progetto di ricerca - ISPRA

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Consorzio
l’Ambiente
Sostenibile
Relazione Tecnico – Scientifica
complessiva
Ingegneria per
e lo Sviluppo
Progetto APAT Tema 1
“Esposizione ai campi elettrici,
magnetici ed elettromagnetici”
Data: 15 Febbraio 2007 - Rev. 0
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PROGETTO DI RICERCA
Agenzia per la Protezione dell’Ambiente e per i servizi Tecnici
CONTRATTO DI RICERCA STIPULATO TRA
APAT E IPASS (CONSORZIO INGEGNERIA PER L’AMBIENTE E LO SVILUPPO
SOSTENIBILE)
A SEGUITO DELLA GARA AD APPALTO-CONCORSO N. 08-bis/03/GAR
Tema di Ricerca n. 1
“Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici”
Progetto: Ricerca sperimentale sulla caratterizzazione, il controllo e l’interazione cellulare
dell’inquinamento elettromagnetico ambientale indoor di reti wireless esteso a tutta la
filiera
Relazione tecnico – scientifica delle attività svolte nel periodo
01.02.05 – 31.01.07
A CURA DEL COORDINATORE DI PROGETTO
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Tema 1- Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed
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elettromagnetici
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INDICE
1.0
Introduzione
pag. 3
2.0
Documenti di riferimento
pag. 5
3.0
Descrizione attività svolte dalle singole Unità Operative (01.02.05 – 31.01.07)
pag. 6
Premessa
3.1
UO 1 – Unità Campi Elettromagnetici - CIRIAF - Università di Roma Tre
- Facoltà di Ingegneria
3.2
UO2 - Unità Fisica Tecnica - CIRIAF - Università degli Studi di Perugina
- Facoltà di Ingegneria
3.3
pag. 14
UO3 - Unità di Medicina Sperimentale - CIRIAF - Università degli
Studi di Perugia - Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale
3.4
pag. 6
pag. 21
UO4 - Unità di Ricerca e Prototipazione - FN SpA Nuove Tecnologie e
Servizi Avanzati
pag. 29
3.5
UO5 – Unità di Coordinamento – IPASS
pag. 36
4.
Diagramma temporale aggiornato
pag. 39
5.
Andamento delle percentuali di avanzamento delle attività
pag. 41
6.
Conclusioni
pag. 43
Allegati
Schede
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1.0 Introduzione
In data 18 Dicembre 2003, APAT (Agenzia per la Protezione dell’Ambiente e per i servizi Tecnici), a
mezzo raccomandata Prot. n.35598, ha comunicato ad IPASS (Consorzio Ingegneria Per l’Ambiente e lo
Sviluppo Sostenibile) l’aggiudicazione della gara ad appalto-concorso n. 08-bis/03/GAR, relativamente al
Tema 1, avente come oggetto “Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici”. In data
24.08.04 è stato sottoscritto da A.P.A.T. e IPASS un Contratto di Ricerca, in cui A.P.A.T. ha affidato ad
IPASS un progetto dal titolo “Ricerca sperimentale sulla caratterizzazione, il controllo e l’interazione
cellulare dell’inquinamento elettromagnetico ambientale indoor di reti wireless esteso a tutta la filiera.”
Come previsto dall’art. 5 del Contratto di ricerca, entro 10 giorni dalla stipula dello stesso, è stato redatto e
presentato ad APAT un Piano Operativo di Dettaglio (POD) relativo alle attività, ai tempi di esecuzione ed
al corrispettivo pattuito nell’ambito del Contratto stesso. In tale documento sono state sinteticamente
descritte le attività, la loro suddivisione in Fase ed i tempi di ciascuna Fase, i risultati attesi ed il piano
finanziario.
Per lo svolgimento delle attività previste nel progetto, il Consorzio IPASS si è strutturato nelle seguenti
Unità Operative dotate di specifiche competenze per ciascuna problematica (scientifica, ingegneristica,
amministrativa e logistica) interessata dal tema della ricerca:
UO1 - Unità Operativa Campi Elettromagnetici (CIRIAF - Università di Roma Tre - Facoltà di
Ingegneria): incaricata di svolgere l’Attività 1 – “Controllo dell’inquinamento elettromagnetico in
ambiente indoor in presenza di reti locali senza fili”
UO2 - Unità Operativa Fisica Tecnica (CIRIAF - Università degli Studi di Perugia - Facoltà di
Ingegneria): incaricata di svolgere l’Attività 2 – “Controllo e monitoraggio ambientale dei dati ambientali
ai fini dell’esposizione ai campi elettromagnetici ed individuazione di nuove soluzioni architettonico,
ingegneristiche ed impiantistiche finalizzate alla riduzione ed al confinamento dei campi non ionizzanti”
UO3 - Unità Operativa di Medicina Sperimentale (CIRIAF - Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale): incaricata di svolgere l’Attività 3 – “Ruolo dei campi
elettromagnetici sulla funzionalità cellulare”
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UO4 - Unità Operativa di Ricerca e Prototipazione (FN Nuove Tecnologie e Servizi Avanzati S.p.A):
incaricata di svolgere l’Attività 4 – “Individuazione di materiali compositi per l’isolamento da campi
elettromagnetici e progetto e sviluppo di schermi e guide d’onda per impieghi in ambiente indoor”
UO5 - Unità Operativa di Coordinamento, Gestione ed Amministrazione (IPASS) incaricata di svolgere
l’Attività 5 – “Coordinamento e valorizzazione scientifica e socio – economica dei risultati del progetto”.
In sintesi, nel Tema 1 sono state trattate le problematiche relative alla modellazione, allo studio, alla
misura dei campi elettromagnetici prodotti da reti wireless e della distribuzione dei livelli di campo in
ambiente indoor in presenza di ostacoli alla libera propagazione del campo. Inoltre, si doveva provvede
all’individuazione delle condizioni termoigrometriche nelle quali i campi si propagano all’interno di
ambienti indoor, nonché alla progettazione di nuove soluzioni impiantistiche per l’installazione e
l’ottimizzazione della posizione delle antenne wireless e dei sistemi di distribuzione dell’energia
elettromagnetica. Particolare importanza è stata attribuita allo studio delle interazioni uomo – onde
elettromagnetiche dovute alla propagazione di un campo diffuso in ambiente chiuso; la ricerca si è
indirizzata all’individuazione delle fenomenologie che possono determinare una correlazione fra stimolo
fisico ed eventuali aberrazioni cellulari e cancerogenesi, che sembrano le patologie più gravi associate
all’esposizione a campi di radiazioni non ionizzanti. Nell’ambito del progetto sono anche stati individuati
nuovi materiali schermanti per l’isolamento di campi elettromagnetici, con la progettazione di schermi e
guide d’onda e lo sviluppo di tecnologie innovative come il tape – casting e la formatura in plastico da
impiegare per la realizzazione dei prototipi.
Le attività di ricerca sono ufficialmente iniziate il 01.02.05 con il verbale di inizio attività siglato dal
Responsabile del Progetto per APAT, Ing. G. Mangialavori, e dal responsabile per IPASS, Dr.ssa E.
Ghisolfi, ed hanno avuto la durata di due anni (termine 31.01.07).
Il presente documento rappresenta una sintesi della ricerca svolta nel corso dei due anni ed è così
strutturato:
-
descrizione sintetica delle attività condotte dalle singole Unità Operative, corredata di schede
riepilogative riassuntive delle esperienze svolte in regime multi - ed inter -disciplinare ,
-
diagramma temporale
-
andamento degli stati di avanzamento
-
riepilogo delle spese sostenute e rendicontate dal 01.02.05 al 31.01.07
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valutazioni conclusive.
2.0 Documenti di riferimento
-
Scheda Progetto - 20 Ottobre 2003
-
Comunicazione di aggiudicazione gara d’appalto – concorso A.P.A.T. n. 08-bis/03/GAR – Prot. 35598
del 18 Dicembre 2003
-
Contratto relativo al Tema 1 – Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici – Progetto:
Ricerca sperimentale sulla caratterizzazione, il controllo e l’interazione cellulare dell’inquinamento
elettromagnetico ambientale indoor di reti wireless esteso a tutta la filiera – 24 Agosto 2004
-
Piano Operativo di Dettaglio (POD) - 3 Settembre 2004
-
Verbale di inizio attività - 1 febbraio 2005
-
Relazione sintetica attività svolta nel periodo 01.02.05 – 30.06.05 – presentata in riunione ad A.P.A.T. il
1 Luglio 2005 – lettera di trasmissione prot. IPASS n. 102/05
-
Integrazione a relazione sintetica del 1 Luglio 2005 trasmessa ad A.P.A.T. il 7 Ottobre 2005 – lettera di
trasmissione prot. IPASS n. 146/05
-
Relazione tecnico – scientifica delle attività svolte nel periodo 01.02.05 - 31.10.05 – consegnata ad
A.P.A.T. il 18 Novembre 2005 – lettera di trasmissione prot. IPASS n. 176/05
-
A.P.A.T. il 21 Aprile 2006 – lettera di trasmissione prot. IPASS n. 105/06
-
Documento di sintesi relativo alla valutazione dello stato avanzamento del Tema di Ricerca 1
“Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici” - a cura del coordinatore di progetto Periodo 01.02.05 – 31.03.06. – lettera di trasmissione prot. IPASS n.105/06
-
Richiesta rimodulazione – Invio tramite fax FN n. 128 – 06 del 12.07.06
-
Lettera APAT prot. 20273 del 13 luglio 2006 con approvazione richiesta rimodulazione.
-
Lettera di fine attività - aggiornamento su progetti e data riunione finale presso A.P.A.T. - prot. IPASS n.
28/07.
-
A.P.A.T. il 01 marzo 2007 – lettera di trasmissione prot. IPASS 91/07 del 01.03.07
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Descrizione attività svolte dalle singole Unità Operative (01.02.05 – 31.01.07)
Premessa
Di seguito sono sinteticamente descritte le attività svolte nell’ambito dei due anni di progetto, suddivise per
ciascuna Unità Operativa. I dettagli di quanto esposto ed i risultati delle misurazioni sono visibili negli
allegati alle relazioni di rendicontazione già illustrate e consegnate ad APAT in occasione delle riunioni
effettuate alla presenza dell’Ing. Mangialavori, responsabile del Progetto per APAT. I riferimenti a dette
relazioni sono al Cap. 2 del presente lavoro.
Per completezza si è pensato di allegare a questa descrizione una serie di schede che riassumano, in modo
molto schematico, le tipologie di test che hanno coinvolto le varie Unità Operative in senso
multidisciplinare, con particolare riferimento alle prove di irradiazione cellulare.
3.1
UO 1 – Unità Campi Elettromagnetici - CIRIAF - Università di Roma Tre - Facoltà di
Ingegneria
Attività 1
Fase 1: Caratterizzazione e modellistica dei campi elettromagnetici e delle sorgenti di campo
elettromagnetico in strutture complesse chiuse o “indoor”
In questa fase, lo scopo principale era quello di sviluppare dei nuovi modelli atti, da un lato a riprodurre i
vari tipi di sorgenti di campi elettromagnetici (antenne, hotspots, terminali mobili, etc.) e i fenomeni di
propagazione e di interazione in domini piuttosto ampi e complessi e dall’altro a calcolare i livelli di
campi elettromagnetici risultanti nei suddetti ambienti alle frequenze di interesse emessi dalle suddette
sorgenti. Si trattava, quindi, di rappresentare l’impatto ambientale dei campi elettromagnetici prodotti da
apparati e sistemi mediante modelli analitici e numerici, da utilizzare per prevedere i livelli di campo
prodotti dai sistemi in via di sviluppo o per predire i livelli di campo prodotti all’atto dell’installazione dei
nuovi apparati in regioni grandi dal punto di vista elettromagnetico e con la presenza di numerosi ostacoli
alla libera propagazione del campo.
Le attività previste nell’ambito della Fase 1 sono state suddivise nel seguente modo:
 Caratterizzazione delle sorgenti elettromagnetiche di interesse;
 Studio dei modelli di predizione del campo elettromagnetico e loro valutazione;
 Realizzazione di un software che offra un set completo di strumenti per la simulazione della
propagazione radio in ambiente indoor e per la pianificazione di reti di telecomunicazioni basato sulla
tecnica di ray tracing;
 Utilizzazione del software prodotto per lo studio di scenari realistici.
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Obiettivo 1: Caratterizzazione delle sorgenti elettromagnetiche di interesse
In questa fase si è, innanzitutto, provveduto allo studio dell’ampia bibliografia sui:
1. meccanismi di interazione dei campi elettromagnetici con i tessuti biologici,
2. caratterizzazione delle sorgenti elettromagnetiche di interesse.
I campi elettromagnetici a frequenza industriale (ELF, extremely low frequencies, 30-300 Hz) a
radiofrequenza e alle microonde (da 100 kHz a 300 GHz) rientrano nella gamma delle radiazioni non
ionizzanti, ovvero caratterizzate da una lunghezza d'onda maggiore di 10-7 m e una energia associata
inferiore a 12 eV. Tale energia è di intensità insufficiente a modificare direttamente la struttura chimica
della materia, in particolare ad indurre fenomeni di ionizzazione delle molecole o a rompere legami chimici
anche molto deboli. Per questo motivo, fino a qualche decennio fa, tali radiazioni non sono state
considerate in grado di interagire con i sistemi biologici; di conseguenza anche i relativi studi erano poco
numerosi e le informazioni sull'argomento molto scarse, specie se confrontate con la grossa mole di
conoscenze accumulata sulle interazioni tra radiazioni ionizzanti e i sistemi biologici. Solo recentemente, a
causa dell'utilizzo sempre più frequente di campi elettromagnetici a diverse frequenze e intensità, è stata
avviata una vasta attività di ricerca volta alla definizione dei principali effetti biologici e sanitari. In
particolar modo, la rapida diffusione degli apparecchi per la telefonia mobile e per le comunicazioni
wireless ha sollecitato lo studio di adeguate metodologie per valutare il campo elettromagnetico indotto in
strutture biologiche esposte.
Nel tentativo di definire una panoramica sulle soluzioni wireless Lan per il mercato Soho, ci si è reso conto
di quanto sia difficile circoscrivere un gruppo di dispositivi omogenei, vista la varietà dei prodotti Wlan
disponibili sul mercato, tra Access Point dedicati, router con funzioni wireless integrate, adattatori portatili,
client e schede di vano genere. Considerando l’obiettivo principale del progetto di ricerca, si è focalizzata
la nostra attenzione sui dispositivi all in one che permettono di condividere sulla rete locale la connessione
a Internet fornita ad esempio da un modem Adsl esterno o da un adattatore per collegamenti in fibra. Dal
punto di vista della configurazione wireless si può lasciare totale libertà sulle soluzioni proprietarie delle
varie aziende, limitandosi a definire come requisiti minimi la compatibilità con lo standard 802.11g e il
supporto per il sistema di protezione Wpa. Analizzando il parco delle apparecchiature disponibili si può in
primo luogo constatare la disomogeneità delle soluzioni wireless proposte: spinti da esigenze spesso più di
marketing che tecniche, molti produttori hanno rapidamente abbandonato i chipset standard basati sul
protocollo 802.11g per rivolgersi a piattaforme sulla carta più performanti: le velocità massime nominali
possono così salire dai 54 Mbps originali ai 100, fino a raggiungere i 140 megabit per secondo. Meno
clamoroso si rivela l'incremento di prestazioni in termini di throughput reale, che può toccare i picchi di 40
Mbps con i prodotti Mimo. Questi ultimi sfruttano la tecnologia che sarà presumibilmente protagonista del
prossimo standard 802.11n (atteso per la seconda metà del 2006), tanto da fregiarsi a volte del titolo di
prodotti pre-N. È bene comunque sottolineare che, visti i mesi che ci separano dalla ratifica dello standard
n, è molto improbabile che i prodotti attualmente sul mercato possano essere aggiornati alle specifiche
definitive tramite un semplice upgrade software. Una nota negativa riguarda le certificazioni: solo 7 dei 20
modelli disponibili sul mercato compaiono ad oggi, nell'elenco di certificazione della Wi- Fi Alliance (
www. wi-fi.org).
Obiettivo 2: Valutazione dei modelli di predizione del campo elettromagnetico
Il secondo obiettivo della Fase ha avuto per oggetto la valutazione dei modelli di predizione del campo
elettromagnetico.
La previsione degli andamenti di campo elettromagnetico in prossimità di una sorgente trasmittente inserita
in un ambiente reale è un problema di modellistica complesso, per la difficoltà di rappresentare con
sufficiente accuratezza dal punto di vista elettromagnetico, sia il sistema irradiante sia l’ambiente
complessivo.
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Sono state individuate due classi di strumenti di previsione caratterizzati da una crescente accuratezza e
quindi di complessità e costo computazionale.
La prima classe comprende i modelli basati su curve empiriche e formule interpolanti ottenute nell'ambito
di particolari campagne di misura in cui la geometria del problema è tenuta in considerazione tramite
indicatori statistici globali.
La seconda classe fa riferimento al sistema di equazioni integro-differenziali che con le opportune
condizioni al contorno permettono una rigorosa soluzione del problema di campo anche per scenari molto
complessi.
I risultati principali ottenuti sono stati i seguenti:
 individuazione dello stato dell’arte relativo al tipo di radiatori attualmente in uso e di prossimo impiego
per le comunicazioni wireless (access points e terminali mobili);
 individuazione dello stato dell’arte relativo ai modelli di predizione del campo elettromagnetico in
ambienti complessi;
 individuazione del modello più adatto per garantire lo sviluppo di un sistema informatico capace di
predire i livelli di campo elettromagnetico nel modo più vicino possibile a quanto avviene nella realtà.
Obiettivo 3: Realizzazione di un software basato sulla tecnica di ray tracing
Il terzo obiettivo è quello di sviluppare uno strumento informatico integrato avente una struttura modulare
aperta, in cui integrare (oltre che aggiornare e modificare) tutte le metodologie di modellazione e
simulazione del campo elettromagnetico che sono ritenute interessanti per caratterizzare in modo accurato
ed efficiente i fenomeni di propagazione e di interazione in domini ampi e complessi.
Il risultato principale è stato quello di produrre uno strumento software che consente all’utente finale di
gestire tutto il processo di modellazione, dalla preelaborazione (preprocessing) dei dati al calcolo vero e
proprio (soluzione del problema elettromagnetico) fino al post processing, cioè all’elaborazione e
presentazione in forma grafica e animata, dei risultati ottenuti, ossia la descrizione di quale può essere
l’impatto ambientale prodotto dagli access points nell’ambiente considerato.
Il simulatore elettromagnetico prodotto è costituito da:
 un modulo di acquisizione e di elaborazione dei dati in ingresso (pre-processing);
 un modulo di gestione dell’architettura di calcolo che permetta all’utente (una volta impostato il
problema ed elaborato il codice che intende utilizzare per avere i risultati finali) di scegliere su quale tipo di
architettura verrà compilato il suddetto codice;
 un modulo di gestione del solutore del problema elettromagnetico basato sul Ray-tracing 3D (tecnica di
tracciamento dei raggi in tre dimensioni);
 un modulo di elaborazione e visualizzazione dei dati in uscita (post-processing).
Obiettivo 4: Utilizzazione del software prodotto per lo studio di scenari realistici
La struttura di riferimento è sufficientemente semplice da rendere agevole l’interpretazione dei risultati, pur
tuttavia è rappresentativa di una tipica situazione topografica nelle immediate vicinanze dell’access point.
La geometria consiste di una stanza approssimativamente rettangolare. L’antenna di riferimento è quella
classica degli access point commerciali attualmente in uso, posizionato ad una distanza dal tetto di 50 cm,
come tipicamente avviene nelle istallazioni per reti WLAN. Il radiatore elementare è stato modellizzato
come un antenna dipolare e la potenza irradiata è stata posta ad 1 W. Il passo di campionamento impiegato
è di 1 cm per tutti i percorsi considerati. Tramite elaborazioni eseguite con sampling fine dello spazio è
stato possibile ottenere andamenti superficiali dei campi particolarmente interessanti per le applicazioni.
Una adeguata qualità della visualizzazione grafica consente inoltre di apprezzare maggiormente la
configurazione del campo nella scena, permettendo una analisi che fornisca una concreta validazione della
bontà degli algoritmi adottati.
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Fase 2: Misura dei livelli di campo elettromagnetico nell’ambiente
Lo scopo di questa linea di ricerca era quello di individuare, progettare e realizzare un prototipo
dimostrativo di un sistema mobile di misura automatico in grado di rilevare, controllare e monitorare i
livelli di CEM in tutte le zone sotto osservazione e per tutto il tempo desiderato. Questa fase si suddivideva
nelle sottofasi:
Fase 2A: Individuazione, progetto e realizzazione di un prototipo dimostrativo di sistema mobile di
misura di livelli di campi elettromagnetici
Fase 2B: Controllo e monitoraggio dei livelli di campi elettromagnetici prodotti da reti wireless
Le attività previste nell’ambito della Fase 2a sono state suddivise nel seguente modo:
 Individuazione di un protocollo di misura
 Definizione di prototipo dimostrativo di sistema mobile di misura di livelli di campi elettromagnetici
Obiettivo 1: Individuazione di un protocollo di misura
Per quanto riguarda la Fase 2a, nel primo periodo di attività, l’unità di Roma 3 ha, provveduto ad
individuare i materiali coinvolti nella preparazione delle colture cellulari coinvolte nella sperimentazione.
In particolare, il giorno 21 aprile 2005 presso la sede dell’Unità Operativa di Medicina Sperimentale
(CIRIAF-Università degli studi di Perugina - Dip. Medicina Clinica e Sperimentale) si è tenuta una
riunione tra i componenti della suddetta unità e quelli dell’ Unità Operativa Campi Elettromagnetici
(CIRIAF- Università di Roma Tre- Facoltà di Ingegneria). Lo scopo della riunione è stato quello di portare
a conoscenza di alcune delle metodiche sperimentali che verranno adottate dalla sezione di Farmacologia ai
fini del raggiungimento degli obbiettivi. In particolare sono state illustrate le condizioni di coltura standard
delle cellule di timo e due metodiche da noi utilizzate ai fini di valutare la differenziazione del timo
(citofluorimetria a flusso) e i livelli intracellulari del gene p53 ( polymerase chain reaction, PCR). Per
quanto riguarda le condizioni di coltura standard delle cellule di timo è stata individuata la composizione
chimica del medium utilizzato per le colture dei timociti. A partire dalla composizione chimica si è, poi,
passato alla caratterizzazione elettromagnetica della coltura cellulare risolvendo, tra l’altro, i problemi di
anisotropia e disomogeneità propri del problema. Si è, quindi, deciso di caratterizzare dal punto di vista
elettromagnetico la coltura cellulare come un mezzo eterogeneo costituito da un mezzo omogeneo ospite, la
soluzione, con al suo interno delle inclusioni dielettriche, le cellule. Viste le frequenze in gioco, si è assunto
che le inclusioni sono piccole in termini delle lunghezza d’onda. Sotto questa ipotesi si è potuto seguire
l’approccio integrale di Maxwell-Garnett per ottenere al fine una permittività efficace della coltura
cellulare da potersi utilizzare nel proseguo delle attività, all’interno dell’algoritmo di predizione del campo
elettromagnetico.
I test di throughput wireless devono essere eseguiti all'interno del laboratorio di Farmacologia della Facoltà
di Medicina dell’Università di Perugia, variando la posizione reciproca di antenna trasmittente e client in
modo da riprodurre delle situazioni reali per gli ambienti Soho (Small Office, Home Office), con ostacoli di
vario genere frapposti sulla linea diretta di trasmissione. La scelta del protocollo di misure deve essere in
grado di determinare l'impatto di reali applicazioni distribuite sulla struttura di rete. Il software di controllo
delle prove consiste in una console di controllo e in una serie di agenti (end point) da installare su ciascun
computer coinvolto nella prova; la console si occupa di definire il test, assegnare i compiti e raccogliere i
risultati, interagendo con gli end point che effettuano il trasferimento dei dati. Esso deve permettere la
possibilità di utilizzare diversi profili di comunicazione, che riproducono il comportamento delle
applicazioni reali come database, Web server o Voice Over Ip; nell’ambito di questo progetto si è scelto in
particolare il profilo di test che simula la trasmissione di 100.000 byte con ripetizioni cicliche per un tempo
prefissato di un minuto; al termine della prova il throughput risultante è espresso in Mbps, megabit al
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secondo. Per effettuare i test, il primo end point deve essere installato su di un desktop collegato
direttamente al router su porta Lan, il secondo sul notebook di prova con scheda Intel integrata (piattaforma
Centrino). Mantenendo fissa la postazione del punto di accesso (AP), ubicato a venti centimetri da terra, il
client portatile è stato quindi posizionato in cinque punti diversi, tutti a 70 cm da terra: il primo (A) ad un
metro di distanza dal router e con visibilità diretta, il secondo (B) ad ottanta centimetri, mantenendo
comunque una configurazione di tipo Los (Line Of Sight, a linea di vista). Per il test (C), si suggerisce di
lasciare invariata la distanza di ottanta centimetri, collocando però il dispositivo client in un secondo
ambiente attiguo a quello principale, frapponendo quindi tra i due terminali una parete non portante.
Nell'ultima postazione (D), il client è posto alla massima distanza possibile dall’antenna trasmittente e sulla
linea diretta tra i due dispositivi si trova una colonna portante in metallo, mentre l'ambiente circostante
presenta pareti e mobili come ulteriore ostacolo. I quattro test così definiti vanno ripetuti variando il tipo di
client coinvolto e il metodo di cifratura: per ciascun prodotto vanno eseguite una serie di trasmissioni in
chiaro e una con cifra Wpa, servendosi come client wireless dell'interfaccia 802.1 1g integrata nel
notebook. Per le tecnologie fuori standard, inoltre, bisogna ripetere il tutto installando sul notebook
l'adattatore wireless. Infine, è opportune eseguire un test aggiungendo alla configurazione un secondo
notebook (Intel Centrino 802.11b) e attivando due trasferimenti contemporanei con chiave Wpa, uno verso
il client principale in postazione D e uno verso quello 802.11b posto nel punto C, aggregando poi il
throughput verso le due stazioni. Si definisce, poi, un indice di prestazioni finale (normalizzato a 100),
definito come una media ponderata tra i risultati di tutti i test.
Obiettivo 2: prototipo dimostrativo di sistema mobile di misura di livelli di campi elettromagnetici
Per quanto riguarda il prototipo dimostrativo di sistema mobile di misura di livelli di campi
elettromagnetici, si è inteso, innanzitutto, realizzare una camera climatica che soddisfacesse la condizione
di non contenere elementi metallici che potessero alterare l’uniformità del campo elettromagnetico, di
dimensioni 570 x 525 x 570 mm (altezza x larghezza x profondità).
A tale scopo si è deciso di realizzare una camera climatica in materiale non metallico.
Il controllo delle grandezze, che caratterizzano l’ambiente in cui è posta la fiaschetta, è stato effettuato in
un box separato, di dimensioni molto più grandi, posto ad una certa distanza dalla camera climatica.
La fiaschetta da sottoporre a test è stata mantenuta in condizioni ambientali particolari di temperatura,
umidità e concentrazione di anidride carbonica.
La camera climatica ed il box di controllo sono collegati tramite due tubi di plastica, uno di ingresso dotato
di ventola espirante e uno di uscita dotato di ventola aspirante.
La realizzazione proposta ha garantito la possibilità di avere un campo elettromagnetico uniforme nello
spazio occupato dalla fiaschetta, mentre l’eventuale campo disuniforme, causato dalla presenza di elementi
metallici, era confinato nel box di controllo. Il controllo è stato effettuato mediante un Personal Computer
(PC) comunicante con i sensori e gli attuatori attraverso la porta parallela.
La campagna sperimentale di misure, prevista nell’ambito della fase 2B, ha richiesto il mantenimento di
condizioni ambientali prefissate e costanti tali da consentire la sopravvivenza delle cellule per tutta la
durata del singolo esperimento. A tal fine è stata appositamente realizzata una camera climatica capace di
garantire il mantenimento della temperatura, dell’umidità e della concentrazione di anidride carbonica ai
valori desiderati. Per evitare che le apparecchiature di controllo dei parametri ambientali alterassero la
distribuzione dei campi elettromagnetici creati nella zona di posizionamento delle cellule, come accadrebbe
in una comune camera climatica commerciale, è stata realizzata ad hoc una camera formata da due
ambienti intercomunicanti, ma spazialmente separati: il primo contenente le apparecchiature di controllo
dei parametri ambientali, il secondo contenente le cellule da sottoporre al campo elettromagnetico. E’ stata
poi condotta insieme con l’Unità C.I.R.I.A.F. di Fisica Tecnica dell’Università di Perugia una campagna
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sperimentale di misura di campo elettromagnetico presso il Dipartimento di Medicina Clinica e
Sperimentale dell’Università di Perugia. Viste le specifiche del problema e la complessità dell’ambiente
elettromagnetico si è utilizzato l’analizzatore di spettro portatile FSH3 della Rohde&Schwarz che permette
misure di campo elettromagnetico. Per quanto riguarda il sistema di antenne si sono scelte le antenne
(entrambe della Rohde&Schwarz): HFH2-Z6 per le misure nella banda 9kHz 30MHz e HL562 per le
misure nella banda 30MHz 3GHz . Si è, innanzitutto, provveduto a misurare il campo elettromagnetico di
fondo, in condizioni cioè di Access Point (AP) spento. Si è quindi passato a valutare il contributo al livello
di potenza del campo elettromagnetico generato dalla comunicazione wireless. Per fare ciò si è innanzitutto
stabilito un collegamento FTP tra due PC posti in luoghi diversi. Uno dei due PC era collocato nella stessa
stanza dell’incubatore. Il flusso dati verso il PC posto nella stessa stanza dell’incubatore è stato quindi
convogliato in modalità wireless attraverso un AP CISCO della serie Aironet posto ad un’altezza dal
pavimento di circa 80 cm. Al fine di garantire un maggior controllo sulla potenza elettromagnetica irradiata
dall’AP si è utilizzata al posto del solito dipolo, un’antenna a microstriscia con guadagno pari a 6 dB, posta
ad un’altezza dal pavimento di circa 100 cm. Si è deciso poi di variare la potenza emessa dall’AP. A tal
fine sono stati individuati due livelli di potenza emessa dall’AP: Livello I pari a 19 dBm (potenza massima
erogabile dall’AP in accordo con la normativa vigente), Livello II pari a 4 dBm. I livelli di potenza misurati
variano da un minimo di -50 dBm ad un massimo di -5 dBm.
Fase 3: Interazione tra sorgenti e soggetti esposti
Questa fase trattava gli studi relativi all’interazione tra le sorgenti ed i soggetti esposti, prevedeva studi ed
esperimenti in vivo ed in vitro per investigare sui possibili effetti biologici ed eventualmente determinare i
meccanismi di azione che sono alla base di questi effetti ai vari livelli della scala biologica, dal molecolare
al cellulare.
L’attività di ricerca ha previsto anche una campagna di simulazioni numeriche dei fenomeni di
penetrazione e propagazione di campi elettromagnetici oscillanti sia a radiofrequenza (144 MHz) sia ad alta
frequenza (2.44 GHz) su colture del sistema linfoide, in particolare su colture di cellule di timo. Con il
termine dosimetria si indica la determinazione della quantità (“dose”) di potenza assorbita da un corpo
biologico esposto a un campo elettromagnetico in diverse condizioni di esposizione. Tali condizioni di
esposizione sono caratterizzate dalla densità di potenza, dalla polarizzazione e dalla frequenza dei campi
elettromagnetici incidenti nonché dall’ambiente nel quale avviene l’esposizione. La grandezza dosimetrica
che meglio descrive lo scambio energetico che avviene tra radiazione elettromagnetica e materia vivente è
la potenza assorbita per unità di massa, detta anche SAR (Specific Absorbition Rate). La scelta del SAR
come parametro fondamentale della dosimetria nasce dal suo uso, nelle normative internazionali di
protezione dai campi elettromagnetici, quale parametro di base per stabilire il rischio derivante da una
esposizione. A sua volta tale uso deriva dalla considerazione che il SAR, valutato localmente o mediato su
tutto il corpo, sia una quantità adatta a confrontare gli effetti osservati sotto diverse condizioni di
esposizione. La determinazione della distribuzione di SAR può essere condotta per via numerica o per via
sperimentale. La prima affronta l’analisi dell’assorbimento di potenza da un punto di vista puramente
teorico, attraverso la valutazione del campo indotto nel corpo a partire da opportuni modelli di sorgenti di
campo elettromagnetico e del corpo umano. La seconda, invece, misura il campo indotto nel corpo a partire
da opportuni modelli dielettrici (detti fantocci) che rappresentano il corpo biologico. La dosimetria
numerica affronta il problema dell’assorbimento di potenza elettromagnetica da parte di un corpo biologico
sotto un profilo puramente teorico. Si è quindi provveduto alla simulazione numerica tramite il codice CST
Microwave Studio dell’apparato sperimentale realizzato per il controllo e monitoraggio dei livelli dei
campi elettromagnetici prodotti da reti wireless. Questa parte del lavoro ha permesso di valutare
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essenzialmente la distribuzione del campo elettromagnetico prodotto dall’access point in presenza
dell’incubatore metallico e non metallico e delle eventuali fiasche, all’interno delle quali sono state
disposte le colture cellulari.
Fase 4: Tecniche di controllo, protezione e risanamento
Questa fase trattava le possibili tecniche di protezione dai CEM. Essa si doveva occupare delle tecniche di
controllo delle emissioni, dello studio dei sistemi e delle tecniche di progettazione atte a ridurre le
emissioni in modo che l’impatto ambientale da essi provocato sia il più basso possibile (principio ALARA –
As Low As Reasonable Avoidable), dello sviluppo delle tecniche di protezione dell’uomo con specifico
riferimento a particolari situazioni e ambienti.
L’aspetto fondamentale delle tecniche di protezione consiste nella eliminazione, o meglio nella riduzione,
dell’accoppiamento fra sorgenti dei campi e soggetti esposti. Ciò può farsi agendo a) sulla sorgente, o b)
sul soggetto esposto, o c) sullo spazio interposto. Vi sono vari provvedimenti tecnici tendenti a ridurre
l’accoppiamento. Questi provvedimenti sono variamente interdipendenti e interagenti e vanno solitamente
considerati nel loro insieme. Il problema del controllo delle emissioni e della esposizione è fra i più
complessi. Viene qui trattato per fornire una consapevolezza delle tecniche disponibili e dei risultati di
massima ottenibili. E’ opportuno sottolineare che provvedimenti di risanamento non accuratamente studiati
e controllati possono sortire effetti non previsti, e quindi possono portare anche ad un peggioramento della
situazione. Più spesso portano ad uno spreco di tempo e di danaro, e a ripercussioni negative sull’uso delle
apparecchiature e sull’agibilità degli ambienti. Le tecniche a cui faremo cenno nel seguito rientrano nella
più vasta disciplina del controllo delle Interferenze Elettriche e della Compatibilità elettromagnetica.
Questa disciplina studia le interferenze fra un apparecchio emettitore e un apparecchio disturbato, o
“vittima” della interferenza. Il caso particolare di cui ci occupiamo è quello in cui la vittima è il corpo
umano. I provvedimenti di controllo e protezione tendono a ridurre l’interferenza fino ad un livello a cui gli
apparecchi funzionano correttamente in presenza l’uno dell’altro. Si è raggiunta la compatibilità. Nel nostro
caso la compatibilità richiede che i livelli a cui è esposta la persona siano inferiori ai livelli di sicurezza
stabiliti per la salute umana. I provvedimenti fondamentali per il controllo delle interferenze presentati in
dettaglio nell’allegato tecnico di pertinenza sono:
- schermature
- collegamenti alle masse e a terra
- filtraggi e isolamenti elettrici
- posizionamento (distanziamento e orientazione)
Fase 5: Uso di antenne direttive a larghissima banda e focalizzazione dinamica del fascio
In questa fase, si proponeva lo studio di architetture per le reti d’accesso di quarta e quinta generazione
basate su tecniche di focalizzazione dinamica del fascio a larghissima banda. Lo studio doveva
approfondire dapprima separatamente i due aspetti, quello elettromagnetico e quello dell’elaborazione dei
segnali. Successivamente le soluzioni trovate dovevano essere integrate insieme in un unico sistema
complesso ed autoconsistente.
Questa fase si suddivideva nelle due sottofasi:
Fase 5A: Uso di antenne direttive a larghissima banda e focalizzazione dinamica del fascio: aspetti
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Fase 5B: Uso di antenne direttive a larghissima banda e focalizzazione dinamica del fascio: aspetti di
elaborazione del segnale ed integrazione delle soluzioni individuate
I sistemi di telecomunicazione mobili in questi ultimi anni stanno andando incontro ad un continuo
incremento del numero di utenti. A questo si contrappone la limitatezza delle risorse disponibili, in
particolare dello spettro di frequenze utilizzabili. Inoltre, mentre fino a poco tempo fa la maggior parte del
traffico era di tipo voce, ora si stanno diffondendo molti servizi multimediali che richiedono maggiori
risorse di banda. Le generazioni future dei sistemi di telecomunicazioni mobili si aspettano, quindi, di
fornire grande varietà di servizi attraverso canali wireless ad alta velocità di dati.
L’attività di ricerca di cui a questa fase ha permesso di individuare lo stato dell’arte relativamente ad alcuni
degli aspetti elettromagnetici dell’uso di antenne direttive a larghissima banda più significativi come:
 le tecniche di riduzione dell’interferenza cocanale mediante l’uso di antenne intelligenti,
 le tecniche di modulazione basate sull’ortogonalità spaziale.
Esistono diversi tipi di antenne caratterizzate da un’ampia larghezza di banda, ossia adatte a ricevere o ad
irradiare segnali caratterizzati da valori di frequenza anche molto diversi. Nell’ambito delle attività relative
alla fase 5B sono stati esaminati diversi tipi con particolare attenzione alla fisica del problema. Va subito
rilevato a riguardo che il comportamento di un’antenna a larga banda è assimilabile a quello di un circuito
risonante la cui curva di risonanza ha un’acutezza dipendente dal rapporto l/d tra la lunghezza l ed il
diametro d del conduttore utilizzato. In particolare:
1.
all’aumentare del rapporto l/d (antenne “snelle”), aumenta l’acutezza della curva di risonanza e
quindi aumenta la selettività dell’antenna (antenne a banda stretta);
2.
al diminuire del rapporto l/d (antenne “tozze”), diminuisce l’acutezza della curva di risonanza e
quindi diminuisce la selettività dell’antenna (antenne a larga banda).
Sulla base di tale principio, impiegando antenne con rapporto l/d molto piccolo, si ottengono notevoli
vantaggi nei casi di comunicazioni a frequenze differenti o ad ampio contenuto armonico. Nel campo delle
onde ultracorte e delle microonde, spesso si impiegano antenne realizzate con strutture metalliche di più
conduttori collegati tra loro in vario modo, così da ottenere un diametro complessivo equivalente
sufficientemente grande da garantire la necessaria larghezza di banda.
Non di rado il campo elettromagnetico prodotto dalle antenne filiformi è simmetrico rispetto all’asse
dell’antenna; in molte applicazioni, tuttavia, si richiede che la potenza venga irradiata in una sola direzione.
Il primo passo per concentrare la radiazione è quello di affiancare al dipolo conduttore avente funzione di
riflettore: il diagramma si trasforma, così, da bidirezionale a unidirezionale. Si nota che sul diagramma
reale di un’antenna, affiancato alla direzione di massimo assoluto, ovvero a quella utile agli effetti della
trasmissione (lobo principale), si possono avere indesiderati ed irregolari fenomeni di radiazione (lobi
secondari) in certe direzioni lungo le quali si vorrebbe che l’antenna non irradiasse onde evitare inutili
dissipazioni di energia. Il secondo passo per concentrare la radiazione è quello di raggruppare un certo
numero di antenne elementari disposte in linea retta, l’una di seguito all’altra, alimentate alla stessa
frequenza ed oscillanti con un certo sfasamento fra loro.
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3.2 UO2 - Unità Fisica Tecnica - CIRIAF - Università degli Studi di Perugia - Facoltà di Ingegneria
Attività 2
Fase 1: Controllo e monitoraggio delle condizioni microclimatiche “indoor” in presenza di radiazioni
non ionizzanti dovute a reti wireless.
Tale fase prevedeva il progetto e la realizzazione di un sistema per la misura delle condizioni
microclimatiche in ambiente indoor in grado di misurare i parametri ambientali in presenza di radiazioni
non ionizzanti dovute a reti wireless.
L’attività della linea di ricerca ha previsto la progettazione e la realizzazione di un sistema per la misura
delle condizioni microclimatiche all’interno del Laboratorio dove sono state effettuate le prove sperimentali
di irradiazione elettromagnetica mediante reti wireless.
A tale scopo è stata individuata una centralina microclimatica BABUC A che consiste in un insieme di
strumenti, sensori, accessori e programmi software per l’acquisizione, visualizzazione, memorizzazione ed
elaborazione di una grande varietà di grandezze fisiche, gestite in un ambiente informativo unitario.
Sono stati individuati i seguenti sensori:
Psicrometro a ventilazione forzata
Anemometro
Sonda per la misurazione della concentrazione di anidride carbonica
Sonda per la misura dell’illuminamento
In data 6 e 7 Ottobre 2005 sono state effettuate le prove di monitoraggio delle condizioni climatiche
all’interno di un incubatore in presenza di radiazioni non ionizzanti di frequenza 2.4 GHz generate da un
dispositivo wireless (access point 3 COM) posto nell’ambiente stesso.
Dai dati rilevati si può osservare come la temperatura dell’aria secca, la temperatura dell’aria umida,
l’umidità relativa (UR), il punto di rugiada e la concentrazione di CO2 si siano mantenute costanti durante
tutta la durata della prova. Il valore della temperatura si è mantenuto nell’intorno di 36°C con un’umidità
relativa del 100% mentre la concentrazione di CO2 si è mantenuta al 5% in volume. Oltre alla stabilità dei
suddetti parametri ambientali si è riscontrata una ventilazione e un illuminamento interno all’ambiente
costantemente nulli.
La prosecuzione del monitoraggio suddetto per tutta la durata del progetto.
In data 12 dicembre 2005, sono state effettuate delle misurazioni delle condizioni microclimatiche
all’interno del laboratorio dove hanno avuto luogo le prove sperimentali di misurazione di campo
elettromagnetico da parte dell’Unità Operativa 1. Tutte le grandezze misurate (temperatura, umidità, punto
di rugiada) non hanno subito sensibili variazioni dal valore iniziale durante l’applicazione dei campi
elettromagnetici wireless.
Nei giorni 13 e 14 dicembre 2005, sono state eseguite, inoltre, prove di irradiazione mediante campi
wireless di colture cellulari in incubatore: le colture sono state sottoposte ad un campo di -10 dBm a 2,4
GHz. La durata dell’esposizione è stata pari a 16 ore e 40 minuti. Anche in questo caso tutte le grandezze
misurate non hanno subito sensibili variazioni dal valore iniziale durante l’applicazione dei campi
elettromagnetici, ad eccezione dell’umidità relativa. Per questa grandezza si è rilevata un’oscillazione dal
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valore medio dovuto ad una apertura del portello dell’incubatore durante la prova per un controllo del
campione. Tuttavia, non considerando i valori acquisiti dalla centralina e dal sensore durante l’apertura
dell’incubatore, anche in questo caso si può affermare che le grandezze monitorate non subiscono
modifiche nel corso delle prove di irradiazione.
In data 15 e 16 febbraio 2006, sono state ripetute le misurazioni delle condizioni microclimatiche
all’interno dell’incubatore contenente le colture cellulari. La prova è stata condotta sottoponendo il
campione ad un campo di -10 dBm a 2,4 GHz per una durata di 24 ore. Anche in quest’ultimo caso, non
sono state rilevate variazioni apprezzabili delle grandezze monitorate (ad esempio, la deviazione standard
della temperatura monitorata è risultata pari a 0,08 °C).
Nel corso delle prove di monitoraggio in incubatore, è stato inoltre verificato che la concentrazione di CO 2
si è mantenuta pari al 5%, con variazioni massime di 0.2%. Oltre alla stabilità dei suddetti parametri
ambientali si è riscontrata una ventilazione ed un illuminamento interno all’incubatore costantemente nulli.
Dopo aver effettuato le misure nel vecchio incubatore, sono state eseguite prove di irradiazione mediante
campi wireless di colture cellulari nel nuovo incubatore progettato nel corso delle attività congiuntamente
alle altre U.O. Complessivamente sono state effettuate tre prove di irradiazione mediante campi wireless.
Sono stati testati diversi campioni di colture cellulare per ogni prova, alcuni dei quali posti in appositi
contenitori in nickel sinterizzato per schermare le colture dalle radiazioni elettromagnetiche. Le grandezze
microclimatiche all’interno dell’incubatore sono state mantenute stabili, raggiungendo in ambiente umido
una temperatura di circa 37°C e una concentrazione di anidride carbonica del 5%. Prima di effettuare le
prove vere e proprie con le colture cellulari in incubatore, è stata condotta una campagna di taratura della
strumentazione, portando a termine varie misure preliminari di temperatura e umidità relativa all’interno
delle tre scatole per verificare il raggiungimento delle condizioni ottimali ed il loro mantenimento. Durante
le prove vere e proprie non sono stati posti sensori all’interno dell’incubatore contente le colture cellulari
per evitare che le onde elettromagnetiche emesse dagli stessi potessero influenzare il campo di irradiazione
delle cellule.
Per la prove di irradiazione si è optato per uno scambio continuo di dati tra due computer.
In particolare sono state monitorate temperatura ed umidità relativa. Le misurazioni suddette sono state
effettuate in assenza e in presenza del campo wireless, ed al variare dell’intensità dello stesso. Dai dati
ottenuti si può concludere che le grandezze misurate non hanno subito sensibili variazioni dal valore
iniziale durante l’applicazione dei campi elettromagnetici wireless.
Fase 2: Individuazione di nuove soluzioni architettoniche, ingegneristiche ed impiantistiche
finalizzate alla riduzione ed al confinamento dei campi non ionizzanti dovuti a reti wireless.
Lo studio era finalizzato all’individuazione delle soluzioni di mitigazione per radiazioni non ionizzanti sia
a basse che ad alte frequenze. In particolare si doveva fare riferimento alle radiazioni che si propagano
all’interno di ambienti indoor e che determinano condizioni di campo diffuso dovuto alle riflessioni che
queste subiscono sulle superfici interne degli edifici.
Lo studio è stato finalizzato all’individuazione delle soluzioni di mitigazione per radiazioni non ionizzanti
sia a basse che ad alte frequenze. Per quanto riguarda il confinamento dei campi elettromagnetici indotti da
sistemi di comunicazione wireless si è proceduto, in collaborazione con l’U.O.4, con l’analisi e il
dimensionamento dei materiali isolanti elettromagnetici da inserire all’interno delle pareti divisorie tra
ambienti lavorativi o abitativi con diverse destinazioni o alternativamente all’interno delle pareti di
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facciata, in modo da schermare parte dell’edificio da campi provenienti dall’esterno. Il materiale isolante
elettromagnetico, caratterizzato inoltre da proprietà isolanti acustiche e termiche è stato individuato in
collaborazione con l’U.O.4. Sono state individuate diverse soluzioni, per il dettaglio delle quali si rimanda
all’Allegato 2 della relazione relativa al periodo 01.04.06 – 31.01.07, riguardanti l’inserimento del pannello
suddetto in pareti di facciata o divisorie tra ambienti. Per quanto riguarda la schermatura delle linee di
trasmissioni dati si è individuata, come soluzione, l’impiego delle guide d’onda, ovvero mezzi di
trasmissione delle onde costituiti da profilati metallici a sezione principalmente rettangolare. Una prima
soluzione prevede l’inserimento della guida d’onda sul soffitto, in ambienti che prevedono un
controsoffitto, parallela alla condotta di areazione o ad altre canalette esistenti. Una seconda soluzione
prevede invece il passaggio della guida d’onda all’interno dell’intercapedine delle pareti perimetrali, in
ambienti che non prevedono un controsoffitto.
Fase 3: Individuazione di nuovi materiali schermanti e misura delle proprietà isolanti congiunte
(acustiche, elettromagnetiche e termiche).
Scopo di questa fase della ricerca era valutare le caratteristiche congiunte di isolamento da radiazioni non
ionizzanti, dal rumore e da campi termici di materiali innovativi in modo da individuare le proprietà che
garantiscono un adeguato comfort e la protezione degli individui all’interno di unità abitative.
In collaborazione con le altre unità operative sono stati individuati alcuni materiali con caratteristiche di
schermatura da campi elettromagnetici:
- nickel sinterizzato;
- nickel – rame;
- rame sinterizzato;
- rame sinterizzato rullato.
Sono state effettuate misure preliminari per la valutazione delle prestazioni acustiche dei materiali
mediante il metodo del tubo di impedenza o tubo di Kundt. Il Laboratorio di Acustica del CIRIAF dispone
inoltre di camere riverberanti adiacenti provviste di un’apertura di prova che le rende comunicanti, nella
quale viene montato il campione in prova, in conformità alla norma ISO 140-1, per quanto attiene alla
misura del potere fonoisolante..
Misure acustiche mediante tubo di impedenza
Sono state effettuate, mediante il metodo del tubo di impedenza, misure preliminari allo scopo di valutare
le proprietà di assorbimento e di isolamento acustico di materiali che possiedono caratteristiche di
schermatura da campi elettromagnetici. I materiali testati sono tendenzialmente due:
nickel sinterizzato
nickel verde.
Tali materiali sono stati accoppiati a materiali fonoassorbenti, in particolare il quash, poiché la porosità
delle lastre di nickel non è tale da garantire ottime prestazioni di fonoassorbimento. L’indagine effettuata
ha consentito di valutarne invece le proprietà di fonoisolamento.
Sia per quanto riguarda il fonoisolamento che il fonoassorbimento, sono stati effettuati test sui seguenti
materiali:
1.
quash (spessore 30 mm);
2.
quash (spessore 60 mm);
3.
quash (spessore 30 mm) + nichel sinterizzato (spessore 0,5 mm) + quash (spessore 30 mm);
4.
quash (spessore 30 mm) + nichel verde (spessore 0,5 mm) + quash (spessore 30 mm);
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Per ogni materiale testato è stato misurato il coefficiente di assorbimento e ne sono stati ricavati i valori in
bande in terzi di ottava nell’intervallo da 100 a 6300 Hz. I migliori risultati si hanno, come prevedibile, con
il quash spessore 60 mm, poiché il quash di spessore più elevato, essendo materiale fonoassorbente poroso,
consente un maggior assorbimento per attrito viscoso. I risultati ottenuti con l’inserimento delle lastre di
nickel, sia sinterizzato che verde, non producono alterazioni alle proprietà di fonoassorbenza. Lo scopo
principale delle prove è però quello di valutare il migliore tra questi materiali in termine di fonoisolamento.
Per quanto riguarda queste ultime, per ogni materiale testato è stato misurata la transmission loss (TL) in
dB. E’ evidente dai risultati delle misure che l’inserimento delle lastre di nickel tra due strati di quash da 30
mm ciascuno introduce un significativo miglioramento delle proprietà di fonoisolamento. Le prove
effettuate hanno peraltro consentito di valutare che, a pari spessore (0,5 mm), il nickel sinterizzato consente
di ottenere, rispetto al nickel verde, un isolamento acustico superiore.
Nel corso del progetto sono state completate, mediante il metodo del tubo di impedenza, misure di
assorbimento e di isolamento acustico su:
1) nickel sinterizzato
2) nickel-rame.
Tali materiali sono stati accoppiati a materiali fonoassorbenti, in particolare il quash, poiché la porosità
delle lastre di nickel non è tale da garantire ottime prestazioni di fonoassorbimento. L’indagine effettuata
ha consentito di valutarne invece le proprietà di fonoisolamento.
Sia per quanto riguarda il fonoisolamento che il fonoassorbimento, sono stati effettuati test sui seguenti
materiali:
- quash (spessore 30 mm);
- quash (spessore 60 mm);
- quash (spessore 30 mm) + nickel sinterizzato (spessore 0,5 mm) + quash (spessore 30 mm);
- quash (spessore 30 mm) + nickel-rame (spessore 1,2 mm) + quash (spessore 30 mm).
Le misure sono state eseguite nel range tra 100 e 6400 Hz. Per quanto riguarda il fonoassorbimento, i
migliori risultati si hanno, come prevedibile e soprattutto ad alte frequenze, con il quash spessore 60 mm,
poiché il quash di spessore più elevato, essendo materiale fonoassorbente poroso, consente un maggior
assorbimento per attrito viscoso. I risultati ottenuti con l’inserimento delle lastre di nickel sinterizzato e di
nickel-rame producono alterazioni minime alle proprietà di fonoassorbenza. In particolare, riducono,
rispetto al quash di spessore 30 mm e soprattutto a quello di spessore 60 mm, i picchi di assorbimento per
frequenze inferiori a 3000 Hz; rispetto al quash di spessore 30 mm, le lastre di nickel sinterizzato e di
nickel-rame contribuiscono ad aumentare le proprietà di fonoassorbimento per frequenze superiori a 3000
Hz. La differenza riscontrata, in termini di fonoassorbimento, tra nickel sinterizzato e nickel–rame è
trascurabile. Lo scopo principale delle prove è stato però quello di valutare il migliore tra questi materiali in
termine di fonoisolamento. Per quanto riguarda le misure di fonoisolamento, è risultato evidente dai
risultati delle misure che l’inserimento delle lastre di nickel sinterizzato o di nickel-rame tra due strati di
quash da 30 mm ciascuno introduce un significativo miglioramento delle proprietà di fonoisolamento,
quantificabile tra 10 e 20 dB in termini di transmission loss. Le prove effettuate hanno peraltro consentito
di valutare che:
- per frequenze inferiori a 1100 Hz le prestazioni di nickel sinterizzato e nickel-rame sono analoghe;
- il nickel sinterizzato, pur caratterizzato da un minor spessore rispetto al nickel-rame (0,5 mm rispetto a
1,2 mm), consente di ottenere un isolamento acustico superiore per frequenze tra 1100Hz e 2500 Hz
(circa 5 dB con massimi di 10dB);
- per frequenze tra 2500 e 2700 Hz, le prestazioni dei due materiali sono analoghe;
- nel range di frequenze tra 2700 Hz e 3700 Hz le prestazioni migliori sono quelle del nickel-rame
(anche fino a 5dB);
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-
nel range di frequenze tra 3700 Hz e 4400 Hz il nickel sinterizzato ha prestazioni migliori rispetto al
nickel-rame (fino a 3dB);
- per frequenze superiori a 4400 Hz, le prestazioni dei due materiali sono analoghe.
In conclusione, in virtù del minor spessore e delle considerazioni suddette, il nickel sinterizzato risulta
avere prestazioni migliori in termini di fonoisolamento rispetto al nickel-rame.
Nell’ultimo periodo di attività sono state effettuate misure acustiche su rame sinterizzato e rame
sinterizzato rullato. L’indagine effettuata, ancora mediante tubo di impedenza, ha consentito di valutare
anche per questi materiali le proprietà di fonoassorbimento e di fonoisolamento.
I test sono stati effettuati sulle seguenti configurazioni dei materiali:
1) Quash (spessore 60 mm);
2) Quash (spessore 30 mm) + rame sinterizzato (spessore 1,0 mm) + Quash (spessore 30 mm);
3) Quash (spessore 30 mm) + rame sinterizzato rullato (spessore 0,70 mm ) + Quash (spessore 30 mm).
Le misure sono state eseguite nel range tra 100 e 6400 Hz. I migliori risultati si hanno, come prevedibile,
soprattutto alle alte frequenze, essendo il Quash un materiale fonoassorbente poroso.
L’inserimento delle lastre di rame sinterizzato e di rame sinterizzato rullato, così come era avvenuto per i
test sul nickel sinterizzato e sul nickel – rame, produce alterazioni minime delle proprietà di assorbimento
del Quash, soprattutto alle basse ed alte frequenze. Alle medie frequenze, nel campo compreso tra 1000 Hz
e 1300 Hz, le capacità assorbenti del Quash da 60 mm risultano migliori di quelle del Quash accoppiato ai
due materiali, mentre nel campo di frequenze tra 1300 Hz e 1600 Hz si assiste ad una inversione di questa
tendenza.
La differenza riscontrata tra rame sinterizzato e rame sinterizzato rullato, in termini di fonoassorbimento, è
trascurabile. Dal confronto invece con i primi materiali già testati, ovvero il nickel sinterizzato e il nickel –
rame, si nota che, alle basse frequenze questi ultimi presentano migliori proprietà fonoassorbenti, mentre
alle alte frequenze il rame sinterizzato e il rame sinterizzato rullato risultano migliori. Appare evidente,
comunque, che le differenze sono molto lievi.
Per quanto riguarda le misure acustiche di fonoisolamento, è risultato evidente dai risultati delle misure che
l’inserimento delle lastre di rame sinterizzato e di rame sinterizzato rullato tra due strati di Quash da 30 mm
ciascuno, così come era avvenuto con il nickel sinterizzato e il nickel – rame, produce un significativo
miglioramento delle proprietà di fonoisolamento, anche fino a 20 dB per alcune frequenze.
Le prove effettuate hanno consentito di operare le seguenti considerazioni:
- per frequenze inferiori a 1700 Hz le prestazioni del rame sinterizzato e del rame sinterizzato rullato
sono migliori di quelle del nickel sinterizzato e del nickel – rame. In questo range di frequenze si
possono individuare due sottoinsiemi: fino a 1000 Hz il rame sinterizzato e il rame sinterizzato
rullato hanno prestazioni pressoché analoghe, sebbene il rame sinterizzato presenti un picco intorno
ai 900 Hz; nel campo di frequenze tra 1000 Hz e 1700 Hz il rame sinterizzato rullato consente di
ottenere un isolamento acustico superiore (fino a 5 dB);
- nel range di frequenza tra 1700 Hz e 3700 Hz il rame sinterizzato e il rame sinterizzato rullato
presentano un comportamento confrontabile, comunque peggiore del nickel - rame e del nickel
sinterizzato. Nel campo 1700/2700 Hz il nickel sinterizzato presenta un isolamento maggiore di tutti
gli altri, mentre nel campo 2700/3700 è il nickel – rame ad offrire un isolamento migliore;
- nel range di frequenza tra 3700 Hz e 4800 Hz il rame sinterizzato ha prestazioni migliori rispetto al
rame sinterizzato rullato (fino a 6 dB) e ai due tipi di nickel;
- per frequenze superiori a 4800 Hz le prestazioni del rame sinterizzato e del rame rullato sono
analoghe, ma inferiori a quelle dei due tipi di nickel.
In conclusione, in virtù del minor spessore e delle considerazioni suddette, il nickel sinterizzato risulta
avere prestazioni migliori in termini di fonoisolamento rispetto agli altri materiali.
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Fase 4: Invecchiamento, Burn-In e Run-In dei componenti e degli apparati elettronici delle reti
wireless.
Era prevista la verifica delle prestazioni e dell’affidabilità dei componenti elettronici che costituiscono gli
apparati delle reti wireless. Al fine di analizzare le caratteristiche delle emissioni elettromagnetiche di
componenti ed apparati elettronici durante il ciclo di vita degli stessi dovevano essere effettuate prove
sperimentali. La verifica dell’affidabilità dei componenti doveva essere verificata mediante prove di vita
accelerate; le prove previste erano di tre tipi: prove qualitative; prove Burn-in e Run-in; prove
quantitative.
La linea di ricerca ha previsto la verifica delle prestazioni e dell’affidabilità dei componenti elettronici che
costituiscono gli apparati delle reti wireless. A tale proposito, seguendo le norme MIL, sono stati
individuati i cicli termoigrometrici a cui sono stati sottoposti i componenti elettronici in camera climatica.
Al fine di rilevare la dipendenza dei parametri di funzionamento degli apparati elettronici di reti wireless
dalle condizioni termoigrometriche dell’ambiente, è stata effettuata un’accurata analisi preliminare delle
possibili normative da seguire. In particolare, per lo studio in oggetto, è stata individuata la normativa MILSTD-883F che include sia un test di resistenza all’umidità ( Metodo 1004.7 ) che un test di Burn-In (
Metodo 1015 ).
Il test di resistenza all’umidità (MIL-STD-883F Metodo 1004.7) viene condotto allo scopo di valutare, in
modo accelerato, gli effetti deterioranti delle condizioni di elevata umidità e calore tipiche delle zone
tropicali sulle parti, componenti e su tutti i materiali costituenti un apparato elettronico. Le più rilevanti
degradazioni che ne derivano sono il risultato diretto o indiretto dell’assorbimento di vapori da parte dei
materiali isolanti più vulnerabili, e dall’umidificazione superficiale di metalli e isolamenti. Tali fenomeni
comprendono un gran numero di deterioramenti, inclusi la corrosione di metalli e le modificazioni delle
proprietà elettriche. Questo tipo di test differisce da quello con umidità in stato stabile e deve la sua
efficacia all’impiego di una ciclatura termica, che fornisce periodi alternati di umidificazione e di
deumidificazione essenziali allo sviluppo dei processi di corrosione. L’aumentata efficacia del ciclo è
ottenuta anche grazie all’uso di una più elevata temperatura, in grado di intensificare gli effetti
dell’umidità. Il test, inoltre, include un sottociclo a bassa temperatura con la funzione di accelerare la
rivelazione di evidenze di deterioramento (cracks e fessure) dovute a sforzi causati dal raffreddamento
dell’umidità. Il deterioramento può essere rivelato mediante la misura delle caratteristiche elettriche
(inclusi tests di misura della tensione di breakdown e della resistenza di isolamento) o la realizzazione di un
test per la verifica dell’integrità del seal. I risultati che si ottengono con tale test sono riproducibili e sono
stati confermati da investigazioni dei guasti in campo. Questo test costituisce una prova di affidabilità
dando una valida indicazione di quelle parti che non sono adatte all’uso in ambienti tropicali.
La prova di Burn-In ad elevato stress termico (MIL-STD-883F Metodo 1015) raggiunge temperature
superiori a 100°C ed è realizzata allo scopo di screening o per eliminare tutti quei dispositivi che
potrebbero avere difetti di produzione con guasti dipendenti dal tempo e dallo stress. In assenza di Burn-In
ci si aspetta che tali dispositivi difettosi subiscano una mortalità infantile o guasti prematuri sotto le normali
condizioni di utilizzo. In particolare per il test sugli apparati elettronici delle reti wireless è stato scelto un
andamento di temperatura che consiste in un riscaldamento costante a 125°C per 60 ore.
Sono stati individuati alcuni dispositivi (Access Point), di diversa produzione, ma analoghe caratteristiche, i
quali sono stati sottoposti inizialmente a prove di invecchiamento secondo la MIL-STD-883F Metodo
1004.7. Tali prove perseguono l’obiettivo di valutare il comportamento nel lungo periodo degli apparati
elettronici sottoposti a condizioni operative estreme non usuali di temperatura e di umidità secondo il ciclo
precedentemente descritto, in accordo al MIL-STD 883F, TM 1004. In tal modo, è stata valutata la risposta
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dei provini a cicli termici e di umidità non usuali, quali le condizioni previste nei test di irradiamento
elettromagnetico di colture cellulari.
Ciclature termiche accompagnate da rapide transizioni di umidità relativa sono tra le principali cause di
guasto nei circuiti elettronici, pertanto con tale metodo di prova si è cercato di accelerare tali meccanismi,
per valutare l’effettiva tendenza del dispositivo ad anomalie o malfunzionamenti e per prevedere possibili
comportamenti dello stesso sotto particolari condizioni, al fine di stimare affidabilità e sicurezza nel lungo
periodo. Il fatto che l’umidità relativa sia la principale componente di modulazione della risposta termica è
confermato osservando i dati sperimentali ottenuti durante la prova di invecchiamento cui sono stati
sottoposti in contemporanea uno dei provini ed un dongle USB a 54 Mbps al fine di un confronto diretto,
confermati anche dagli andamenti ricavati per le risposte termiche degli altri due provini.
Gli andamenti ottenuti sono del tutto identici, con variazioni di temperatura più significative laddove i
contributi di umidità relativa sono stati più rilevanti; la risposta termica del dongle non è altro che quella
del provino traslata verso il basso di un paio di gradi centigradi per temperature positive e verso l’alto di
uno stesso valore per temperature negative.Al termine dei test, durante i quali è stata monitorata la
temperatura e l’umidità ambiente, oltre che la temperatura sulla superficie del provino, sono state effettuate
prove di funzionalità dei dispositivi wireless. In tutti i casi, i dispositivi non hanno subito malfunzionamenti
durante le prove.
Dopo aver eseguito le prove di invecchiamento, sono state effettuate, sui tre access point campione
individuati, le prove di burn-in (ed equivalentemente run-in poiché tutti e tre i provini sono costituiti da una
sola scheda elettronica). E’ stato preliminarmente individuato il tipo di test da seguire, ossia il MIL-STD883F Metodo 1015 “Burn-In Test” Condizione di prova D. Nel burn-in, ciascuno dei dispositivi ha
presentato un diverso comportamento, a differenza delle prove di invecchiamento. In particolare, un
campione, durante la prova a 125°C, è entrato in uno stato di quiescenza, essendo dotato di sistema di
controllo della temperatura; un secondo campione non si è completamente spento, ma non ha più garantito,
dopo circa un’ora di prova, la connessione dati con un PC portatile posto nelle vicinanze della camera di
prova. Infine, il terzo campione ha mantenuto la comunicazione per tutta la durata della prova (160 ore).
Tutte le prove funzionali su ciascuno dei provini non hanno evidenziato deviazioni dei livelli dei parametri
elettrici e funzionali monitorati nella fase precedente i tests. Inoltre, al termine delle prove, dopo il
raffreddamento dei dispositivi, è stato verificato che tutti gli access point testati siano tornati al
funzionamento a regime, garantendo la connessione dati wireless. Ad eccezione pertanto di minime
degrazioni delle saldature o principi di ossidazione delle antenne e di elementi dissipativi di calore, in
accordo all’appendice A del MIL-PRF 38535 ed i criteri di guasto definiti nel TM 2009 External Visual,
MIL-STD 883F, non sono avvenuti né guasti considerati come catastrofici, quali i cortocircuiti ed i circuiti
aperti misurabili e rilevabili a 25°C, né alcun altro tipo di guasto tale da pregiudicare il funzionamento dei
dispositivi. In conclusione, come si è potuto constatare da quanto riportato, ciascuno dei provini ha reagito
a suo modo agli stress ambientali cui è stato sottoposto, evidenziando fragilità o imperfezioni in punti
differenti, ritenuti pertanto più sensibili a possibili danni nel lungo periodo, pur superando brillantemente
tutte e tre le prove funzionali ed elettriche cui sono stati sottoposti.
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3.3 UO3 - Unità di Medicina Sperimentale - CIRIAF - Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale
Attività 3
Fase 1: Valutazione fenotipica del timo.
L’obiettivo era quello di valutare l’influenza dell’esposizione alle radiazioni non ionizzanti sulla
composizione cellulare del timo e, quindi, di avere una prima indicazione sull’influenza delle onde
elettromagnetiche sulla differenziazione dei linfociti T che, appunto, avviene all’interno del timo, organo
linfoide primario.
La differenziazione cellulare è un fenomeno basilare per l’acquisizione delle caratteristiche specifiche e più
in generale per la vita stessa della cellula. Un approccio importante al fine di monitorare il possibile effetto
dell’esposizione alle radiazioni non ionizzanti su cellule normali è dunque quello di valutare il fenotipo. Il
fenotipo infatti è indice di differenziazione cellulare.
L’obbiettivo è stato quello di valutare l’influenza dei campi elettromagnetici da reti wireless sulla
composizione cellulare del timo, organo linfoide primario all’interno del quale avviene la differenziazione e
maturazione dei linfociti T. Le popolazioni di linfociti pre-T che originano dal midollo osseo migrano nel
timo, dove alcune cellule sono stimolate a crescere ed altre vanno incontro a morte. Durante il processo di
differenziazione si verifica l’espressione sulla superficie cellulare di molte molecole accessorie, alcune
delle quali (come CD4 e CD8) svolgono un ruolo importante nel riconoscimento dell’antigene e
nell’attivazione linfocitaria.
Le cellule timocitarie sulla base dell’ espressione sulla loro superficie di 2 proteine chiamate CD4 e CD8
formano, all’interno dell’organo, 4 sottopopolazioni. Grazie alla presenza o alla assenza di questi 2
markers, nel timo è possibile individuare quattro sottopopolazioni:
1) CD4+ (singolo positiva, CD4+ SP) esprimono solo il marker CD4;
2) CD4+CD8+ (doppio positiva, DP) esprimono entrambi i markers;
3) CD4-CD8- (doppio negativa, DN) non esprimono i due markers;
4) CD8+ (singolo positiva, CD8+ SP) esprimono solo il marker CD8;
Queste 4 sottopopolazioni definiscono il pattern di differenziamento dei linfociti T che, per maturare
completamente ed essere attivi in tutto il corpo, passano dallo stadio di timociti DN a quello di timociti DP
per completare quindi la propria maturazione come CD4+ SP o CD8+ SP, che poi migreranno in periferia
dove saranno protagonisti delle reazioni di difesa immunitaria. Al fine di valutare il possibile effetto delle
onde elettromagnetiche sulla maturazione dei linfociti T la sospensione cellulare di timo è stata esposta per
24h al dispositivo di reti wireless. Al termine del periodo di esposizione i timociti esposti o non esposti
sono stati recuperati e colorati con anticorpi monoclonali anti-CD4 e anti-CD8 coniugati con fluorocromo
diversi. Gli anticorpi, legandosi ai markers CD4 e CD8 consentono la visualizzazione al citofluorimetro
della composizione in sottopopolazioni dei timociti in esame. I risultati ottenuti evidenziano come
l’esposizione alle radiazioni generate da un dispositivo di reti wireless non comporti nessuna alterazione
delle 4 sottopopolazioni che compongono il timo infatti, non si rivelano differenze statisticamente
significative delle percentuali delle 4 differenti popolazioni.
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In conclusione, sulla base delle precedenti ed attuali osservazioni possiamo concludere che l’esposizione ad
una radiazione della potenza di -10 dBm e per un tempo di 24 h non comporti nessuna alterazione del
processo differenziativo che avviene all’interno del timo.
Fase 2: Valutazione funzionale del timo e delle cellule di ibridoma timico.
Timociti primari e timociti da linee cellulari (ibridoma) dovevano essere analizzati per apoptosi sia
spontanea sia indotta dalla stimolazione del T-cell receptor (TCR), con anticorpi anti-CD3. Parimenti
doveva valutata la proliferazione indotta da stimoli mitogenici (PMA più ionomicina, concanavalina A) in
timociti primari ottenuti da topi esposti alle radiazioni. Questa fase si suddivideva in:
Fase 2A: Analisi su timociti primari e da linee cellulari per apoptosi spontanea e indotta
Fase 2B: Valutazione della proliferazione indotta da stimoli mitogenetici in timociti primari
La proliferazione e l’ apoptosi sono i due meccanismi fisiologici maggiormente suscettibili a danni da
insulti patogeni (come per esempio le radiazioni ionizzanti) che possono portare direttamente alla
insorgenza di malattie linfoproliferative (leucemie, linfomi, etc.), e indirettamente a malattie di altri organi
conseguenti ad un abbassamento delle difese immunitarie stesse (tumori, etc.).
La normale crescita cellulare quindi è il risultato di un bilanciamento tra segnali pro-apoptotici e segnali di
sopravvivenza. Ogni alterazione di questo equilibrio predispone alla trasformazione e, se i meccanismi di
autodifesa falliscono, al cancro.
Gli studi condotti hanno riguardato le cellule di timo ed in particolare è stata valutata sia l’apoptosi basale
che quella indotta da anticorpi anti-CD3. Inoltre, è stato valutato anche il numero dei timociti vivi nelle
colture sottoposte all’esposizione.
I dati ottenuti nelle prime prove (valutando sia l’apoptosi basale che il numero di timociti vivi nella coltura)
mostrano che, come normalmente avviene, i timociti se posti in coltura vanno incontro ad apoptosi, ma ciò
avviene in ugual misura sia per i timociti non esposti che per quelli esposti alle radiazioni per un tempo di
24 ore. Inoltre, anche l’apoptosi indotta dalla stimolazione del complesso CD3 non viene alterata dalla
contemporanea esposizione.
La Fase 2A che prevedeva lo studio di una possibile alterazione della funzionalità delle cellule di timo è
stata da noi suddivisa nei seguenti obbiettivi:
- Valutazione del numero di timociti vivi;
- Valutazione dell’apoptosi spontanea su timociti;
- Valutazione del numero di cellule AKR-1 in coltura;
- Valutazione dell’apoptosi spontanea su cellule AKR-1.
La morte cellulare programmata gioca un ruolo fondamentale in una grande varietà di processi fisiologici
durante lo sviluppo fetale e nei tessuti adulti durante il normale turnover delle cellule che lo compongono.
Inoltre, una alterazione di questo processo gioca un ruolo importante in diverse patologie umane. Per
esempio, una ridotta predisposizione alla morte cellulare si pensa essere importante per lo sviluppo di
tumori. Una diminuzione dell’apoptosi è anche legata allo sviluppo di malattie autoimmuni, mentre
un’eccessiva apoptosi è implicata nelle malattie neurodegenerative. Questo processo risulta essere
altamente coordinato e segue un programma bene preciso scritto all’interno della cellula. Le caratteristiche
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delle cellule apoptotiche includono la condensazione della cromatina e la frammentazione del nucleo, il
blebbing della membrana cellulare e la riduzione delle dimensioni della cellula. La cellula si rompe in
frammenti più piccoli circondati dalla membrana (formazione di corpi apoptotici), i quali vengono
fagocitati senza comportare un aumento della risposta infiammatoria. E’ noto, che questi cambiamenti sono
accompagnati dalla rottura del DNA tra gli ottametri di istoni portando alla generazione dei così detti
frammenti di nucleosoma.
Due sono state le metodologie sperimentali da noi utilizzati al fine di raggiungere gli obbiettivi prefissati:
la conta delle cellule vive in coltura e l’analisi dell’apoptosi tramite citofluorimetria a flusso.
Valutazione del numero di timociti vivi
Il primo aspetto da noi valutato è stato quello del numero di cellule presenti in coltura in assenza e in
presenza del campo elettromagnetico. A tale scopo, i timociti ottenuti come descritto nella nell’allegato 3
(sezione dettagli metodologici) sono stati sottoposti all’azione del campo elettromagnetico e dopo 24h sono
stati sottoposti ad un trypan blu assay, necessario per evidenziare al microscopio emocitometrico le cellule
andate incontro a morte e differenziarle dalle vive. I risultati ottenuti in linea con quelli già presentati nella
riunione di Novembre 2005 confermano che una esposizione continuativa per 24h non induce nessun
cambiamento nel numero delle cellule vive presenti in coltura.
Valutazione dell’apoptosi spontanea su timociti
I risultati ottenuti dalla valutazione del numero di timociti vivi sono stati inoltre confermati dagli studi di
apoptosi basale delle cellule poste in coltura ed esposte alle radiazioni per 24h.
L’analisi citofluorimetrica delle cellule evidenzia che non vi è nessuna differenza di apoptosi basale nei
timociti esposti, se confrontati ai timociti non esposti.
Infatti, come normalmente avviene, i timociti se messi in coltura vanno incontro ad apoptosi, ma ciò
avviene in ugual misura sia per i timociti non esposti che per quelli esposti alle radiazioni.
Sulla base dei dati ottenuti dalla citofluorimetria a flusso e dalle conte cellulari si può concludere che
l’esposizione non altera l’apoptosi basale dei timociti esposti se paragonati ai timociti non esposti. In
conclusione, sulla base dei precedenti e attuali risultati possiamo affermare che l’esposizione alle radiazioni
non comporta nessuna alterazione statisticamente significativa del processo apoptotico valutato sia come
numero di timociti vivi che come apoptosi spontanea.
Valutazione del numero di cellule AKR-1 in coltura
I dati di apoptosi basale ottenuti sui timociti primari evidenziano l’assenza di alterazione del processo di
morte cellulare spontanea in seguito ad una esposizione di 24h alle radiazioni generate da un dispositivo di
reti wireless. Nell’obbiettivo di confermare questi dati, l’analisi dell’apoptosi spontanea è stata condotta
anche sulla linea cellulare AKR-1, derivata da un linfoma murino. Dopo aver esposto la linea cellulare alle
radiazioni, la conta cellulare ha documentato che non vi è nessuna differenza nel numero di cellule tra
quelle esposte alle radiazioni per 24 ore se paragonato alle cellule non esposte e tenute in coltura per lo
stesso tempo.
Valutazione dell’apoptosi spontanea su cellule AKR-1
L’analisi dell’apoptosi basale tramite citofluorimetria a flusso, condotta sulla linea timocitaria AKR-1 ha
evidenziato che l’esposizione ai campi elettromagnetici non comporta nessuna alterazione del suddetto
processo. Infatti, non sono state riscontrate differenze statisticamente significative tra i valori di apoptosi
delle cellule esposte se confrontati con le cellule non esposte.
In conclusione, valutando nel complesso i dati ottenuti dai quattro differenti obbiettivi possiamo concludere
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che l’esposizione ad una radiazione della potenza di -10 dbm e per un tempo di 24 h non comporta nessuna
alterazione del processo di apoptosi basale.
Nella Fase 2B è stata valutata la proliferazione indotta da stimoli mitogenetici in timociti primari.
La proliferazione cellulare è un processo che regola la vita delle cellule e dei tessuti. I fattori di crescita
così come gli ormoni, interagendo con i propri recettori, controllano il processo di proliferazione. Queste
interazioni possono determinare l’ingresso delle cellule nel ciclo cellulare. Infatti, le cellule che si trovano
nello stato quiescente (fase G0) passano alla fase G1, e successivamente entrano nella fase S (caratterizzata
dalla duplicazione del DNA). Infine, una volta che il DNA è stato completamente duplicato passano alla
fase G2/M, quella della divisione cellulare. L’analisi quantitativa delle diverse fasi del ciclo cellulare sopra
descritto dà la misura della proliferazione cellulare.
L’approccio da noi utilizzato al fine di valutare un possibile effetto dei campi elettromagnetici sulla
proliferazione è stato quello di misurare l’incorporazione di timidina nel DNA da parte dei timociti esposti
e non esposti in seguito a trattamento con agenti mitogeni (concanavalina A). Inoltre, attraverso l’analisi
quantitativa delle diverse fasi del ciclo cellulare sopra descritto, che ci dà la misura della proliferazione
cellulare, abbiamo studiato la possibile alterazione sulla linea timocitaria AKR-1.
Come per la valutazione dell’apoptosi, anche la proliferazione è stata analizzata anche sulla linea cellulare
AKR-1, attraverso l’analisi citofluorimetrica delle varie fasi del ciclo cellulare. I dati hanno confermato che
non vi è nessuna alterazione delle diverse fasi del ciclo cellulare dopo esposizione al campo
elettromagnetico. Infatti dai profili citofluorimetrici si può constatare che la fase G0G1, la fase S e la fase
G2M delle cellule esposte per 24 ore non vengono alterate quando confrontate alle cellule non esposte.
Le prime prove effettuate portano a concludere che lo stato funzionale dei timociti valutato attraverso lo
studio di due processi fondamentali (apoptosi e proliferazione) non viene alterato dalla esposizione al
campo elettromagnetico generato da un dispositivo di reti wireless.
Sono state portate condotte le seguenti prove ed analisi:
- misura dell’incorporazione di timidina nel DNA da parte dei timociti esposti e non esposti in seguito a
trattamento con agenti mitogeni (concanavalina A, PMA+Ionomicina)
- analisi quantitativa delle diverse fasi del ciclo cellulare sopra descritto, sia nei timociti che nella linea
cellulare 3DO.
I risultati ottenuti mostrano che l’esposizione alle radiazioni emesse da un dispositivo di reti wireless non
comporta nessun effetto sulla proliferazione indotta sia dalla stimolazione con ConA che con
PMA+Ionomicina dei timociti esposti rispetto a quelli non esposti. I timociti dei due gruppi (non esposti ed
esposti) rispondono allo stimolo del mitogeno in modo qualitativamente e quantitativamente paragonabile.
Infatti, al termine delle 24h d’esposizione le differenze dei valori espressi in conte per minuto (cpm) non
sono statisticamente significative. Inoltre, i risultati dimostrano che tale esposizione non comporta nessuna
alterazione della proliferazione basale dei timociti (gruppo di controllo).
La proliferazione dei timociti trattati con ConA è stata anche analizzata tramite l’analisi citofluorimetrica
del ciclo cellulare.
I profili citofluorimetrici dei timociti mostrano che le varie fasi del ciclo cellulare, fase G 0G1 , fase S e fase
G2M delle cellule trattate con ConA ed esposte per 24 ore non vengono alterate quando confrontate con le
cellule trattate con ConA e non esposte. I dati ottenuti tramite analisi del ciclo cellulare confermano i dati
ottenuti tramite tecnica dell’incorporazione della timidina.
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Esperimenti d’analisi del ciclo cellulare sono stati condotti anche sulla linea cellulare 3DO, al fine di
rafforzare i risultati di proliferazione ottenuti con i timociti in coltura primaria.
L’analisi citofluorimetrica mostra che l’esposizione per 24 ore al campo elettromagnetico generato da un
dispositivo di reti wireless non comporta nessuna alterazione delle fasi del ciclo cellulare quando
confrontate con le cellule non esposte.
Sulla base di questi dati possiamo concludere che l’esposizione al campo elettromagnetico generato da un
dispositivo di reti wireless non altera il ciclo cellulare della linea cellulare 3DO confermando i dati di
proliferazione ottenuti sui timociti.
Possiamo concludere che lo stato funzionale dei timociti valutato attraverso lo studio di un processo
fondamentale (proliferazione) non viene alterato dalla esposizione al campo elettromagnetico generato da
un dispositivo di reti wireless
Fase 3: Studio della produzione di citochine da parte dei timociti primari e delle linee timocitarie
esposti e non a radiazioni non ionizzanti.
La valutazione doveva essere fatta su cellule del gruppo di controllo e del gruppo sperimentale, sia non
stimolate che stimolate da anticorpi anti-CD3. Le citochine valutate saranno IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-13
ed IFN (citochine coinvolte nelle risposte immunitarie di difesa. Questa fase si suddivideva in:
Fase 3A: Studio della produzione di citochine da parte dei timociti primari e delle linee timocitarie non
esposti a radiazioni non ionizzanti
Fase 3B: Studio della produzione di citochine da parte dei timociti primari e delle linee timocitarie
esposti a radiazioni non ionizzanti
Le cellule del sistema immunitario regolano le loro numerose funzioni attraverso la produzione di proteine
solubili chiamate citochine. Le citochine infatti, agiscono come mediatori solubili della risposta immune e
permettono alle cellule di regolare il proprio stato funzionale in relazione alle diverse condizioni
dell’ambiente tissutale in cui si trovano.
Le citochine si comportano, per molti tipi cellulari, come fattori di crescita o come regolatori della
divisione cellulare. Per altri tipi cellulari possono invece innescare meccanismi che ne mediano la morte. In
molti casi la dose della citochina decide il tipo di effetto biologico.
L’ammontare della produzione di citochine da parte dei linfociti attivati e/o da altre cellule mononucleari
può essere un indice sensibile della perturbazione del network immunoregolatore da parte di fattori esterni.
Gli studi condotti fino ad oggi, hanno avuto l’obbiettivo di caratterizzare il sistema cellulare da noi
utilizzato, dal punto di vista della produzione di citochine, sia basale che in seguito a stimolazione con
anticorpi anti-CD3. A tale scopo, i timociti ottenuti come descritto nell’allegato 3 (condizioni sperimentali),
sono stati stimolati per 24h con anticorpi anti-CD3 e successivamente, utilizzando il test ELISA, è stata
valutata la produzione di diverse citochine nel sovranatante derivate dai timociti non stimolati, o stimolati
con anti-CD3.
I dati sperimentali ottenuti indicano che in coltura i timociti non stimolati rilasciano nel terreno di coltura
basse quantità di citochine quali IL-2, IFN- , IL-4, IL-10 e IL-13. In seguito alla stimolazione con anticorpi
anti-CD3 si verifica un significativo aumento della produzione e rilascio da parte dei timociti delle
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citochine IL-2, IFN- e un debole rilascio della citochina IL-4. Al contrario, la produzione delle citochine
IL-10 e IL-13 non aumenta in seguito alla stimolazione con anticorpi anti-CD3. Per quanto riguarda invece
la produzione di IL-5, nelle nostre condizioni di coltura non abbiamo riscontrato produzione della citochina
sia in condizioni basali che in seguito alla stimolazione.
I dati sopra esposti hanno permesso di definire un pattern citochinico di produzione del nostro sistema
sperimentale. I prossimi esperimenti serviranno a valutare un possibile effetto sulla produzione di citochine
in seguito all’esposizione alle radiazioni.
Le citochine sono proteine solubili che mediano la risposta immune e permettono alle cellule di regolare il
proprio stato funzionale in relazione alle diverse condizioni dell’ambiente tissutale in cui si trovano. Le
cellule del sistema immunitario regolano le loro numerose funzioni proprio attraverso la produzione di
questi mediatori. Le citochine si comportano, per molti tipi cellulari, come fattori di crescita o come
regolatori della divisione cellulare. Per altri tipi cellulari possono invece innescare meccanismi che ne
mediano la morte. In molti casi i livelli di citochina decidono il tipo di effetto biologico. La quantità di
citochine prodotte da parte dei linfociti attivati e/o da altre cellule mononucleari può essere un indice
sensibile della perturbazione del network immunomodulatore da parte di fattori esterni.
I dati sperimentali precedentemente ottenuti indicavano che in coltura i timociti non stimolati rilasciano nel
terreno di coltura basse quantità di citochine quali IL-2 e IFN- . In seguito alla stimolazione con anticorpi
anti-CD3 si verifica un significativo aumento della produzione e rilascio da parte dei timociti delle
citochine IL-2 e IFN- . Al contrario, la produzione sia basale che in seguito alla stimolazione con anticorpi
anti-CD3 delle citochine IL-10, IL-13, IL-4 e IL-5 non risultava tale da poter essere considerata
significativa e da giustificare ulteriori investigazioni.
Quindi sulla base dei precedenti risultati, la nostra attenzione si è concentrata sulla possibile alterazione
della produzione delle citochine IL-2 e IFN- in seguito ad esposizione al campo elettromagnetico generato
dal dispositivo di reti wireless. I dati ottenuti evidenziano che l’esposizione non comporta nessuna
alterazione della produzione basale di IL-2 sia nei timociti che nelle cellule 3DO. La stimolazione con
anticorpi anti-CD3, come atteso, comportava un aumento della produzione di IL-2, aumento che risultava
essere qualitativamente e quantitativamente paragonabile tra gruppi non esposti ed esposti. Risultati simili
si sono ottenuti anche per quanto riguarda la produzione di IFN- .
L’assenza di differenze statisticamente significative tra i gruppi non esposti ed esposti ci porta a concludere
che l’esposizione al campo elettromagnetico generato dal dispositivo di reti wireless non altera la
produzione delle citochine IL-2 e IFN- sia da parte dei timociti che delle cellule della linea 3DO.
Fase 4: Studio del fattore di trascrizione NF-kB.
La Fase si proponeva di studiare la traslocazione nucleare e la capacità di legame al DNA delle subunità
p65, p50, p52, c-Rel e RelB del fattore di trascrizione NF-kB. Questa fase si suddivideva nelle sottofasi:
Fase 4A: Studio della traslocazione nucleare e della capacità di legame al DNA delle sub - unità p65,
p50 e p52 del fattore di trascrizione NF-kB
Fase 4B: Studio della traslocazione nucleare e della capacità di legame al DNA delle sub - unità c-Rel e
RelB del fattore di trascrizione NF-kB
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Il fattore si trascrizione NF-kB è un complesso dimerico formato da proteine altamente conservate. Questi
complessi possono essere omo o eterodimeri e sono costituiti dalla combinazione delle proteine
denominate p65, RelB, c-Rel, p105-p50 (NF-kB1) e p100-p52(NF-kB2).
Normalmente in cellule non stimolate, NF-kB si trova nel citoplasma delle cellule complessato da proteine
inibitorie appartenenti alla famiglia IkB che ne impediscono la traslocazione nucleare.
In risposta a stimoli esterni (per esempio citochine infiammatorie) le IkB vengono fosforilate e
successivamente degradate permettendo così a NF-kB di attivarsi e quindi di traslocare nel nucleo dove
legandosi al DNA porta alla regolazione della trascrizione di diversi geni.
NF-kB gioca un ruolo sia in processi fisiologici che pato-fisiologici. Esso partecipa nella regolazione della
immunità innata e acquisita, come anche nel controllo a livello trascrizionale di diversi geni proinfiammatori (citochine e chemochine). Inoltre, NF-kB partecipa alla regolazione del ciclo cellulare.
Una alterazione di NF-kB è coinvolta nella patogenesi di vari disordini, ri-arrangiamenti e amplificazioni di
diversi geni sono stati osservati in diverse patologie. In ultimo, il fattore di trascrizione è implicato nella
regolazione della morte cellulare attraverso la sua abilità di regolare fattori cellulari che sono coinvolti nel
processo apoptotico.
La valutazione della possibile alterazione dell’attività di NF-kB nelle nostre condizioni di esposizione alle
radiazioni generate da un dispositivo di reti wireless è stata valutata attraverso l’analisi all’
immunofluorescenza della traslocazione nucleare del fattore di trascrizione. L’analisi è stata condotta sia su
cellule non stimolate che stimolate con anticorpi anti-CD3. La prima condizione (cellule non stimolate) è
stata utilizzata per valutare se l’esposizione può alterare il normale stato di inattivazione di NF-kB, in
quanto, come sopra descritto in condizioni di non stimolazione NF-kB risiede nel citoplasma delle cellule in
forma inattiva. La seconda condizione (stimolazione con anti-CD3) è stata utilizzata per valutare una
possibile alterazione del fattore di traslocare nel nucleo e di esplicare le proprie funzioni. In particolare, in
questa fase i nostri studi si sono concentrati sull’analisi delle seguenti subunità: p65, p50 e p52.
I risultati riportati in allegato 3 evidenziano che l’esposizione delle cellule alle onde elettromagnetiche non
influenza il processo di traslocazione di NF-kB nel nucleo dei timociti esposti per 24h di tutte e 3 le
subunità. Infatti, in condizioni basali il fattore di trascrizione rimane segregato a livello citoplasmatico. Allo
stesso modo, anche nelle cellule di controllo esposte alle radiazioni NF-kB rimane nel citoplasma dei
timociti. Questo indica che la sola esposizione al campo elettromagnetico non comporta una attivazione del
fattore di trascrizione. In seguito ad attivazione dei timociti con anticorpi anti-CD3, NF-kB trasloca nel
nucleo. Il nucleo della cellula infatti si colora più intensamente se confrontato con il nucleo delle cellule di
controllo; tale colorazione è della stessa intensità anche per le cellule che sono state precedentemente
esposte alle radiazioni. Nel loro insieme questi dati indicano che l’esposizione alle radiazioni emesse da un
generatore di reti wireless non altera il processo di traslocazione di NF-kB nei timociti.
Il fattore si trascrizione NF-kB è un complesso dimerico che si forma dall’assemblaggio, attraverso la
dimerizzazione, di 5 subunità proteiche: p65, c-Rel, RelB, p105-p50 (NF-kB1) e p100-p52(NF-kB2).
In cellule non stimolate, NF-kB si trova nel citoplasma legato a specifiche proteine inibitorie appartenenti
alla famiglia IkB che ne impediscono la traslocazione nucleare. In seguito alla stimolazione della cellula da
parte di stimoli esterni (per esempio citochine infiammatorie), le IkB vengono fosforilate e
successivamente degradate comportando così la traslocazione nucleare di NF-kB. Nel nucleo il fattore
legandosi al DNA porta alla regolazione della trascrizione di diversi geni.
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Nell’ultima fase, la nostra attenzione si è concentrata sulle altre due subuità di NF-kB, c-Rel e RelB.
L’analisi è stata condotta sia su cellule non stimolate che stimolate con anticorpi anti-CD3. Le cellule non
stimolate sono state utilizzate per valutare se l’esposizione può alterare il normale stato di inattivazione di
NF-kB, in quanto, come sopra descritto, in condizioni di non stimolazione NF-kB risiede nel citoplasma
delle cellule in forma inattiva. La stimolazione delle cellule con anti-CD3 è stata utilizzata per valutare una
possibile alterazione della traslocazione del fattore nel nucleo e di esplicare le proprie funzioni.
I risultati riportati indicano che l’esposizione delle cellule alle onde elettromagnetiche non influenza il
processo di traslocazione di NF-kB nel nucleo dei timociti esposti per 24h sia della subunità c-Rel che relB.
Infatti, in condizioni basali il fattore di trascrizione rimane segregato a livello citoplasmatico. Allo stesso
modo, anche nelle cellule di controllo esposte alle radiazioni, NF-kB rimane nel citoplasma dei timociti.
Questo indica che la sola esposizione al campo elettromagnetico non comporta un’attivazione del fattore di
trascrizione. In seguito ad attivazione dei timociti con anticorpi anti-CD3, NF-kB trasloca nel nucleo. Il
nucleo della cellula infatti si colora più intensamente se confrontato con il nucleo delle cellule di controllo.
Tale colorazione è della stessa intensità anche per le cellule che sono state precedentemente esposte alle
radiazioni, indicando che l’esposizione non altera il processo di traslocazione delle due subunità RelB e cRel di NF-kB.
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3.4 UO4 - Unità di Ricerca e Prototipazione - FN SpA Nuove Tecnologie e Servizi Avanzati
Attività 4
Fase 1: Individuazione di nuovi materiali compositi per l’isolamento dei campi elettromagnetici
dovuti a reti wireless.
La Fase si proponeva di individuare nuovi materiali compositi per il confinamento dei campi
elettromagnetici che presentassero proprietà congiunte di isolamento acustico e termico. La fase iniziale
della ricerca prevedeva l’individuazione dei materiali che mostrassero le migliori prestazioni in termini di
isolamento da campi elettromagnetici. Successivamente dovevano essere individuati i composti polimerici
e/o ceramici che meglio si potessero prestare all’impiego combinato con i materiali isolanti suddetti.
Scopo della presente Fase era quello di individuare nuovi materiali schermanti per campi elettromagnetici,
che presentassero anche proprietà congiunte di isolamento acustico e termico.
Nel primo periodo è stata effettuata una ricerca bibliografica sulle schermature e sui principi fisici che vi
presiedono. Sono state analizzate e raccolte le caratteristiche dei materiali attualmente impiegati
commercialmente (del tipo, ad esempio, mumetal, permalloy).
La scelta dei materiali di partenza è stata determinata, principalmente, dalle caratteristiche di tipo elettrico e
magnetico (permeabilità magnetica, conducibilità elettrica); una volta verificato il comportamento nei
confronti dei campi elettromagnetici ed il miglior compromesso per la formatura in lamine mediante il
processo di colatura su nastro, si è passati a sondare anche le altre proprietà richieste, ossia di isolamento
acustico e termico (valutando, in questo caso, il tipo di polimero e/o materiale non metallico più opportuno
da accoppiare).
I materiali presi in considerazione per l’isolamento da campi elettromagnetici sono stati: nichel, alluminio,
ferro/rame, rame, grafite, acciaio di tipo ferritico e loro combinazioni.
Dapprima è stata effettuata la caratterizzazione delle polveri ritenute interessanti per la sperimentazione
(analisi granulometrica, morfologia al microscopio elettronico a scansione, analisi porosimetrica),
successivamente sono state eseguite prove di miscelazione delle polveri metalliche prese in considerazione
con una sospensione di poliisobutilene, valutando il grado di fluidità delle mescole ottenute ed il grado di
bagnabilità delle varie polveri rispetto al polimero, cercando di caricare il più possibile le stesse mescole
con la componente metallica. Con le sospensioni realizzate sono state effettuate prove di colatura su nastro
al fine di ottenere strati sottili “gommosi”(cosiddetti tape verdi); alcuni di questi sono stati sottoposti anche
a trattamenti termici di deceratura e sinterizzazione ricavando strati rigidi. Gli strati allo stato verde (ossia
composito metallo + elastomero) e quelli sinterizzati, previa misurazione di spessore e di densità, sono stati
impiegati per ottenere scatole e sacche da sottoporre a prove di schermatura ai campi elettromagnetici (sia
in termini qualitativi sia in termini quantitativi). Le prove di tipo qualitativo, passa non passa, sono state
effettuate in FN impiegando come oggetto da schermare un telefonino di ultima generazione, mentre le
prove di tipo quantitativo sono state eseguite presso il Laboratorio di Ingegneria Elettrica del Politecnico di
Torino - sede di Alessandria. Tali prove sono state effettuate in camera anecoica con antenna emittente a
2.44 GHz; in aggiunta, sono stati effettuati dei rilievi anche impiegando come sorgente di radiazioni un
access point della Linksys 2.4 GHz, 802.11g mod. WAP54g.
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Le prove di tipo qualitativo hanno ristretto il campo sui materiali che potevano essere verificati anche da un
punto di vista quantitativo; si è visto che il miglior materiale schermante è il nichel sinterizzato, seguito
dall’alluminio con strato di tape verde e da un composito verde di nichel - rame.
Alcuni dei provini realizzati (tape di nichel verde, nichel sinterizzato) sono stati anche sottoposti a prime
prove di isolamento ed assorbimento acustico in accoppiamento con un tipo di materiale commerciale
scelto per le loro caratteristiche di fonoassorbenza e di isolamento termico (schiuma polietilenica a cellule
chiuse). Dalle prove preliminari effettuate presso il Laboratorio CIRIAF UO2 di Perugia, si è visto come il
nichel sinterizzato presenti anche un buon comportamento dal punto di vista dell’isolamento acustico oltre
che da quello da campi elettromagnetici. Un ulteriore accoppiamento possibile, è costituito da uno strato di
alluminio (che scherma dai campi elettromagnetici) con uno di tape verde a base di grafite espandibile; si
tratta di un materiale che in caso di incendio costituisce una barriera alla propagazione delle fiamme e che,
quindi, può essere impiegato per salvaguardare eventuali linee di trasmissione dati.
In seguito sono state indagate altre polveri a base rame per le quali è stata effettuata una completa
caratterizzazione; a partire da tali polveri sono stati messi a punto processi di colatura su nastro e
successiva sinterizzazione volti a realizzare altri schermi in alternativa a quelli in nichel, nichel – rame e
nichel - alluminio.
Per quanto riguarda una valutazione economica comparativa, si può affermare che il materiale che presenta
le migliori caratteristiche in termini di isolamento da campi ed acustico (nichel sinterizzato) ha, comunque,
un costo più elevato (per lo meno a livello prototipale); mentre quelli a base alluminio e tape verde (nichel
o grafite) ed il composito nichel – rame verde sono sicuramente meno costosi in quanto non vengono
sottoposti a trattamenti termici in forno. Una interessante alternativa, meno costosa rispetto al nichel
sinterizzato, è rappresentata dal rame sinterizzato.
Fase 2: Progettazione e prototipazione di schermi e di guide d’onda per le linee di trasmissione dati e
reti wireless.
Tale fase prevedeva l’individuazione dei parametri progettuali degli schermi isolanti e delle guide d’onda
per impieghi in ambiente indoor. In questa fase dovevano essere definiti: la forma e le dimensioni
geometriche ottimali degli schermi in funzione delle diverse modalità di installazione all’interno degli
ambienti abitativi; la forma, il diametro e le dimensioni geometriche delle guide d’onda in funzione dei
diversi impieghi previsti;lo spessore dei singoli strati che compongono i materiali compositi in funzione
dell’intensità dei campi elettromagnetico, acustico e termico che si intendono schermare. Questa fase si
suddivideva in:
Fase 2A: Progettazione di schermi e di guide d’onda per le linee di trasmissione dati e reti wireless
Fase 2B: Prototipazione di schermi e di guide d’onda per le linee di trasmissione dati e reti wireless.
Per quanto riguarda la progettazione di barriere schermanti da campi elettromagnetici prodotti da reti
wireless, aventi proprietà congiunte di isolamento acustico e termico, si è visto come l’innovazione possa
consistere nell’accoppiamento mediante incollaggio di diversi strati, costituiti da materiali di tipo metallico
o composito (metallo + elastomeri) per l’isolamento da CEM e di tipo polimerico espanso per soddisfare le
proprietà acustiche e termiche. In particolare, tenendo conto della destinazione finale di tali barriere, ossia
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come divisori che separino ambienti di lavoro in cui vengono impiegate reti wireless e, in cui, la rumorosità
possa essere data dal parlato e dalla presenza di macchinari, per il dimensionamento degli spessori si è
iniziato a valutare le lunghezze d’onda acustiche da isolare/assorbire puntando anche l’attenzione sulla
frequenza degli access point presi in considerazione, ossia 2.44 GHz.
I fenomeni che intervengono nella schermatura da CEM sono essenzialmente di due tipi: perdite per
riflessione e perdite per assorbimento. Tali fenomeni sono funzione delle frequenze dei CEM e delle
caratteristiche di conducibilità elettrica e di permeabilità magnetica dei materiali impiegati come schermi.
Si può affermare, inoltre, che, mentre per i campi elettrici l’isolamento è piuttosto indipendente dallo
spessore dello schermo, in quanto il campo tende a disperdersi sull’interfaccia che incontra (e quindi
possono essere impiegati anche schermi sottili), per quanto riguarda quelli magnetici tale parametro è,
invece, da tenere in considerazione. Lo spessore ottimale della lamina schermante ai CEM, che verrà
inserita nel sandwich che si ha intenzione di realizzare, è stato valutato in prima approssimazione mediante
le relazioni teoriche relative alle perdite ed è stato confermato da prove di efficienza di schermatura
effettuate in camera anecoica alla frequenza d’interesse.
Poiché lo scopo del progetto è anche quello di realizzare schermi più leggeri possibile, è stato necessario
effettuare l’accoppiamento degli strati schermanti ai CEM (non autoportanti) con strutture più rigide, ma
sempre leggere, che avessero la funzione di isolare ed assorbire la componente acustica.
Dai risultati delle prove preliminari di efficienza di schermatura, qualitative e quantitative, ad alta
frequenza e dai primi dati ottenuti nelle prove di isolamento ed assorbimento acustico si è potuto
concludere che:
si possono realizzare schermi leggeri con fogli di nichel sinterizzato (da un minimo di 0.5 mm di
spessore), che presentano anche proprietà di fonoisolamento; tali fogli possono essere accoppiati mediante
incollaggio con materiali commerciali fonoassorbenti e termoisolanti per migliorare il grado di
assorbimento acustico e le proprietà di isolamento termico, oppure con tape a base di poliisobutilene e
grafite espandibile per migliorare le proprietà di resistenza al fuoco;
si possono realizzare schermi leggeri con fogli di tape verde composito (nichel – rame), meno
costosi di quelli costituiti da nichel sinterizzato, molto più deformabili e adattabili a geometrie angolari; tali
strati possono essere anch’essi incollati su materiali commerciali fonoassorbenti; le proprietà acustiche
degli strati di composito non sono ancora state testate.
Nel secondo periodo di rendicontazione è stato sviluppato un ulteriore materiale, processato mediante
colatura su nastro e successiva sinterizzazione (vedi Fase 3), a formare strati sottili: si tratta di rame
sinterizzato. Questo materiale, isolante elettromagnetico, può rappresentare una interessante alternativa al
nichel, soprattutto dal punto di vista ambientale, in quanto meno soggetto a creare fenomeni di
sensibilizzazione e di allergia.
Sulla base dei risultati delle prove, della fattibilità con le tecnologie ed i materiali sviluppati (vedi Fase 3), e
dell’impiego e posizionamento nell’ambiente di lavoro o domestico, visto insieme alla UO2 (Attività 2/2
“Individuazione di nuove soluzioni architettonico – ingegneristiche ed impiantistiche finalizzate alla
riduzione ed al sconfinamento dei campi non ionizzanti dovuti a reti wireless”), è stato effettuato il
dimensionamento del pannello schermante. In generale, come già detto, tale pannello è costituito da tre
strati sovrapposti, uniti da una resina epossidica bicomponente: gli strati esterni sono in quash (schiuma
poliolefinica a cellule chiuse) da 30 mm l’uno, mentre lo strato interno è di tipo metallico (0.5 mm per il
nichel sinterizzato, 0.5 – 1.0 mm per il rame sinterizzato, 1.2 mm per il nichel verde – rame). Per quanto
riguarda l’ingombro massimo ottenibile con i tape sinterizzati, questo dipende dalle dimensioni utili della
camera del forno in cui vengono, appunto, sinterizzati. Nel caso del forno della UO4 queste dimensioni
sono 500 x 1100 mm (riferite al tape verde); si noti che dopo sinterizzazione si ha una certa percentuale di
ritiro in funzione del materiale e quindi l’area utile diminuirà ulteriormente. Per effettuare un buon
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accoppiamento con le lastre di materiale commerciale quash (da 1000 x 2800 mm, come formato standard),
si è pensato di sovrapporre strisce da 280 mm di larghezza, alte 1000 mm, in modo da non avere
discontinuità. La caratteristica di autoportanza è conferita al pannello composito dagli strati leggeri di
quash. Quest’ultimo, inoltre, inertizza la parte metallica al suo interno, è lavabile e non viene attaccato
dall’acqua e dall’umidità; si può quindi pensare di realizzare anche dei box insonorizzati ed isolati da CEM
senza inserirli in tramezze o altro.
Per quanto riguarda la schermatura di linee di trasmissione dati da interferenze dovute a reti wireless locali
mediante l’impiego di guide d’onda o particolari canaline schermanti è stato completato uno studio
bibliografico sulle principali geometrie adottate, verificandone la compatibilità con le tecnologie e con i
materiali sviluppati nel progetto. Insieme alle altre UO si è visto come possa essere interessante realizzare
delle canaline schermanti a sezione rettangolare, costituite da tape metallici (ad esempio rame) o fogli
metallici commerciali opportunamente sagomati ricoperti da tape di grafite espandibile, materiale che, in
caso d’incendio, costituisce una barriera al fuoco e può proteggere le linee di trasmissione dei dati.
Per ultimare la progettazione di schermi e guide d’onda, è stato necessario acquisire nell’ultimo periodo, un
quadro completo di informazioni caratterizzanti anche i materiali sviluppati via colatura su nastro e
successiva sinterizzazione nell’ultima parte del periodo precedente, ossia rame sinterizzato e rame
sinterizzato rullato. A tal fine sono state condotte prove di efficienza di schermatura in camera anecoica
presso il Laboratorio di Ingegneria Elettrica del Politecnico di Torino, sede di Alessandria, e prove di
fonoassorbimento, fonoisolamento e isolamento termico (in accoppiamento con il Quash) da parte della
UO2 CIRIAF Fisica Tecnica.
Per quanto riguarda le prove di efficienza di schermatura, queste sono state condotte, previa misura di
fondo con sonda ricevente in aria libera, inserendo la stessa sonda di campo elettrico all’interno di scatole,
realizzate appositamente coi materiali da testare, ad una distanza di 3 m dall’antenna trasmittente il campo
a radiofrequenza (2.437 GHz). L’antenna è stata controllata dall’esterno regolando il generatore di segnali a
radiofrequenza avendo un livello di amplificazione fissa del segnale inviato all’antenna, sia in frequenza
che in ampiezza con i seguenti livelli: - 20dBm, -10dBm, -4dBm e 0dBm. La lettura dei rilievi di sonda di
campo elettrico è stata effettuata per mezzo di un lettore collegato alla sonda stessa per mezzo di una fibra
ottica, fatta uscire dalla camera anecoica attraverso una guida d’onda. Al fine di avere un confronto nelle
stesse condizioni di prova anche con il nichel sinterizzato, già testato, sono state effettuate ulteriori prove
con quest’ultimo, indagando anche il livello 0dBm. I risultati delle prove hanno evidenziato che il rame
sinterizzato ed il nichel sono del tutto confrontabili e presentano la migliore efficienza di schermatura,
mentre il rame rullato, si dimostra sempre schermante ma leggermente meno performante ai livelli -4dBm e
0dBm.
Le prove di fono - isolamento condotte dalla UO2 hanno mostrto un interessante comportamento sia da
parte del rame sinterizzato sia di quello rullato, piuttosto confrontabile con quello del nichel sinterizzato
anche se in intervalli di frequenze diversi.
Quanto sopra ci permette di affermare che soprattutto il rame sinterizzato possa essere una buona
alternativa al nichel sinterizzato sia per la realizzazione di schermi in accoppiamento con il Quash
commerciale già testato sia per la realizzazione di interni di guide d’onda e canaline schermanti.
Tornando alla progettazione di schermi aventi proprietà congiunte di isolamento da campi elettromagnetici,
di fono – e termo-isolamento, si può confermare quanto già esposto nella relazione precedente, ovvero
come tale pannello debba essere costituito da tre strati sovrapposti, uniti da una resina epossidica
bicomponente: gli strati esterni sono in quash (schiuma poliolefinica a cellule chiuse) da 30 mm l’uno,
mentre lo strato interno è di tipo metallico (0.5 mm per il nichel sinterizzato, 0.75 – 1.0 mm per il rame
sinterizzato, 1.2 mm per il nichel verde – rame). Per quanto riguarda l’ingombro massimo ottenibile con i
tape sinterizzati, questo dipende dalle dimensioni utili della camera del forno in cui vengono, appunto,
sinterizzati. Nel caso del forno della UO4 queste dimensioni sono 500 x 1100 mm (riferite al tape verde); si
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noti che dopo sinterizzazione si ha una certa percentuale di ritiro in funzione del materiale e quindi l’area
utile diminuirà ulteriormente. Per effettuare un buon accoppiamento con le lastre di materiale commerciale
quash (da 1000 x 2800 mm, come formato standard), si è pensato di sovrapporre strisce da 280 mm di
larghezza, alte 1000 mm, in modo da non avere discontinuità. La caratteristica di autoportanza è conferita
al pannello composito dagli strati leggeri di quash. Quest’ultimo, inoltre, inertizza la parte metallica al suo
interno, è lavabile e non viene attaccato dall’acqua e dall’umidità; si può quindi pensare di realizzare anche
dei box insonorizzati ed isolati da CEM senza inserirli in tramezze o altro.
Da valutare accanto alle proprietà, anche la convenienza in termini di costi, sebbene, parlando di prototipi
questi non possano ancora essere paragonabili a quelli di una produzione su larga scala. Fra il nichel
sinterizzato ed il rame sinterizzato, si può affermare che il secondo presenta un costo di processo inferiore,
anche perché si parte da una polvere di partenza molto meno costosa.
Per quanto riguarda la progettazione di prototipi di guide d’onda, in funzione di quanto ricavato in
letteratura e sulla base di prove di lavorabilità effettuate con i materiali sviluppati nel corso del progetto,
sono state determinate tre possibili geometrie, tutte a sezione rettangolare (80 x 40 mm: dimensioni
necessarie per avere la propagazione della frequenza di 2.44 GHz con frequenze di taglio inferiore pari a
1.8 GHz nel modo TE 1,0 e frequenza di taglio inferiore pari a 3.75 GHz nel modo TE 20). Sono stati
effettuati i disegni costruttivi delle tre geometrie suddette ed è stata valutata un’ipotesi di giunzione. Tutte
le geometrie prevedono accoppiamenti fra strati di rame sinterizzato (materiale più facilmente modellabile)
e di ABS (copolimero del polistirolo Acrilonitrile/Butadiene/Stirene, materiale non costoso, attualmente
impiegato per gli alloggiamenti delle radio, TV, telefoni, apparecchiature elettriche).
Sulla base della progettazione effettuata, sono stati realizzati dei prototipi di schermi multifunzione
costituiti da tre strati, due esterni di Quash ed uno interno di tape metallico sinterizzato, collegati mediante
resina epossidica bicomponente.
A partire dai tape realizzati, sia sinterizzati sia allo stato verde, ossia essiccati dopo colatura, sono state
effettuate diverse prove di incollaggio con tre tipi differenti di collante: uno slurry al rame, uno slurry di
alluminio (slurry = sospensione ottenuta miscelando polveri, in questo caso metalliche, con legante
organico allo stato liquido), una resina epossidica bicomponente. Le prove effettuate, con le varie
combinazioni, hanno dato esito migliore con la resina epossidica bicomponente.
Sono state, inoltre, realizzate delle scatole schermanti da impiegare nelle prove di irradiazione con le
cellule per salvaguardare la popolazione non esposta.
Per quanto riguarda le guide d’onda, sono continuate le prove di lavorabilità dei materiali sviluppati, in
particolare dei tape di rame sinterizzato, rame rullato e nichel sinterizzato, nonché la valutazione del
miglior modo di accoppiarli con substrati rigidi polimerici. Sono state valutate diverse ipotesi di fattibilità
relative a processi industriali di realizzazione di canaline – guide d’onda bi – o tri – strato (ad esempio co estrusione, co - stampaggio ad iniezione). Tali soluzioni, al momento, implicano costosi investimenti in
linee di attrezzature dedicate che vanno oltre la verifica di fattibilità prevista nel progetto. Si è quindi scelta
la strada della prototipazione rapida al fine di ottenere i prototipi e ricavare utili informazioni per una futura
produzione su più ampia scala. In particolare sono stati realizzati tre tipi di prototipo di guida d’onda –
canalina:
a doppia guaina continua a sezione rettangolare in ABS con strato interno di tape di rame sinterizzato
(da impiegare anche come canalina per passaggio cavi per proteggere i dati da eventuali interferenze)
a guaina esterna continua a sezione rettangolare in ABS con strato interno in tape di rame
sinterizzato
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a due parti, un fondo a sezione rettangolare (con esterno in ABS ed interno in tape di rame
sinterizzato) ed un coperchio ad incastro (sempre costituito dall’esterno in ABS e l’interno in tape di
rame sinterizzato al fine di avere la continuità elettrica).
Come già relazionato in precedenza, è possibile accoppiare a questi prototipi anche un ulteriore strato
esterno in tape di grafite espandibile, ottimizzato, per l’applicazione, al fine di conferire una protezione in
più.
Fase 3: Sviluppo delle tecnologie costruttive degli schermi e delle guide d’onda per le linee di
trasmissione dati e reti wireless.
Tale fase prevedeva l’individuazione di nuove tecnologie costruttive per la realizzazione degli schermi e
delle guide d’onda in materiale composito.
Le attività di questa fase sono state anticipate rispetto al programma temporale, in quanto non è possibile
individuare i materiali a prescindere dalla possibilità di processarli; allo scopo, quindi sono state messe in
opera prove di colatura su nastro, tecnologia individuata per la realizzazione di strati sottili. Come già
affermato nel paragrafo relativo alla Fase 1, sono state testate alcune polveri di tipo prevalentemente
metallico (nichel, alluminio, rame, ferro/rame, acciaio) in diverse combinazioni e percentuali. Il legante
organico impiegato è stato scelto in base alle caratteristiche di buona colabilità e di affinità con i metalli; si
tratta di poliisobutilene, dal nome commerciale di Oppanol.
Le prove sono consistite
nella verifica della compatibilità della polvere metallica con la componente organica;
nella verifica della possibilità di caricare la parte elastomerica con il maggiore quantitativo di
polvere metallica al fine di ottenere uno strato il più conduttivo possibile;
nella verifica della compatibilità di polveri diverse nell’ambito della stessa sospensione o slurry,
partendo sia da polveri coprecipitate sia da miscele meccaniche;
nella messa a punto dei parametri di preparazione delle mescole
nella messa a punto dei parametri di colatura
nella messa a punto dei parametri di deceratura
nella messa a punto dei parametri di sinterizzazione.
Le polveri di partenza sono state completamente caratterizzate dal punto di vista granulometrico e
morfologico al microscopio elettronico a scansione, nonché per quanto riguarda l’analisi diffrattometrica al
fine di verificare la presenza di eventuali possibili inquinanti.
Per quanto riguarda la colatura sono state effettuate le seguenti prove di miscelazione in giara per ottenere
slurries colabili con il tape caster da laboratorio (che permette di ottenere nastri di larghezza massima al
verde di 180 mm e lunghezza di 1800 mm) e successive prove di colatura per verificare/congelare i
parametri:
- slurries a base nichel
- slurries e colatura di una nuova polvere di alluminio, dalla granulometria più fine rispetto a quella già
sperimentata nel periodo precedente
- slurries e colatura di due tipologie di polvere di rame dalla diversa granulometria
- slurries e colatura di polvere di grafite espandibile di granulometria medio – fine.
Nel corso delle prove sono stati verificati i parametri di miscelazione, le tempistiche, le viscosità e la
difficoltà di distacco dal supporto di mylar, anche in funzione della concentrazione della polvere presente
nello slurry. I tape a base nichel, rame ed alluminio sono stati sottoposti a diversi cicli di deceratura e
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sinterizzazione in forni appositi sotto vuoto ed in atmosfera protettiva inerte per valutare i parametri
ottimali. Si è visto come, per ciò che riguarda l’alluminio, non sia possibile raggiungere la sinterizzazione
con le polveri individuate in quanto, pur mostrando alle analisi una percentuale quasi non rilevabile di
ossido, questa è sufficiente ad impedire l’avvicinamento delle particelle e, quindi, a non permettere la
formazione dei colli interparticellari propri della sinterizzazione del prodotto. Un buon risultato è stato
ottenuto, invece, con il nichel e con entrambe le polveri di rame; inoltre, soprattutto, con quella di rame più
fine si sono raggiunti interessanti livelli di densità ed una buona consistenza del tape sinterizzato.
I provini sottoposti a sinterizzazione sono stati caratterizzati dimensionalmente prima e dopo trattamento in
forno al fine di determinarne le densità al verde e dopo sinterizzazione nonché i ritiri, necessari per la
realizzazione degli stampi per le canaline schermanti e per il dimensionamento degli schermi.
Non sono proseguite prove con acciaio in quanto per raggiungere le caratteristiche di permeabilità
magnetica indispensabili per ottenere degli schermi per le radiazioni in oggetto, è necessario sinterizzare i
tape in atmosfera completamente riducente (H2 puro), con costi elevati e pericolosità di processo.
Nell’ultimo periodo di sperimentazione sono proseguite le prove di colatura su nastro con le polveri già
sperimentate, in particolare con il rame di granulometria più fine, con il nichel e con la grafite espandibile.
Sono stati ulteriormente ottimizzati i parametri controllando la viscosità degli slurry e modificando la
ricetta della grafite espandibile, diminuendone la concentrazione al fine di avere un tape più elastico e
facilmente curvabile e, quindi, accoppiabile con gli altri strati. Si è visto come la polvere di rame sia
estremamente sensibile alla formazione di ossido che ne compromette l’integrità dopo sinterizzazione.
I tape sinterizzati sono stati caratterizzati dal punto di vista microstrutturale al microscopio elettronico a
scansione e per quanto riguarda la densità geometrica in rapporto a quella teorica.
Sono state effettuate prove di rullatura su tape di rame e di nichel sinterizzati, ottenendo in entrambi i casi
ottimi risultati in termini di costanza dello spessore degli strati e di leggera densificazione.
Si è visto come la fase di rullatura comporti un incrudimento dei materiali sinterizzati e quindi ne
comprometta la facilità di piegatura, soprattutto per quanto riguarda l’impiego in guide d’onda. In questo
caso, per la progettazione di queste ultime, proprio grazie a quanto visto nelle prove, si è dovuto imporre un
profilo di sezione rettangolare arrotondato negli spigoli, con raggio minimo di 3.5 mm (ideale 5.0 mm), in
quanto la piegatura ad angolo retto causa un infragilimento che può anche portare a rottura. Vista la
dimensione della lunghezza d’onda in aria della radiazione da “trasportare”, o da schermare, in rapporto a
questa raggiatura, la piegatura arrotondata non crea nessun problema.
Con i tape di rame sinterizzato e rame rullato sono stati realizzati dei provini tondi in due diametri ( =
100 mm,
= 30 mm) da inviare alla UO2 per la caratterizzazione acustica (fono - assorbenza e fono isolamento); inoltre, con gli stessi tape, sono state realizzate due scatole parallelepipede (80x80x500 mm)
unite con nastro adesivo in alluminio, impiegate per le prove di efficienza di schermatura.
L’ultima parte della sperimentazione è stata volta alla verifica di fattibilità per la realizzazione su scala
industriale di canaline – guide d’onda, in funzione dei risultati ottenuti con la prototipazione rapida. Si è
visto come sia possibile, progettando uno stampo opportuno o una testa di estrusione adatta, a seconda che
si intenda procedere con un co - stampaggio oppure una co - estrusione, ottenere degli oggetti aventi una
intercapedine di rame (o nichel) (sia come polvere compressa, sia come tape sinterizzato), su cui appunto
stampare ad iniezione o estrudere un rivestimento polimerico (tipo in ABS). Questi processi che
permettono una elevata produttività e quindi un abbassamento dei costi di produzione, nonché una buona
costanza nella qualità, implicano, comunque, degli investimenti di partenza, dell’ordine di
- 80000 – 100000 € per uno stampo a due figure (per pressa ad iniezione, con pressa da 300 ton)
- 25000 € per testa di estrusione e calibratore per effettuare la coestrusione.
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UO5 – Unità di Coordinamento – IPASS
Attività 5
Fase 1: Coordinamento e valorizzazione scientifica e socio-economica dei risultati del progetto.
L’attività era finalizzata a realizzare il collegamento scientifico e organizzativo tra le diverse unità
operative coinvolte nel progetto e tra le attività in cui lo stesso era articolato, al fine di assicurarne il
migliore svolgimento e garantirne i risultati al meglio delle conoscenze e delle possibilità tecnicoscientifiche. L’attività di coordinamento doveva essere compiuta istituendo un comitato tecnico-scientifico
per la gestione delle attività delle singole unità operative ovvero delle attività di ricerca comuni. L’attività
del comitato si doveva esplicare attivando, mediante scambio di documenti, di dati e visite alle unità
operative, un’azione continua di feed-back tra attività e risultati parziali ottenuti e possibili altre
alternative esplorabili. I compiti di tale fase prevedevano, inoltre, lo svolgimento di attività di segreteria e
di amministrazione del progetto, organizzazione dei trasporti e delle misure, organizzazione di un sistema
di raccolta dati dei risultati del progetto.
Questa fase si suddivideva in:
Fase 1A - Coordinamento e raccolta dati per il primo anno di attività
Fase 1B - Coordinamento attività del secondo anno e valorizzazione scientifica e socio- economica dei
risultati del progetto
La Unità Operativa UO5 di Coordinamento, Gestione ed Amministrazione, a monte del primo periodo di
rendicontazione (01.02.05 – 31.10.05), si è occupata della preparazione del Piano Operativo di Dettaglio
(POD) (previsto dall’art. 2 del contratto) e della stesura della tabella di suddivisione dei costi allegata al
suddetto Piano e consegnata ad APAT.
Per tutta la durata del Progetto, la UO5 ha esplicato attività di collegamento tecnico – scientifico fra le
Unità Operative coinvolte, promuovendo riunioni fra i partners e lo scambio di documentazione fra gli
stessi.
Di seguito si riportano le principali riunioni che hanno coinvolto la maggioranza delle UO, con particolare
riferimento a quelle di coordinamento; per brevità non si riportano i dversi incontri di carattere prettamente
tecnico in cui sono state effettuate misurazioni o attività di laboratorio coinvolgenti solo alcune delle UO.
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Data
Luogo
UO ospite
Presenti
Tipo di riunione
Verbale
16.03.05
Roma
Tutti
Coordinamento tecnico
V001/05 redatto da UO5
08.04.05
Perugia
Tutti
21.04.05
Perugia
Coordinamento
amministrativo
Tecnica
27.04.05
Perugia
UO1 Roma
3
UO2
CIRIAF
UO3
CIRIAF
UO3
CIRIAF
01.07.05
15.09.05
Roma
Bosco
Marengo
APAT
UO4 FN
UO1
UO3
UO2
UO3
Tutti
UO1
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tecnico
-
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V 002/05 redatto da UO5
Note su incontro redatte da
UO3
Tecnica
Presentazione attività ad APAT
Tecnica
UO4
Tutti
Riunione di rendicontazione
UO1
(stato avanzamento al 31.10.05)
Tecnica
UO2
18.11.05
Roma
APAT
12.12.05
Perugia
UO3
CIRIAF
Relazione
effettuate
sulle
prove
Relazione
effettuate
Relazione
effettuate
su
prove
su
prove
UO2
Perugia
28.02.06
Bosco
Marengo
Roma
UO4 FN
UO3
Tutti
APAT
Tutti
Diverse
riunioni
tecniche
18.09.06
Perugia
UO3
UO1 UO2
UO3
Perugia
UO 2
Tecnica
Diverse
riunioni
tecniche
24.01.07
Perugia
UO3
UO1 UO2
Uo3
UO1 UO2
UO3
Tecnica
Esito prove e collaudi
Perugia
UO3
Tutti
Tecnica e di coordinamento
21.04.06
Perugia
UO3
CIRIAF
UO3
CIRIAF
UO3
UO2
UO3
UO2
1314.12.05
1516.0.06
Tecnica
Tecnica
Tecnica e di coordinamento
Avanzamento
rendicontazione
Tecnica
lavori
e
Esito prove e collaudi
I verbali delle riunioni di cui sopra, previo riesame ed approvazione, sono stati distribuiti a tutti i
partecipanti e sono a disposizione di APAT, qualora ne facesse richiesta.
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Nel corso della prima riunione è stato istituito un Comitato Tecnico Scientifico (CTS) per la gestione delle
attività di ricerca comuni e per la valutazione dei risultati della ricerca, con relativo feed – back.
Nella tabella seguente sono riportati i nominativi dei componenti di tale Comitato:
Unità Operativa
UO1
CIRIAF - Campi Elettromagnetici - Roma 3
Componente
Prof. Lucio Vegni
Prof. Alessandro Toscano
UO2
Prof. Franco Cotana
CIRIAF - Fisica Sperimentale Univ. Perugia Fac. Ingegneria
Ing. Andrea Nicolini
UO3
Prof. Carlo Riccardi
CIRIAF- Medicina Sperimentale Univ. Perugina Dip. Medicina e Clinica
Sperimentale
Dr. Massimiliano Agostini
UO4
Dr.ssa Enrica Ghisolfi
FN SpA - Ricerca e Prototipazione
Dr.ssa Cristina Amelio
UO 5
Dr. Fiorenzo Tasso
IPASS - Coordinamento, gestione ed Amministrazione
Prof. Federico Rossi
Dr.ssa Enrica Ghisolfi
Si è concordato che le comunicazioni tecniche operative possano essere effettuate tramite posta elettronica
per ridurre le tempistiche di collegamento fra le UO e che le valutazioni degli avanzamenti e di eventuali
problematiche sorte durante il corso della ricerca vengano effettuate in sede di riunione periodica di CTS.
Per quanto riguarda la conservazione della documentazione emessa da ciascuna UO e di scambio fra APAT
ed UO5, è stato istituito un archivio tecnico di progetto, gestito a cura della UO5.
Per tutto il corso del Progetto IPASS ha curato la raccolta dei documenti dalle singole Unità Operative al
fine di redigere rapporti intermedi da presentare ad A.P.A.T.; inoltre, ha curato la redazione dei seguenti
documenti:
-
Relazione sintetica discussa il 1 Luglio 2005 e Relazione contenente le integrazioni, inviata ad
A.P.A.T. ai primi di Ottobre 2005;
-
A.P.A.T. il 18 Novembre 2005 con lettera di trasmissione prot. IPASS n. 176/05;
-
A.P.A.T. il 21 Aprile 2006 con lettera di trasmissione prot. IPASS n. 105/06;
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-
Documento di sintesi relativo alla valutazione dello stato avanzamento del Tema di Ricerca 1
“Esposizione ai campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici” - a cura del coordinatore di progetto Periodo 01.02.05 – 31.03.06. – lettera di trasmissione prot. IPASS n.105/06;
-
A.P.A.T. il 01 marzo 2007 con lettera di trasmissione prot. IPASS n. 91/07 del 01.03.07.
-
Relazione tecnico – scientifica complessiva delle attività svolte nel periodo 01.02.05 - 31.01.07 –
consegnata ad A.P.A.T. il 01 marzo 2007 con lettera di trasmissione prot. IPASS n. 91/07 del
01.03.07
Alla fine del Progetto IPASS ha provveduto ad effettuare, in sede di CTS, la valutazione socio – tecnico –
scientifica dei risultati del Progetto. Inoltre, ha promosso la raccolta dei dati salienti delle prove effettuate
in regime multidisciplinare, che sono presentati nelle schede riepilogative allegate al presente documento.
Contemporaneamente, IPASS ha impostato e seguito la gestione amministrativa del Progetto, elaborando e
distribuendo alle UO la modulistica da impiegare per gli ordinativi e per la rendicontazione interna e verso
APAT. Inoltre ha provveduto, ove possibile, all’effettuazione degli ordini per le varie UO.
IPASS ha curato la tenuta della contabilità dell’intero Progetto, con la stesura dei riepiloghi di
consuntivazione intermedi e finali.
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4.0 Diagramma temporale
I Anno (01.02.05 – 31.01.06)
Att./Fase
mesi
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
II Anno (01.02.06 – 31.01.07)
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
1/1
1/2A
1/2B
1/3
1/4
1/5A
1/5B
2/1
2/2
2/3
2/4
3/1
3/2A
3/2B
3/3A
3/3B
3/4A
3/4B
4/1
4/2A
4/2B
4/3
5/1A
5/1B
Legenda:
Programma temporale POD
Fase conclusa
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Andamento delle percentuali di avanzamento delle attività
Att/Fase
Durata
prevista
(mesi)
Periodo
previsto
Situazione
31.10.05
al
Situazione al
31.03.06
Situazione
31.01.07
al
Att/Fase
Durata
prevista
(mesi)
Periodo
previsto
Situazione
31.10.05
al
Situazione al
31.03.06
Situazione
31.01.07
al
1/1
9
01.02.05–
31.10.05
100 %
-
-
1/2A
8.5
15.05.0531.01.06
65%
100%
-
1/2B
3
01.02.06–
30.04.06
-
80%
100 %
1/3
10.5
15.02.06–
31.12.06
-
10%
100 %
1/4
11.5
15.02.06–
31.01.07
-
10%
100 %
1/5A
4
01.10.05–
31.01.06
25%
100%
-
1/5B
12
01.02.06–
31.01.07
-
10%
100 %
2/1
9
01.02.05–
31.10.05
70%
80%
100 %
2/2
14
01.04.05–
31.05.06
15%
50%
100 %
2/3
12.5
15.01.06–
31.01.07
35%
55%
100 %
2/4
13
01.01.06–
31.01.07
50%
100%
-
3/1
9
01.02.05–
31.10.05
100 %
-
-
3/2A
9
01.05.05
31.01.06
50%
100%
-
3/2B
5.5
01.02.06–
15.07.06
-
50%
100 %
3/3A
5
01.09.05–
31.01.06
20%
100%
-
3/3B
12
01.02.06–
31.01.07
-
3/4A
12
01.02.05–
31.01.06
30%
3/4B
12
01.02.06–
31.01.07
-
-
100 %
100%
100 %
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4/1
9
01.02.05–
31.10.05
100 %
-
4/2A
8
01.06.05–
31.01.06
35%
90 %
100 %
4/2B
6
01.02.06–
31.07.06
-
15 %
100 %
4/3
14
01.10.05–
31.01.07
25%
55 %
100 %
5/1A
12
01.02.05–
31.01.06
70 %
100%
-
5/1B
12
01.02.06–
31.01.07
16 %
100 %
di 49
-
Il progetto si è sviluppato e si è concluso entro i due anni senza che si siano rese necessarie particolari
rimodulazioni o revisioni tecnico – scientifiche.
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Conclusioni
A conclusione di questo lavoro di ricerca sviluppatosi nell’arco temporale di due anni, in collaborazione
fra le diverse Unità, e volto, principalmente a comprendere i possibili effetti dell’interazione tra i campi
elettromagnetici generati dai dispositivi di reti wireless e i sistemi cellulari, si possono trarre le seguenti
considerazioni:
Sono state caratterizzate le sorgenti elettromagnetiche di interesse, è stato effettuato lo studio dei
modelli di predizione del campo elettromagnetico e loro valutazione; è stato studiato e realizzato un
software per la simulazione della propagazione radio in ambiente indoor e per la pianificazione di reti
di telecomunicazione basato sulla tecnica di ray tracing; si è impiegato tale software per lo studio di
scenari realistici; si è deciso di caratterizzare dal punto di vista elettromagnetico la coltura cellulare
come un mezzo eterogeneo costituito da un mezzo omogeneo ospite, la soluzione, con al suo interno
delle inclusioni dielettriche, le cellule (viste le frequenze in gioco le inclusioni sono piccole rispetto
alle lunghezze d’onda).
E’ stato progettato e realizzato un dispositivo mobile di misura dei livelli dei campi elettromagnetici
prodotti da reti wireless; si è visto come, al fine di avere un campo uniforme, non influenzato da quello
emesso da apparecchiature di controllo, fosse necessario realizzare “un incubatore ad hoc” costituito
da una camera in materiale plastico trasparente alle radiazioni elettromagnetiche in cui porre le colture
cellulari da irradiare spazialmente separato da un’ulteriore camera, anch’essa realizzata in materiale
polimerico, in cui inserire le apparecchiature di controllo.
Si è provveduto a misurare il campo elettromagnetico di fondo nel laboratorio della UO3 (ove sono
state condotte le prove di irradiazione sulle cellule), in condizioni cioè di Access Point (AP) spento.
Si è quindi passato a valutare il contributo al livello di potenza del campo elettromagnetico generato
dalla comunicazione wireless.
Si è stabilito un collegamento FTP tra due PC posti in luoghi diversi. Uno dei due PC era collocato
nella stessa stanza dell’incubatore. Il flusso dati verso il PC posto nella stessa stanza dell’incubatore
è stato quindi convogliato in modalità wireless attraverso un AP CISCO della serie Aironet posto ad
un’altezza dal pavimento di circa 80 cm. Al fine di garantire un maggior controllo sulla potenza
elettromagnetica irradiata dall’AP si è utilizzata al posto del solito dipolo, un’antenna a microstriscia
con guadagno pari a 6 dB, posta ad un’altezza dal pavimento di circa 100 cm. Si è deciso poi di
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variare la potenza emessa dall’AP. A tal fine sono stati individuati due livelli di potenza emessa
dall’AP: Livello I pari a 19 dBm (potenza massima erogabile dall’AP in accordo con la normativa
vigente), Livello II pari a 4 dBm. I livelli di potenza misurati variano da un minimo di -50 dBm ad
un massimo di -5 dBm.
Sono state effettuate simulazioni numeriche dei fenomeni di penetrazione e propagazione di campi
elettromagnetici oscillanti sia a radiofrequenza (144 MHz) sia ad alta frequenza (2.44 GHz) su
colture del sistema linfoide, in particolare su cellule del timo.
Si è provveduto alla simulazione numerica tramite il codice CST Microwave Studio dell’apparato
sperimentale realizzato per il controllo e monitoraggio dei livelli dei campi elettromagnetici prodotti
da reti wireless. Questa parte del lavoro ha permesso di valutare essenzialmente la distribuzione del
campo elettromagnetico prodotto dall’access point in presenza dell’incubatore metallico e non
metallico e delle eventuali fiasche, all’interno delle quali sono state disposte le colture cellulari.
Sono state completate le valutazioni teoriche circa lo stato dell’arte riguardante le tecniche di
controllo, protezione e risanamento da CEM.
E’ stato completato lo studio teorico su antenne direttive a larghissima banda e focalizzazione
dinamica del fascio.
E’ stato progettato e realizzato un sistema per la misura delle condizioni microclimatiche all’interno
del Laboratorio della UO3 dove sono state effettuate le prove sperimentali di irradiazione
elettromagnetica delle colture cellulari mediante reti wireless. Allo scopo è stata individuata una
centralina microclimatica BABUC A che consiste in un insieme di strumenti, sensori, accessori e
programmi software per l’acquisizione, visualizzazione, memorizzazione ed elaborazione di diverse
grandezze fisiche gestite in ambiente informativo unitario.
Per tutta la durata del progetto sono state effettuate attività di monitoraggio delle condizioni
microclimatiche all’interno del Laboratorio ove sono state condotte le prove sperimentali di
irradiazione delle cellule mediante reti wireless. Le misurazioni sono state effettuate sia in assenza
sia in presenza del campo wireless ed al variare dello stesso. Dai dati ottenuti si può concludere che
le grandezze misurate non hanno subito sensibili variazioni dal valore iniziale durante l’applicazione
dei campi elettromagnetici wireless.
Sono state condotte prove di Run – In e di Burn – In su componenti e apparati elettronici di reti
wireless.
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E’ stata effettuata la caratterizzazione elettromagnetica, acustica e termica dei materiali individuati
nel corso della sperimentazione per la realizzazione di schermi aventi proprietà congiunte di
isolamento da CEM, acustico e termico.
Sono stati, quindi, valutati i materiali più interessanti e definite le progettazioni di schermi
multistrato e di guide d’onda: in particolare i materiali individuati per la realizzazione di schermi
multistrato sono i seguenti, in varie combinazioni:
nichel sinterizzato
rame sinterizzato
rame sinterizzato rullato
nichel verde + rame
quash;
i materiali individuati per la realizzazione delle guide d’onda sono rame sinterizzato e ABS
(Acrilonitrile/Butadiene/Stirolo).
I processo individuati sono essenzialmente la colatura su nastro e successiva sinterizzazione (schermi
e strati interni delle guide d’onda), stampaggio ad ineizione o coestrusione per strati esterni delle
guide.
Sono state individuate diverse soluzioni architettoniche per l’inserimento dei pannelli e delle guide
d’onda progettate all’interno di sistemi abitativi.
Sono stati individuati, sviluppati e messi a punto i processi di realizzazione degli schermi e delle
guide d’onda prototipali.
Sono stati realizzati prototipi di schermi e di guide d’onda in funzione della progettazione effettuata.
Sono state completate tutte le prove previste di irradiazione su colture cellulari utilizzando il
dispositivo sperimentale realizzato e valutati i risultati da un punto di vista strettamente
biologico. Di seguito si riportano più diffusamente i risultati a confronto con lo stato dell’arte
(riportato nella BIBLIOGRAFIA finale)
La nostra attenzione si è concentrata sulle possibili interazioni con i processi che avvengono a livello
del sistema immunitario murino con particolare riferimento al sistema dei linfociti T. La scelta del
sistema immunitario ed in particolare del timo, si basa sulla considerazione della particolare sensibilità
di questo sistema a stimoli ambientali, paragonabile forse solo alla fragilità del sistema nervoso centrale.
Le cellule del sistema immunitario esprimono le proprie funzioni attraverso diversi meccanismi
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fisiologici quali la regolazione trascrizionale, la produzione di citochine, la proliferazione e l’apoptosi.
A livello del sistema immunitario, infatti, sono particolarmente accentuati fenomeni di proliferazione e
morte cellulare dei linfociti
All’interno di un sistema sensibile come quello immunitario, il timo è l’organo più soggetto a fenomeni
differenziativi, morte, proliferazione, sintesi di proteine ed acidi nucleici. Inoltre, c’è una buona
conoscenza dei meccanismi molecolari di traduzione del segnale che sono coinvolti nei diversi processi
cellulari sopra citati.
Un gran numero di componenti e processi cellulari possono essere interessati dall’esposizione ai campi
elettromagnetici. Tuttavia, dato che evidenze precedenti, derivanti da studi teorici e sperimentali,
suggeriscono che è improbabile che il campo elettromagnetico induca direttamente danno al DNA (1-3),
diversi studi sono stati condotti per investigare l’effetto dei campi elettromagnetici sulle membrane
cellulari (4, 5), sull’espressione genica (6, 7) e sulle vie di traduzione del segnale (8). Inoltre, una serie
di studi sono stati condotti al fine di esaminare possibili effetti su processi cellulari complessi quali
proliferazione cellulare (9-11), regolazione del ciclo cellulare (12, 13) e differenziamento cellulare (14,
15). Oltre alle sporadiche osservazioni sopra menzionate, relative a possibili effetti in seguito ad
esposizione ai campo elettromagnetico, si deve tener conto che è stato comunque difficile riprodurre
queste osservazioni in altre ricerche (16). Inoltre molti studi hanno evidenziato l’assenza completa
d’alterazioni dei processi cellulari in seguito all’esposizione ai campi elettromagnetici (16-18).
Queste contrastanti osservazioni sono il frutto del differente set-up sperimentale (in particolare
condizioni di esposizione) le quali risultano essere estremamente eterogenee in relazione alla forza del
campo, alla frequenza e all’uso di campi pulsati o modulati nonché al tipo cellulare sottoposto ad
osservazione.
Gli studi da noi condotti, utilizzando come valutazione della possibile interazione tra campi
elettromagnetici (generati da un dispositivo di reti wireless) e la biologia della cellula, parametri quali:
fenotipo cellulare, apoptosi, proliferazione, produzione di citochine e traslocazione nucleare del fattore
trascrizionale NF-kB, non hanno evidenziato effetti dell’esposizione sui parametri fondamentali della
biologia cellulare sia in cellule primarie di timo che in cellule di ibridoma timico.
In particolare, gli esperimenti sono stati effettuati utilizzando due differenti set-up sperimentali. Nella
prima fase le cellule sottoposte ad irradiazione si trovavano in un classico incubatore per colture
cellulari (interamente in metallo) ed esposte ad un campo di -10 dbm. In una seconda fase invece le
colture cellulari erano poste nella camera climatica e sottoposte ad un campo elettromagnetico di -20
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dbm. Tale sistema come precedentemente accennato ci ha permesso di ottenere una condizione
sperimentale più controllata, in quanto si è eliminata l’interazione tra metallo dell’incubatore e campo
elettromagnetico. In entrambi i casi i risultati ottenuti hanno evidenziato la completa assenza di
alterazione dei processi da noi esaminati in seguito ad esposizione al campo elettromagnetico. Infatti:
- I dati da noi riportati non evidenziano alterazioni del processo di differenziazione e maturazione dei
linfociti T che ha sede nel timo.
-
I risultati ottenuti, sia sull’apoptosi basale sia su quella indotta tramite trattamento con anticorpi
anti-CD3, non hanno evidenziato alcuna alterazione del processo in seguito all’esposizione. Anche
l’analisi dell’apoptosi condotta su due linee cellulari T ha evidenziato l’assenza di perturbazione del
processo.
- Anche i dati ottenuti da esperimenti condotti al fine di valutare una possibile alterazione della
proliferazione, dimostrano che non vi è nessuna modificazione del potenziale proliferativo dei timociti
sia basale che in seguito a trattamento con due differenti stimoli mitogeni. Inoltre, anche la
proliferazione di due linee cellulari T non risulta essere alterata dall’esposizione.
- I nostri risultati evidenziano che in seguito all’esposizione dei timociti al campo elettromagnetico
non vi è nessuna alterazione della capacità delle varie subunità (rispettivamente p65, p52, p50, relB e cRel) di NF-kB di traslocare nel nucleo in seguito alla stimolazione con anticorpi anti-CD3. Inoltre,
anche nelle cellule non stimolate ma solamente esposte ai CE, non è stata riscontrata alcuna alterazione
dell’attività basale di NF-kB.
- I dati ottenuti evidenziano che l’esposizione degli animali ai CE non altera la produzione di citochine
quali IFN- e IL-2 sia nei timociti non trattati che trattati con il mitogeno concanavalina A. Lo stesso
risultato si è ottenuto sulla linea cellulare 3DO.
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Gli studi, le progettazioni e le realizzazioni sperimentali effettuate sono stati raccolti negli Allegati Tecnici
di ciascuna UO dei Rapporti intermedi e finali redatti a supporto della rendicontazione.
Il lavoro sperimentale in regime multidisciplinare (esposizione delle cellule ai CEM) è stato raccolto in
Schede di Prova che costituiscono una sorta di Protocollo metodologico ove convergono tutte le
competenze messe a disposizione dalle Unità Operative.
I risultati del progetto potranno essere divulgati, previo parere favorevole dell’APAT, attraverso
pubblicazioni scientifiche e/o presentazioni di memorie a convegni tematici. Si prevede che la diffusione
dei risultati raggiunti nello specifico settore possa contribuire all’aggiornamento scientifico dello stato
dell’arte in Italia e all’estero e di conseguenza alla corretta informazione verso la popolazione.
Quanto emerso dalle attività di ricerca ci porta a concludere come sia importante continuare, comunque, ad
esplorare il campo in oggetto e che i risultati raggiunti possano e debbano rappresentare una base da cui
partire per ulteriori approfondimenti.
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SCHEDA PROVA N. T1/Esp1
Descrizione e Scopo
Valutazione del fenotipo timico. Cellule ottenute dal timo di topi C3H sono state poste in coltura in fiasche
da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate a analizzate al citofluorimetro previa
colorazione con anticorpi anti-CD4 e anti-CD8.
Tipo di coltura cellulare:
timociti
Attrezzature e strumenti analitici impiegati:
Incubatore metallico per colture cellulari, citofluorimetro.
Centralina microclimatica equipaggiata con sonde psicrometriche, anemometriche, sonda per la misurazione
della concentrazione di anidride carbonica, sonda luxometrica
Access Point e Pc portatile per la trasmissione dati attraverso la rete
Metodologie/standard di prova:
Analisi citofluorimetrica utilizzando anticorpi monoclonali coniugati con fluorocromo diverso.
Misura delle grandezze microclimatiche all’interno dell’incubatore durante l’intera prova.
L’access point è installato all’interno dell’incubatore metallico, il PC portatile all’esterno.
parametri di prova:
- Microclimatici:
Temperatura media di bulbo secco: 36,5 °C, umidità relativa media: 87,3 %; CO2: 5%; velocità
dell’aria e illuminamento trascurabili.
- Frequenza AP: 2.4 – 2.5 GHz - Livello di potenza misurata: - 10 dBm
- Durata: esposizione per 16 ore circa
Esito della prova:
l’esposizione non ha prodotto alterazione del fenotipo timico
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SCHEDA PROVA N. T1/Esp. 2
Descrizione e scopo: valutazione del funzionale del timo (apoptosi basale). Cellule ottenute dal timo di topi
C3H sono state poste in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state
recuperate, contate e analizzate al citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione
ipotonica di propidio ioduro.
Tipo di coltura cellulare: timociti
Attrezzatura e strumenti analitici impiegati
Incubatore metallico per colture cellulari, citofluorimetro, microscopio emocitometrico.
Metodologie/standard di prova
Analisi dell’apoptosi tramite citofluorimetria a flusso utilizzando propidio ioduro.
Conta cellulare al microscopio emocitometrico con il metodo di esclusione delle cellule morte al Trypan blu.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione del numero delle cellule vive in coltura e
dell’apoptosi basale dei timociti.
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SCHEDA PROVA N. T1/Esp.3
Descrizione e scopo: valutazione del funzionale del timo (apoptosi indotta da anticorpi anti-CD3). Cellule
ottenute dal timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre a cui era stato fatto aderire l’anticorpo
monoclonale anti-CD3 (10 g/ml). Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate e analizzate al
citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione ipotonica di propidio ioduro.
Incubatore metallico per colture cellulari, citofluorimetro.
Analisi dell’apoptosi tramite citofluorimetria a flusso utilizzando propidio ioduro.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Esito della prova :l’esposizione non ha prodotto alterazione dell’apoptosi indotta da anticorpi anti-CD3 dei
timociti.
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Descrizione e scopo: Studio della traslocazione del fattore di trascrizione NF-kB. Cellule ottenute dal timo
di topi C3H sono state poste in coltura in fiaschine ed esposte. Al termine dell’esposizione le cellule sono
state stimolate per 2 ore con anti-CD3 (10 g/ml) e successivamente trattate per immunofluorescenza.
Incubatore metallico per colture cellulari, microscopio a fluorescenza
La traslocazione nucleare è stata valutata tramite immunofluorescenza con la procedura della
paraformaldeide-saponina
Parametri di prova:
- Microclimatici:
- Frequenza AP:2.4 – 2.5 GHz - Livello di potenza misurata: - 10 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha alterato la traslocazione delle subunità p65, di NF-kB.
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Descrizione e scopo: Studio della produzione di citochine da parte di timociti esposti. Cellule ottenute dal
timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre a cui era stato fatto aderire l’anticorpo monoclonale
anti-CD3 (10 g/ml). Al termine dell’esposizione il sovranatante delle colture cellulari è stato recuperato e
utilizzato per il test ELISA.
Incubatore metallico per colture cellulari, spettrofotometro
La produzione della citochina IL-2 è stata valutata tramite test ELISA
Parametri di prova:
- Microclimatici
Esito della prova: l’esposizione non ha alterato la produzione di IL-2 dei timociti in coltura.
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Descrizione e scopo: valutazione del funzionale delle cellule di ibridoma timico. Cellule AKR-1 sono state
poste in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate, contate e
analizzate al citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione ipotonica di propidio
ioduro.
Tipo di coltura cellulare: linea cellulare AKR-1
Incubatore metallico per colture cellulari, citofluorimetro, microscopio emocitometrico
Analisi dell’apoptosi tramite citofluorimetria a flusso utilizzando propidio ioduro
Conta cellulare al microscopio emocitometrico
Parametri di prova:
- Microclimatici:
- Frequenza AP: 2.4 – 2.5 GHz -Livello di potenza misurata: - 10 dBm
- Durata: esposizione per 24 ore
dell’apoptosi basale della linea cellulare AKR-1.
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Descrizione e scopo: valutazione della proliferazione indotta da stimoli mitogenetici. Cellule ottenute dal
timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre in presenza di concanavalina A (ConA) (2 g/ml). La
timidina triziata alla concentrazione di 2,5 Ci viene aggiunta 15 ore prima del recupero delle cellule. Le
cellule sono state recuperate ed è stata valutata l’incorporazione di timidina.
Incubatore metallico per colture cellulari, apparato Mash II, -couter
Valutazione della proliferazione tramite incorporazione della timidina triziata.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione della proliferazione indotta da ConA dei
timociti.
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Descrizione e scopo: valutazione della proliferazione delle cellule di ibridoma timico. Cellule AKR-1 sono
state poste in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate e
ioduro.
Tipo di coltura cellulare: linea cellulare AKR-1
Incubatore metallico per colture cellulari, citofluorimetro
Analisi della proliferazione tramite analisi al citofluorimetro del ciclo cellulare
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione della proliferazione della linea cellulare AKR1.
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Descrizione e scopo: Studio della produzione di citochine da parte di timociti non esposti. Cellule ottenute
dal timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre a cui era stato fatto aderire l’anticorpo monoclonale
utilizzato per il test ELISA. Sono state valutate le seguenti citochine: IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IFN-γ e IL-13
Incubatore metallico per colture cellulari, spettrofotometro
La produzione di citochine è stata valutata tramite test ELISA
Parametri di prova:
Esito della prova: l’esperimento ha permesso di valutare il pattern citochinico dei timociti trattati con antiCD3.
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di topi C3H sono state poste in coltura in fiaschine ed esposte per 24 ore. Al termine dell’esposizione le
cellule sono state stimolate per 2 ore con anti-CD3 (10 g/ml) e successivamente trattate per
immunofluorescenza.
Incubatore metallico per colture cellulari, microscopio a fluorescenza
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Esito della prova: l’esposizione non ha alterato la traslocazione delle subunità p65, p52 e p50 di NF-kB.
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Descrizione e scopo: valutazione del fenotipo timico. Cellule ottenute dal timo di topi C3H sono state poste
in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate a analizzate al
citofluorimetro previa colorazione con anticorpi anti-CD4 e anti-CD8
Incubatore per colture cellulari, Camera climatica non metallica, citofluorimetro
Access Point AP CISCO serie AIRONET e Pc portatile per la trasmissione dati attraverso la rete
Analisi citofluorimetrica utilizzando anticorpi monoclonali coniugati con fluorocromo diverso
Dopo una procedura di taratura dei parametri ambientali all’interno della camera climatica di prova non
metallica, sono state misurate le grandezze microclimatiche nel laboratorio in cui si sono svolte le prove di
irradiazione, non inserendo sensori nella camera per evitare interferenze di campo. L’access point e il PC
portatile sono installati all’esterno della camera di prova, l’antenna dell’access point irradia verso la camera
in cui sono contenute le cellule.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
Interni alla camera climatica durante la taratura: temperatura media: 36,5 °C; umidità relativa media:
74,2 %; illuminamento medio: 17 lux; velocità media dell’aria: 0,05 m/s;
nel Laboratorio durante il monitoraggio: temperatura media: 23,4 °C; umidità relativa media: 42,3
%;
- Frequenza AP: 2.4 – 2.5 GHz - Livello di potenza emesso dall’AP 19 dBm, livello di potenza
misurato – 20 dBm
Esito della prova : l’esposizione non ha prodotto alterazione del fenotipo timico
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Descrizione e scopo: valutazione del funzionale del timo (apoptosi basale). Cellule ottenute dal timo di topi
C3H sono state poste in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state
recuperate, contate e analizzate al citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione
Incubatore per colture cellulari, camera climatica non metallica, citofluorimetro, microscopio
emocitometrico
Conta cellulare al microscopio emocitometrico con il metodo di esclusione delle cellule morte al Trypan blu.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
dell’apoptosi basale dei timociti.
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Descrizione e scopo: valutazione del funzionale delle cellule di ibridoma timico. La linea cellulare 3DO è
stata posta in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate,
contate e analizzate al citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione ipotonica di
propidio ioduro.
Tipo di coltura cellulare: linea cellulare 3DO
Camera climatica non metallica, citofluorimetro, microscopio emocitometrico
Conta cellulare al microscopio emocitometrico
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
dell’apoptosi basale della linea cellulare 3DO.
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Descrizione e scopo: valutazione della proliferazione delle cellule di ibridoma timico. Cellule 3DO sono
state poste in coltura in fiasche da 25 cm2. Al termine dell’esposizione le cellule sono state recuperate e
ioduro.
Tipo di coltura cellulare: linea cellulare 3DO
Incubatore per colture cellulari, camera climatica non metallica, citofluorimetro
Analisi della proliferazione tramite analisi al citofluorimetro del ciclo cellulare
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione della proliferazione della linea cellulare 3DO.
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timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre in presenza di Concanavalina A (2 g/ml). Le cellule
sono state recuperate e analizzate al citofluorimetro previa incubazione per circa 15 ore con una soluzione
Camera climatica non metallica, apparato Mash II, -couter
Valutazione della proliferazione tramite analisi citofluorimetrica del ciclo cellulare.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione della proliferazione indotta da Concanavalina A
dei timociti.
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timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre in presenza di PMA (12nM) e ionomicina (0,15 M).
La timidina triziata alla concentrazione di 2,5 Ci viene aggiunta 15 ore prima del recupero delle cellule. Le
cellule sono state recuperate ed è stata valutata l’incorporazione di timidina.
Camera climatica non metallica, apparato Mash II, -couter
Valutazione della proliferazione tramite incorporazione della timidina triziata.
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha prodotto alterazione della proliferazione indotta da PMA e
ionomicina dei timociti.
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Descrizione e scopo: Studio della produzione di citochine da parte di timociti esposti. Cellule ottenute dal
timo di topi C3H sono state poste in coltura in piastre a cui era stato fatto aderire l’anticorpo monoclonale
utilizzato per il test ELISA.
Camera climatica non metallica, spettrofotometro
La produzione di citochine è stata valutata tramite test ELISA
Parametri di prova:
- Microclimatici :
%;
misurato – 20 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha alterato la produzione di IL-2 e IFN- dei timociti in coltura.
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di topi C3H sono state poste in coltura in fiaschine ed esposte per 16 ore. Al termine dell’esposizione le
cellule sono state stimolate per 2 ore con anti-CD3 (10 g/ml) e successivamente trattate per
immunofluorescenza.
Camera climatica non metallica, microscopio a fluorescenza
Parametri di prova:
- Microclimatici:
%;
misurato – 20 dBm
Esito della prova: l’esposizione non ha alterato la traslocazione delle subunità c-Rel e RelB di NF-kB.
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