Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Identification of Environmental and Experimental Factors Influencing Human Perception of DC and AC Electric Fields med./bio.

[Identifizierung von umweltbedingten und experimentellen Faktoren, die die menschliche Wahrnehmung von elektrischen Gleich- und Wechselfeldern beeinflussen]

Von: Jankowiak K, Drießen S, Kaifie A, Kimpeler S, Krampert T, Kraus T, Stunder D, Kursawe M
Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2021; 42 (5): 341-356
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Ziel der Studie (lt. Autor)

Das Ziel dieser Vorstudie war es, die menschliche Wahrnehmung von statischen elektrischen Feldern, elektrischen Wechselfeldern und deren Ko-Exposition zu untersuchen sowie Faktoren zu bestimmen, die die Wahrnehmung beeinflussen.

Hintergrund/weitere Details

Hintergrund der Studie ist die Energiewende in Deutschland, für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Leitungen (HGÜ) in Planung sind. Dabei werden statische elektrische Felder erzeugt. Allerdings ist die menschliche Wahrnehmung von statischen elektrischen Feldern in der Vergangenheit kaum untersucht worden. In dieser Vorstudie sollen die Rahmenbedingungen für eine zukünftige, umfassende Hauptstudie identifiziert werden.
Elf gesunde Teilnehmer (9 Männer und 2 Frauen) im Alter zwischen 23 und 33 Jahren wurden in die randomisierte Crossover-Studie eingeschlossen. Zwei Teilnehmer schieden während des Versuchszeitraums aus. Insgesamt wurden 5 Testtage pro Teilnehmer durchgeführt. Um den Einfluss von experimentellen und umweltbedingten Faktoren auf die menschliche Wahrnehmung des elektrischen Feldes zu untersuchen, wurden die Dauer des Feldaufbaus, die Expositions-Dauer, die Ionenstrom-Dichte, die Polarität und die relative Luftfeuchtigkeit an verschiedenen Testtagen modifiziert.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 0 Hz
Expositionsdauer: bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang
Exposition 3: 0–50 Hz
Expositionsdauer: bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 0 Hz
Typ
Expositionsdauer bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang
Zusatzinfo statisches elektrisches Feld
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer das Expositions-Labor war 4 m lang und breit und 3 m hoch und enthielt einen höhenverstellbaren Stuhl in der Mitte; der Raum und der Stuhl waren aus laminiertem, verdichtetem Holz gebaut, um leitfähige Prozesse und Ladungsakkumulationen zu verhindern; die relative Luftfeuchtigkeit konnte auf 30 %, 50 % oder 70 % eingestellt werden, während die Temperatur konstant bei 22 °C (± 0,2 °C) gehalten wurde; es wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um reale Schein-Expositions-Bedingungen und das doppelblinde Studiendesign zu gewährleisten; es wurden Sicherheitsmaßnahmen ergriffen, um Lichtbogen-Entladungen zu verhindern und die Sicherheit der Teilnehmer zu gewährleisten
Aufbau die Systeme zur Erzeugung des elektrischen Feldes und des Ionenstroms befanden sich in der Decke des Expositions-Labors und bestanden aus vier Hochspannungs-Elektroden; die Elektroden hatten einen Durchmesser von 4 m und waren übereinander montiert; die Elektroden 1, 2 und 4 bestanden aus 2 mm dicken perforierten Aluminiumblechen, während die Elektrode 3 aus einzelnen Edelstahldrähten mit einem Durchmesser von 200 μm und einem Abstand von 0,1 m zueinander bestand; die Elektroden 2, 3 und 4 dienten zur Erzeugung eines gleichmäßigen Ionenstrom-Flusses, Elektrode 1 wurde primär zur Erzeugung eines elektrischen Feldes verwendet; vierzehn übereinander angeordnete Zwischen-Elektroden an den Wänden des Labors sorgten für ein homogenes elektrisches Feld zwischen Elektrode 1 und dem Boden, der als Erdungsplatte verwendet wurde
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 10 kV/m Minimum Kalibrierung - -
elektrische Feldstärke 44 kV/m Maximum Kalibrierung - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang
Zusatzinfo elektrisches Wechselfeld
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 10 kV/m Minimum Kalibrierung - -
elektrische Feldstärke 30 kV/m Maximum Kalibrierung - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 0–50 Hz
Typ
Expositionsdauer bis zu 25 s bei voller Feldstärke pro Durchgang
Zusatzinfo Ko-Exposition
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 4 kV/m - Kalibrierung - elektrisches Wechselfeld
elektrische Feldstärke 6 kV/m Minimum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld
elektrische Feldstärke 30 kV/m Maximum Kalibrierung - statisches elektrisches Feld

Referenzartikel

  • Blondin JP et al. (1996): Human perception of electric fields and ion currents associated with high-voltage DC transmission lines

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchtes Organsystem:
Untersuchungszeitpunkt:
  • während der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Wahrnehmungs-Schwelle betrug 23,4 kV/m für statische elektrische Felder, 16,9 kV/m für elektrische Wechselfelder und 11,4 kV/m bei einer Ko-Exposition. Das deutete darauf hin, dass die durchschnittliche Wahrnehmungs-Schwelle einer Ko-Exposition bei einem elektrischen Wechselfeld von 4 kV/m und einem statischen elektrischen Feld von 6–30 kV/m niedriger war als die der jeweiligen Expositionen allein. Die relative Luftfeuchtigkeit wurde als ein Umweltfaktor identifiziert, der die Wahrnehmung von statischen elektrischen Feldern und elektrischen Wechselfeldern beeinflusst. Eine geeignete Dauer des Feldaufbaus und Expositions-Dauer wurde für zukünftige Studien bestimmt. Die subjektiven Empfindungen bei einer Exposition waren individuell unterschiedlich und wurden verschiedenen Körperteilen zugeordnet; jedoch berichtete kein Teilnehmer über schmerzhafte Empfindungen.
Die Autoren schlussfolgerten, dass mehrere umweltbedingte und experimentelle Faktoren, die die menschliche Wahrnehmung elektrischer Felder beeinflussen, und vorläufige Wahrnehmungs-Schwellen identifiziert werden konnten, die eine wesentliche Grundlage für eine umfassende Hauptstudie darstellen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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