación en ángulo y en frecuencia. Y ese 00:09:54
será el contenido de la parte a la que yo me ubicaré. A continuación ya entraremos 00:10:01
en el bioelectromagnetismo y hablaremos de características, interacción y demás, pero 00:10:07
bueno, os lo voy a expresar de forma un poco más animada para que esté más divertido. 00:10:12
En el electromagnetismo, básicamente lo que nosotros nos vamos a fijar es en la interacción 00:10:17
del campo electromagnético, pero ese campo electromagnético incide sobre qué, pues 00:10:23
incide sobre un objeto biológico, es lo que nos vamos a interesar. Y entonces, ¿qué 00:10:28
ocurre? Pues habla del efecto acoplo entre el campo que llega y el campo que se siente, 00:10:35
el que siente el efecto biológico. Eso es lo que se llama campo interno y ese acoplo 00:10:42
pues puede depender de, por ejemplo, del tipo de campo incidente que sea más próximo o 00:10:48
más lejano al emisor. Y eso pues evidentemente tendremos que analizarlo y ver el criterio 00:10:54
de separación, pero además lo que suele ser más interesante es el acoplo va a depender 00:11:02
muchísimo de la frecuencia a la que se emita el campo electromagnético y por eso hablaremos 00:11:07
de longitudes de onda grandes y en el caso estático de longitudes de onda, casi casi 00:11:15
no hay dependencia con el tiempo y de baja frecuencia. Y además ese acoplo puede depender 00:11:22
de la geometría, la geometría que tenga el ser biológico y por tanto dependiendo 00:11:28
de esa geometría tendremos que analizar las características geométricas, plano, 00:11:36
curva, va a ser extraordinariamente importante tener en cuenta las propiedades electromagnéticas 00:11:45
del material, lo que lo caracteriza, la permitividad, la conductividad y por supuesto la estructura 00:11:49
que tenga ese material. La magnitud que caracteriza estos efectos es lo que se denomina, se estudia 00:11:57
dentro de lo que se conoce como el nombre de dosimetría, se trata de medir la dosis 00:12:07
que recibe un ser. Fijaros que el nombre es SAR, que no tiene nada que ver con su alteza 00:12:10
real, sino con Specific Absorption Rate. Se mide en energía que por medida de tiempo 00:12:18
absorbe un kilogramo de masa 00:12:25
y aquí es donde vienen las limitaciones 00:12:27
que están luego 00:12:31
definidas para ver si uno está 00:12:32
sometido a mucha radiación o poca radiación 00:12:35
se mide siempre en función de esta unidad 00:12:37
entonces 00:12:40
para medir esta unidad ¿qué es lo que necesitamos? 00:12:41
pues saber para empezar 00:12:43
el campo interno que está 00:12:44
detectando o sintiendo el objeto 00:12:47
o el objeto biológico 00:12:49
y conocido el campo interno, pues entonces trataremos de determinar la razón específica de absorción, 00:12:52
que es como se conoce en castellano. 00:13:03
Esa determinación de la razón específica de absorción, pues lo podemos tratar de hacer experimental o numérica. 00:13:07
De forma experimental, pues lo que haremos es utilizar distintos procedimientos, 00:13:16
desde un fantomas, que son sistemas que simulan un objeto biológico, 00:13:20
o utilizaremos para medir campos ondas eléctricas, térmicas, 00:13:30
y también podemos utilizar guías y líneas de ruta. 00:13:34
Y luego desde el punto de vista numérico, pues uno puede utilizar simuladores numéricos 00:13:37
y el proyecto Visible Human Project, que es un estándar para la determinación de cambios. 00:13:45
Bien, y pasemos a la última parte del curso, digamos, que desarrollaremos aquí, 00:13:55
en donde hablaremos de modelos celulares para el cálculo de la... 00:14:01
Aquí tenemos ahora ya que empezar a pensar cómo simulo yo una célula 00:14:05
para poder determinar la razón de energía que por unidad de tiempo y masa recibe. 00:14:09
Pues bien, eso lo haremos analizando modelos y entonces lo que veremos es que en función... 00:14:18
Una vez que yo conozca el comportamiento eléctrico de un tejido, de una célula, 00:14:24
entonces si lo conozco, entonces puedo determinar su espectro celular. 00:14:29
El espectro celular es el comportamiento que tiene en función de la frecuencia. 00:14:32
El comportamiento que tiene desde el punto de vista eléctrico, es decir, 00:14:37
cuánto vale básicamente la permitividad 00:14:39
que tiene ese material 00:14:41
para distintas frecuencias 00:14:43
eso me va a permitir hacer 00:14:44
una simulación de la estructura celular 00:14:47
fijaros que estamos hablando de modelos físicos 00:14:49
es decir, una estructura celular para nosotros 00:14:52
va a hacer, es decir, pues que 00:14:53
hay una capa que tiene una permitividad 00:14:55
otra que tiene otra y otra que tiene otra 00:14:57
y el conjunto de esas tres capas 00:14:59
da lugar a que yo pueda simular lo que es 00:15:00
el tejido de esa célula 00:15:04
Y eso es lo que me va a permitir entonces plantearme un modelo celular 00:15:07
Bien, pues entonces dependiendo de que yo pueda con los modelos celulares obtenerlos con o sin solución analítica 00:15:12
Pues entonces tendremos que tirar por un camino 00:15:22
Si no tenemos soluciones analíticas, que será lo más usual 00:15:25
Pues tendremos que echar mano de técnicas experimentales que nos permitan medir 00:15:30
o de modelos de simulación, que son los que más usuales y que requieren de técnicas numéricas de cálculo a través de ordenadores, 00:15:34
que hoy en día son potentísimas. 00:15:44
Eso nos va a permitir, con esas medidas, con esas simulaciones, pues tratar de encontrar el efecto celular. 00:15:47
Insisto, el efecto celular es el comportamiento de la permitividad en función de la frecuencia. 00:15:54
Y la permitividad es la que habremos simulado en nuestra estructura celular. 00:16:00
y eso es lo que nos va a permitir entonces llegar de nuevo desde el punto de vista experimental 00:16:04
a definir ese modelo de células. 00:16:12
Pues bien, y por último, pues entonces destacar efectos, por ejemplo, 00:16:16
los efectos de los campos electromagnéticos en celular, 00:16:22
lo más interesante a resaltar es que la propia membrana celular es un amplificador, 00:16:26
O sea, el campo eléctrico que le llega a una mitad de la célula se amplifica extraordinariamente. 00:16:32
Luego el campo local que uno detecta o siente la célula es mucho más intenso que el que pudiéramos emitir o hacer incidir. 00:16:38
Las limitaciones que tengamos en los modelos de cálculo nos llevarán a que tengamos que hacer modelos realistas de cálculo. 00:16:51
Y eso nos va a llevar, cuando tengamos todos estos resultados, a lo que se conoce como directiva comunitaria, que es donde empiezan ahora a definirse, bueno, de hecho, por ejemplo, hay una directiva comunitaria que está definida para el público en general, es decir, para nosotros en la calle, desde el 1999 y no se ha tocado desde entonces, 00:16:57
y la de los trabajadores, es decir, los que están más próximos a esos efectos radiativos, 00:17:19
que es más reciente y es de 2013. 00:17:25
Eso llevará, y el sagrado yo os contaré con todo detalle, 00:17:28
este tipo de restricciones básicas y límites de exposición 00:17:33
a las que, según la normativa comunitaria, estamos expuestos. 00:17:36
Bien, y para acabar, pues la última parte, que no será el último día, sino que será el penúltimo, 00:17:42
Por aquello de determinar dónde empezamos, es decir, ir aquí. 00:17:49
Pues tendréis una sesión de laboratorio en la Facultad de Física, 00:17:54
ya os darán detalles del sitio donde es y demás. 00:17:58
Bueno, seguro que es en la tercera planta, porque no hay ningún sitio, 00:18:03
pero bueno, ya os lo dirán. 00:18:05
Y en esas medidas experimentales, pues fijaros que vais a utilizar 00:18:08
un analizador de espectros, es decir, en baja frecuencia y en alta frecuencia, 00:18:13
es decir, que dada una señal 00:18:17
pues vais a tener la ocasión de ver 00:18:19
cuáles son las frecuencias dominantes 00:18:20
en esa señal 00:18:23
Podréis hacer medidas 00:18:24
en baja frecuencia 00:18:27
y utilizaréis 00:18:29
el triple diodo, apantallamiento 00:18:31
una sonda LOC 00:18:34
y sondas para determinación de puntos calientes 00:18:34
que son más puntuales 00:18:38
para determinación de campos 00:18:39
Para medidas a alta frecuencia 00:18:40
pues utilizaréis una sonda eléctrica o una sonda de campo magnético 00:18:45
y también utilizaréis una relación de campo eléctrico frente a campo magnético. 00:18:49
Y por último, pues dentro de los métodos para la determinación de esta razón específica de radiación, 00:18:56
pues veréis métodos de cálculo para poder llegar a hacer una evaluación 00:19:08
en función de un modelo previamente 00:19:14
determinado 00:19:16
en donde 00:19:18
veréis el procedimiento de cálculo 00:19:19
que será basado en 00:19:22
luego hablaremos 00:19:24
de conductores en campo eléctrico 00:19:33
con donde aparecen las cargas inducidas 00:19:35
esto sonará 00:19:37
esas cosas son muy básicas 00:19:38
eléctrico en un campo eléctrico 00:19:40
y el apantallamiento eléctrico 00:19:42
y luego en el cálculo final 00:19:45
de esta razón específica 00:19:47
pues 00:19:50
utilizaréis modelos reales 00:19:53
por ejemplo lo que se llama el fantoma 00:19:55
es un modelo patentado 00:19:57
que simula la cabeza humana 00:19:59
en donde 00:20:01
se pueden hacer 00:20:03
simulaciones y cálculos para ver cuál es 00:20:04
la medida de la radiación 00:20:07
que le llega 00:20:09
veréis como se 00:20:10
puede determinar la liga depositada 00:20:13
y por último 00:20:15
la distribución de 00:20:17
esta raza en específicas. Gracias. 00:20:19
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Idioma/s:
es
Autor/es:
CTIF
Subido por:
Ctif madridsur
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
140
Fecha:
7 de mayo de 2015 - 10:40
Visibilidad:
Público
Centro:
C.TER.INN.Y FORM CTIF MADRID-SUR
Descripción ampliada:
Palabras (por orden de intervención) de la asesora de Ciencias del CTIF Madrid-Sur, Dña. Mª Guadalupe Sanz Marcos, el director del CTIF Madrid-Sur, D. Raúl Fernández Vítores, y el catedrático de Física Aplicada de la Universidad Complutense de Madrid, D. José Juan Jiménez Rodríguez.
Enlace con la ficha del curso>>
Duración:
20′ 22″
Relación de aspecto:
5:4 Es el estándar al cual pertenece la resolución 1280x1024, usado en pantallas de 17". Este estándar también es un rectángulo.
Resolución:
720x576 píxeles
Tamaño:
291.71 MBytes

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