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S.E.P

S.N.E.S.T.

D.G.E.S.T.

“Obtención del nivel de pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a exposición a las radiaciones LF, VLF y ELF”

TESIS Para Obtener el Grado de: Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica Presenta: Ing. Armando Alejandro Huizar González Asesor: Dr. Juan José Soto Bernal Aguascalientes, Ags., Noviembre 2006

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AGRADECIMIENTOS

A Dios, por darme la vida y por ser la luz que ilumina mi camino en todo momento.

A mi esposa, Myrna Elizabeth por ser mi inspiración, por todo su amor y por sus palabras de aliento.

A mis padres Amparo y Salvador, por enseñarme con su ejemplo a trabajar y luchar en la vida por conseguir lo que he anhelado.

A mis hermanos Paty, Silvia, Salvador y Juan Pablo y a toda mi familia, por todos los buenos deseos que siempre han tenido en cada proyecto que realizo.

A mis buenos amigos y compañeros Alejandro, Oscar, Iván y Jonnatan por compartir conmigo sus conocimientos durante la maestría.

A mis profesores de la maestría, por fomentar en mí el hábito de la investigación.

A mi asesor y amigo, Dr. Juan José Soto Bernal por guiarme profesionalmente con su gran capacidad y experiencia académica en el desarrollo de esta tesis.

A todos mis amigos –usuarios de PC´s– y administrativos, tanto del Instituto Tecnológico de Aguascalientes como de la Universidad Bonaterra por su apoyo y por permitirme gran parte de su tiempo para la realización de la investigación.

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Contenido Resumen ………………………………………………………………..…… 1 Capítulo 1: Presentación ………..……………………………..………....... 2 1.1 Introducción ..................................................................................... 3 1.2 Planteamiento del problema …………………………………….... 5 1.3 Justificación ………………………………………………………. 6 1.4 Objetivos ………………………………………………………….. 7 1.5 Alcances …………………………………………………………... 8 1.6 Limitaciones …………………………………………………….… 8

Capítulo 2: Marco de Referencia ……………………………………….... 9 2.1 Teoría Electromagnética …………………………………...……. 10 2.2 Ley de inducción de Faraday ……………………………………. 10 2.3 Ley de Gauss (Eléctrica - Magnética)………………………...… . 12 2.4 Ley circuital de Ampere …………………………………………. 14 2.5 Las ecuaciones de Maxwell …………………………………….... 17 2.6 Polarización ……………….…………………………………….. 19 2.6.1 Polarización lineal ………………………………………….. 19 2.6.2 Polarización circular ………………………………………… 20 2.6.3 Polarización elíptica ……………………………………….… 21 2.7 El espectro electromagnético ………………………………….… 22 2.7.1 División de las radiaciones electromagnéticas ……………… 24 2.7.2 La radiación electromagnética en los monitores de PC´s ...… 26 2.7.3 Interacción de las microondas con la molécula del agua ….... 27 2.8 Teorema de Poynting e Irradiancia ……………………………... 29 2.8.1 EL vector de Poynting …...………………………………….. 29

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2.8.2 Irradiancia I ……………………...………………………...... 30 2.9 Procesamiento Digital de Imágenes RGB del ojo …..…… …....... 32 2.10 El ojo humano …………………………………………….……. 33 2.11 Fibras Ópticas Retinales ……………………………………..… 35 2.12 El Sistema Lagrimal ………………………………………….… 39 2.13 Bioquímica de las lágrimas …………………………………….. 41 2.13.1 Composición del líquido lagrimal …………………………. 42 2.14 Fisiología del sistema excretor lagrimal …….………………… 44 2.14.1 Los bordes palpebrales y los puntos lagrimales ……...…… 45 2.14.2 Evaporación …………………………………..………….... 45 2.14.3 Atracción capilar ……………..…………………………… 46 2.14.4 El acto de parpadear (El orbicular del ojo) …..…………... 46 2.15 El ojo seco (Dry Eye) ………………………………………....... 47 2.15.1 Sintomatología y causas del ojo seco ……………………... 48

Capítulo 3: Metodología ………………………………………………….. 52 3.1 Introducción …………………………………….……………….. 53 3.2 “La muestra”……………………………………………….......... 53 3.3 Pigmentación Ocular ……………………………………………. 53 3.4 Temperatura Ocular …………………………………………….. 59

Capítulo 4: Resultados ……………………………………………………. 60 4.1 Introducción ……………………………………………………... 61 4.2 “La muestra” ……………………………………………………. 61 4.3 Pigmentación Ocular ……………………………………………. 62 4.4 Temperatura Ocular …………………………………………….. 68

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Capítulo 5: Conclusiones …………………………………………………. 75 5.1 Introducción ……………………………………………………... 76 5.2 Conclusiones generales ………………………………………….. 76 5.3 “La muestra” ……………………………………………………. 77 5.4 Pigmentación Ocular ……………………………………………. 77 5.5 Temperatura Ocular …………………………………………….. 78 5.6 Conclusión específica …………………………………………… 78

Congresos y Publicaciones …………………...…………………………… 79 Investigaciones futuras ……………………… …………………..……….. 80

Referencias ………………………………………………………………… 81 Glosario ……………………………………………………………………. 94 Anexo 1: “El uso de PC´s” ……………………………………..…………. 97 A.1.1 Encuesta “El uso de PC´s”……………………………….…… 98 Anexo 2: Códigos Fuente ………………………………………………... 100 A.2.1 Filtro para obtener las componentes Rojo, Verde y Azul de una Imagen en MatLab ………………………………………………… 101 A.2.2 Código Fuente para obtener la pigmentación ROJO en la esclerótica en MatLab …………………………………………….... 102

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Índice de Ilustraciones Figura 2.1 El campo B a través de un área abierta A …………………...… 11 Figura 2.2 El campo E a través de un área cerrada A …………………..... 13 Figura 2.3 Densidad de corriente a través de un área cerrada A ……......... 15 Figura 2.4 Campo eléctrico E variable en el tiempo. El campo magnético B forma circuitos cerrados …………...……………………………………... . 16 Figura 2.5 Cualquier tipo de oscilación de E podrá expresarse en términos de Ex y Ey, cada una con sus correspondientes amplitud y fase …...………..… 19 Figura 2.6 Campo E polarizado linealmente en el primer y tercer cuadrante ……………………………………………………………………………..... 20 Figura 2.7 Polarización circular ………………...………………………… 20 Figura 2.8 Polarización elíptica ……………………………………...…… 21 Figura 2.9 Espectro electromagnético ………………..…...………………. 22 Figura 2.10 Componentes magnéticos en el tubo de imagen CRT ………… 27 Figura 2.11 Molécula de agua ………………………………………...…… 28 Figura 2.12 Imagen RGB ………………………………………………...… 32 Figura 2.13 El ojo humano ……………………………………………….... 33 Figura 2.14 Estructura del ojo humano ………………………………….… 38 Figura 2.15 El sistema lagrimal …………………………………………… 41 Figura 3.1 Monitor de PC de TRC ……………………………………….… 54 Figura 3.2 Pantalla LCD …………………………………………………... 54 Figura 3.3 Luxómetro ……………………………………………………… 55 Figura 3.4 Medidor de temperatura IRT FLUKE ………..……………...… 55 Figura 3.5 Medidor de CEM ……………………………………………….. 56

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Figura 3.6 Canal Rojo: Distribución y nivel de pigmentación en unidades arbitrarias [u.a.]en un fotograma (imagen RGB), al hacer uso de pantalla LCD ……………………………………………………………………...…. 57 Figura 3.7 Canal Rojo: Distribución y nivel de pigmentación en unidades arbitrarias [u.a.]en un fotograma (imagen RGB), al hacer uso un monitor de TRC …………………………………………………………………...……. 58 Figura 4.1 Tendencia de la pigmentación a diferentes distancias y radiaciones entre la pantalla LCD y el usuario ………………………………..….……. 63 Figura 4.2 Tendencia de la pigmentación a diferentes distancias y radiaciones [mG] entre la pantalla de TRC y el usuario ………………………….……. 65 Figura 4.3 Comparación de líneas de tendencia en el ojo a 30 cm entre pantallas LCD y TRC ………………………………………………….…… 67 Figura 4.4 Tendencia de la temperatura ocular respecto al tiempo frente a una pantalla LCD …………………………………………………….…….. 68

Figura 4.5 Tendencia de la temperatura ocular respecto al tiempo, debido a la radiación [mG] de una pantalla TRC …………………………………… 70 Figura 4.6 Correlación entre las tendencias de temperatura entre el uso de pantalla LCD y TRC ……………………………………………….……….. 72 Figura 4.7 Radiación del campo electromagnético CEM [mG] respecto a las diferentes distancias entre pantalla y usuario …………………….………. 73

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Índice de tablas Tabla 2.1 Retroceso del punto cercano con la edad ………………………. 35 Tabla 2.2 Electrólitos en las lágrimas humanas …………………….…….. 44 Tabla 4.1 Total de usuarios muestra que utilizaron PC´s durante la prueba..61 Tabla 4.2 Análisis de pigmentación ocular en el uso de pantalla LCD ….….64 Tabla 4.3 Análisis de pigmentación ocular debido al TRC de PC´s …… …. 66 Tabla 4.4 Análisis de temperatura ocular en el uso de pantalla LCD…....... 69 Tabla 4.5 Análisis de temperatura ocular debido al TRC de PC´s ….…...... 71

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Resumen El impacto de los campos electromagnéticos (CEM) de bajas frecuencias (LF, ELF y VLF) que generan los monitores (VDT) de tubo de rayos catódicos (TRC) de las computadoras personales (PC´s), se ve reflejado en afecciones considerables en los ojos de los usuarios que permanecen trabajando por mucho tiempo enfrente de éstos. Una de las afecciones es la pigmentación ocular que se presenta en la esclerótica. Dicho fenómeno se da por la interacción de la radiación con la molécula bipolar -como el agua- que se encuentra en el mar acuoso entre la córnea y el cristalino con algunos otros lípidos, provocando un calentamiento adicional en el ojo. La pigmentación es obtenida a través de procesamiento digital de imágenes RGB.

Abstract The impact of electromagnetic fields (EMF) of low frequency (LF, ELF and VLF) generates by video display terminals (VDTs) of cathode ray tube (CRT), is reflected as considerable affections in the eyes of the users that remain working before those for a long time. One of such affections is the ocular pigmentation that appears in the sclera. This phenomenon occurs by the interaction of the radiation with a bipolar molecule - like the water- that is in the watery sea between the cornea and the crystalline with some other lipids, causing an additional heating in the eye. Ocular pigmentation is obtained by digital processing of RGB images.

Keywords: (EMF) Electromagnetic Fields, (ELF) Extremely Low Frequency, (LF) Low Frequency, (VLF) Very Low Frequency. (VDT) Video Display Terminal. (CRT) Cathode Ray Tube, Lipids. -1-

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Capítulo

1

- Presentación -

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ 1.1 Introducción. En las últimas décadas, los avances tecnológicos han tenido su máxima expresión, poniendo a disposición del consumidor extensa variedad de equipos eléctricos y electrónicos para su adquisición.

El aumento en la utilización de estos equipos ha provocado –debido a los campos electromagnéticos (CEM)

radiados– una contaminación electromagnética,

es de

relevante importancia este fenómeno y en países desarrollados existe la preocupación de los riesgos que puede tener el estar en medio de ello.

Como es un problema de salud pública global, obliga a realizar estudios multidisciplinarios en todas las ramas del conocimiento como son las ingenierías, ciencias biológicas incluyendo el bioelectromagnetismo, medio ambiente, ciencias sociales, ciencias de la información, ciencias de la salud, políticas y legales para detectar las posibles afecciones que le pueden generar al ser humano.

Especial interés han puesto los investigadores en los últimos años, en el estudio de las radiaciones ionizantes y no ionizantes del espectro electromagnético y su relación al interactuar con el cuerpo humano; por eso ya varias comisiones así como organizaciones internacionales han desarrollado parámetros permisibles de radiación segura y que si rebasan estos niveles, se pone en riesgo la salud pública.

En los estándares como ANSI/IEEE (Estados Unidos), ICNIRP (Europa), CRT (Colombia), NOM, IIE (México) se especifican las cantidades permitidas para ser

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ radiadas por los equipos eléctricos o las construcciones electromagnéticas y los límites de exposición seguras para el ser humano al interactuar dentro de ellas.

Los equipos eléctricos-electrónicos que han proliferado tanto en los hogares, oficinas, escuelas, empresas e industrias son, sin duda, las computadoras personales (PC´s).

La combinación de los efectos que producen los campos electrostáticos y radiaciones electromagnéticas hacen que se despidan campos de diferentes frecuencias directo a los ojos y que afectan a toda la parte expuesta: córnea, pupila, iris, cristalino y lagrimales, produciendo pigmentación en la esclerótica (parte blanca del ojo).

Por lo anterior esta tesis se centra en la obtención de la pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a la exposición a los campos electromagnéticos de baja frecuencia LF, VLF y ELF que irradian los monitores de TRC, analizando mediante fotogramas (imágenes RGB), la esclerótica (parte blanca del ojo) del usuario y se abordarán los contenidos primordiales mediante capítulos. El primero incluye la introducción, objetivos, justificación, alcances y limitaciones; el segundo abarca el marco de referencia donde se incluyen los elementos de la teoría electromagnética, el ojo humano, el sistema lagrimal y la patología del ojo seco (Dry Eye); el desarrollo metodológico y tratamiento de datos se explica en el tercer capítulo, mientras que los resultados y conclusiones estarán contenidos en los capítulos cuarto y quinto respectivamente.

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ 1.2 Planteamiento del problema Debido a que cada vez hay más personas que utilizan las computadoras personales PC para realizar su trabajo (El 28.5% de la población en México 1 [Población nacional: 103´088,021]), es necesario tomar conciencia de los riesgos que trae consigo este avance tecnológico ya que como es conocido los monitores de éstas, radian campos eléctricos y magnéticos al exterior y agregando los sistemas de aire acondicionados, televisores, ventiladores e iluminación, que están presentes en el área de trabajo (en el hogar, la escuela, la oficina y la industria) generan una contaminación electromagnética.

Si el ser humano permanece por mucho tiempo expuesto a este fenómeno, pone en riesgo su salud, debido a que dichas radiaciones pueden interactuar con la materia, las cuales provocan afecciones médicas en el cuerpo.

Los ojos, son los principales órganos que expone -ante las radiaciones emitidas por los monitores- el usuario de computadoras además de manos, brazos, cara y pecho. Entonces ¿las radiaciones de baja frecuencia (LF, ELF y VLF) y de alta potencia emitidas por los monitores provocan afecciones y degradación en la vista de los usuarios de PC´s?, y si existen ¿cómo se manifiestan?, desafortunadamente la falta de una cultura de prevención visual favorece el padecimiento de cualquier enfermedad en estos órganos.

El problema va más allá pues el sobreconsumo de energía eléctrica por tanto equipo conectado a la línea, demanda más producción y a su vez el consumo de recursos no renovables y un importante impacto ecológico por radiación electromagnética. 1

Fuente INEGI: Censo de Población y Vivienda 2005. Resultados preliminares. www.inegi.gob.mx

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ 1.3 Justificación

La creciente utilización por la población de equipos eléctricos en todos los ámbitos de su estar, vivir y laborar, así como la líneas de distribución de la energía que la Comisión Federal de Electricidad (CFE) ha instalado para satisfacer la demanda, han hecho que aumente la contaminación electromagnética en el ambiente donde el ser humano se desenvuelve. Son pocas las investigaciones que en Latinoamérica hablan sobre este tema, por eso es necesario que se realicen más estudios para encontrar todo riesgo o enfermedad que las radiaciones, al interactuar con la materia, puedan generar y en cada una sugiere que se continúe estudiando este fenómeno porque no se ha descubierto todo.

Por lo anterior, es interés de esta tesis la aplicación de las ciencias en ingeniería eléctrica en la detección de problemas generados por la contaminación electromagnética, en específico el estudio de las radiaciones electromagnéticas que generan los monitores de computadoras que son los equipos eléctricos-electrónicos que han proliferado en las últimas décadas y despertado una enorme preocupación en conocer los riesgos y daños a la salud de los usuarios de PC´s.

También es de interés conocer qué es lo que están haciendo o han hecho los países desarrollados (EUA, Unión Europea, Asia) sobre el estudio de patologías (ojo seco, astenopía, glaucoma, degradación de la acomodación visual,

padecimientos

músculo-esqueléticos, dermatológicos y psicológicos) asociadas al uso de las terminales de computación; en particular, este estudio se enfoca a la patología ojo seco (Dry Eye).

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ Y finalmente este estudio será fundamento para generar nuevas líneas de investigación en cada una de las radiaciones que despide el monitor y cada patología asociada, de tal forma que el ser humano esté informado de esto, fomentando una cultura de prevención en todos los campos y en específico el visual.

1.4 Objetivos

El objetivo principal es obtener el nivel de pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a exposición a las radiaciones LF, VLF y ELF generadas por los monitores, a través de procesamiento digital de imágenes RGB. Para lograrlo, la presente tesis se enfoca en tres objetivos específicos: en primer término, el análisis de la muestra de la población que serán 100 alumnos usuarios de PC´s de diferentes licenciaturas y especialidades entre las instituciones de educación superior como son el Instituto Tecnológico de Aguascalientes y la Universidad Bonaterra, para conocer la frecuencia de utilización y los síntomas que presentan al hacer uso de monitores de tubo de rayos catódicos (TRC) de computadoras personales (PC´s). La obtención de la pigmentación y temperatura oculares debido al uso de monitor de TRC y de pantalla de cristal líquido (LCD) en segundo y tercer término respectivamente, esto será con el fin de hacer el comparativo entre ambas pantallas y demostrar que los CEM de baja frecuencia generadas por el monitor de TRC, son las que provocan un aumento en la pigmentación en la esclerótica (parte blanca del ojo) debido al calentamiento adicional que producen en el ojo.

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Capítulo 1 _______________________________________ Presentación __ 1.5 Alcances.

La obtención del nivel de pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a exposición a las radiaciones de baja frecuencia generadas por los monitores de TRC, a través de procesamiento digital de imágenes RGB, sirve como fundamento para generar nuevas líneas de investigación dirigidas a demostrar que los CEM afectan de otra maneras al ser humano, pues no sólo generan pigmentación ocular que aumenta debido al tiempo de exposición, sino que, al interactuar dichas radiaciones con alguna materia, pueden modificar o alterar patrón de operación normal.

Por otro lado, esta tesis dejará en claro que el estar dentro de un ambiente electromagnético afecta de alguna manera al ser humano, por lo cual deberá seguirse estudiando cada afección que se vincule con los campos electromagnéticos hasta ser demostrado lo contrario.

Es importante mencionar que el desarrollo del software para el procesamiento digital de las imágenes RGB no está en el alcance de este trabajo, por lo cual se utiliza la herramienta de cómputo existente MatLab.

1.6 Limitaciones Como este trabajo se centra en medir el nivel de pigmentación ocular que presentan los usuarios de PC´s al estar trabajando frente al monitor, las patologías como astenopía, glaucoma, degradación de la acomodación visual, padecimientos músculoesqueléticos, dermatológicos y psicológicos que también son asociados al uso de las PC´s quedan fuera del alcance de esta tesis.

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Capítulo

2

- Marco de Referencia -

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.1 Teoría Electromagnética

Se establece que las cargas eléctricas, aunque estén separadas en el vacío experimentan una interacción mutua y que se asocia un fenómeno que se presenta alrededor de ellas, conocido como campo eléctrico. Se necesita suponer solamente que cada carga interacciona directamente con el campo eléctrico en el que está sumergida. Cuando una carga puntual q experimenta una fuerza FE, el campo eléctrico E en la posición de la carga está definido por E = FE / q. Se observa también, que una carga móvil puede experimentar otra fuerza FM la cual es proporcional a su velocidad u; por eso se tiene que definir otro campo, la inducción magnética o campo magnético B, tal que FM = qu × B. Si estas fuerzas FE y FM se dan simultáneamente, la carga se mueve a través de una región ocupada tanto por el campo eléctrico como por el magnético, donde F = FE + FM = q(E + qu × B) [1-3]. Los campos eléctricos son generados tanto por cargas eléctricas como por campos magnéticos variables en el tiempo. Asimismo los campos magnéticos son generados por campos eléctricos variables en el tiempo. Esta interdependencia de E y de B es un fundamento de la descripción de la luz [1-3].

2.2 Ley de inducción de Faraday “…Un flujo magnético variable en el tiempo, pasando a través de un circuito conductor cerrado, da como resultado la generación de una corriente alrededor de ese circuito…” [1], ver figura 2.1.

ΦM = ∫∫ B • dS A

(2.1)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Figura 2.1 El campo B a través de un área abierta A. La fuerza electromotriz inducida o fem producida alrededor del circuito está dada por: fem = −

dΦ M dt

(2.2)

la fem existe solamente si está presente un campo eléctrico dado por: fem = ∫ E • dl

(2.3)

tomada de la curva cerrada C, que corresponde al circuito. Ahora, igualando las ecuaciones (2.2) y (2.3) llegamos a:

∫

C

E • dl = −

d B • dS dt ∫∫A

(2.4)

El campo eléctrico en la ecuación (2.4) no se forma por la presencia de cargas eléctricas sino por el campo magnético variable con el tiempo. Puesto que faltan cargas que puedan servir como fuentes o receptores, las líneas de campo se cierran en sí mismas, formando unos circuitos. Cuando la trayectoria está fija

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

en el espacio y no cambia de forma, la ley de inducción (ecuación 2.4) se puede reescribir como

∫

C

∂B • dS A ∂t

E • dl = − ∫∫

(2.5)

Esta ecuación indica que un campo magnético variable en el tiempo estará asociado con un campo eléctrico. En otras palabras una carga que cambia de sitio en un campo fijo B, experimentará una fuerza. Observando que el movimiento es relativo, entonces una carga fija en un campo B móvil, también experimentará una fuerza, además de que cada vez que una carga experimenta una fuerza, tiene que estar presente un campo E. Así pues,

∂B / ∂t tiene que estar impregnado de un campo E.

2.3 Ley de Gauss (Eléctrica - Magnética)

Esta relaciona el flujo de la intensidad de campo eléctrico E a través de cualquier superficie cerrada A con la carga total encerrada [1-3].

ΦE = ∫∫ E • dS A

(2.6)

El vector dS está en la dirección de una normal hacia fuera (figura 2.2)[1]. Si el volumen encerrado por A es V y si dentro de ella hay una distribución continua de carga de densidad ρ, la ley de Gauss es:

1

∫∫ E • dS = ε ∫∫∫ ρdV A

V

(2.7)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Figura 2.2 El campo E a través de un área cerrada A.

En otras palabras, se puede decir que la carga total encerrada equivale a integrar todas las líneas de flujo eléctrico que pasan por ese volumen [3]. La integral a la izquierda es la diferencia entre la cantidad de flujo que entra y que sale de cualquier superficie cerrada A. Si existe una diferencia, será debida a la presencia de fuentes o sumideros del campo eléctrico dentro de A. La integral debe ser proporcional a la carga total encerrada, ya que las cargas son las fuentes (+) y los sumideros (-) del campo eléctrico [1]. La constante ε se conoce como permitividad eléctrica del medio. Para el caso especial del vacío, la permitividad del espacio vacío está dada por ε0 = 8.8542 x 10

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C2/N · m2. La permitividad expresa el comportamiento eléctrico del medio: en cierto modo, es la medición del grado de permeabilidad del material al campo eléctrico en el que se encuentra sumergido. Definimos KE como ε/ε0 que es la constante dialéctica (o permitividad relativa), conveniente sin unidad. La permitividad de un material puede expresarse en términos de ε0 como ε = KE ε0

(2.8)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

El interés en KE anticipa el hecho de que la permitividad está relacionada con la velocidad de la luz en materiales dieléctricos, como el vidrio, el aire y el cuarzo. A diferencia del campo eléctrico E el campo magnético B no diverge o converge hacia alguna clase de carga magnética por lo que el flujo ΦM a través de una superficie es cero, entonces la Ley de Gauss en el aspecto magnético se expresa como [1, 3]:

ΦM = ∫∫ B • dS = 0 A

(2.9)

2.4 Ley circuital de Ampere Relaciona la integral de línea de la componente de B tangente a una curva cerrada C, con la corriente total i que atraviesa un área limitada por C [1, 2]:

∫

C

B • dl = μ ∫∫ J • dS = μi A

(2.10)

La superficie abierta A está limitada por C, y J es la corriente por unidad de área (figura 2.3). La cantidad μ se llama permeabilidad del medio particular. Para un vacío μ = μ0 (permeabilidad del espacio libre), que se define como 4π x 10 -7 N s2 / C2, entonces

μ = KM μ0

(2.11)

donde KM es la permeabilidad relativa sin dimensiones.

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Figura 2.3 Densidad de corriente a través de un área cerrada A.

Las cargas móviles no son la única fuente de un campo magnético. Al cargar o descargar un condensador, puede medirse un campo B en la región entre sus placas (figura 2.4) que es indiscutible del campo que rodea a los alambres, aun cuando ninguna corriente atraviese, en realidad, al condensador. Observándose, que si A es el área de cada placa y Q la carga en ella E=

Q εA

(2.12)

al variar la carga, el campo eléctrico cambia y tomando la derivada de ambos lados, se obtiene

ε

∂E i = ∂t A

(2.13)

la cual es una densidad de corriente. Maxwell supuso la existencia de tal mecanismo, al que llamó densidad de corriente de desplazamiento definida por JD ≡ ε

∂E ∂t

(2.14)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Con se reformula la ley de Ampere que aclara que, incluso cuando J = 0, un campo E variable en el tiempo estará acompañado por un campo magnético B [1, 3], ver figura 2.4. ∂E ⎞ ⎛ B • dl = μ ∫∫ ⎜ J + ε ⎟ • dS C A ∂t ⎠ ⎝

∫

(2.15)

Figura 2.4 Campo eléctrico E variable en el tiempo. El campo magnético B forma circuitos cerrados.

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.5 Las ecuaciones de Maxwell

Las ecuaciones de Maxwell, gobiernan el comportamiento de los campos eléctricos y magnéticos en el espacio libre, donde ε = ε0, μ = μ0 y ρ y J ambos son cero [1, 3]. ∂B • dS A ∂t

∫

E • dl = − ∫∫

∫

B • dl = μ 0 ε 0 ∫∫

C

C

A

(2.16)

∂E • dS ∂t

(2.17)

∫∫ B • dS = 0

(2.18)

∫∫ E • dS = 0

(2.19)

A

A

Estas ecuaciones se pueden escribir en forma diferencial y las correspondientes para el espacio vacío en coordenadas cartesianas son: Para campo eléctrico

∂B ∂E z ∂E y − =− x ∂y ∂z ∂t

(i)

∂B y ∂E x ∂E z − =− ∂t ∂z ∂x

(ii)

∂E y ∂x

−

∂E x ∂B =− z ∂y ∂t

(2.20)

(iii)

Para campo magnético

∂E ∂B z ∂B y − = μ 0ε 0 x ∂y ∂z ∂t

(i)

∂E y ∂B x ∂B z − = μ 0ε 0 ∂y ∂z ∂t

(ii)

(2.21)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ ∂B y ∂y

−

∂B x ∂E = μ 0ε 0 z ∂z ∂t

(iii)

∂E x ∂E y ∂E z + =0 + ∂x ∂z ∂y

(2.22)

∂B x ∂B y ∂B z + =0 + ∂x ∂z ∂y

(2.23)

Partiendo de la formulación de las ecuaciones de Maxwell en términos de integrales sobre regiones finitas se ha hecho una reformulación en términos de derivadas en puntos en el espacio. Ahora se conoce el proceso por el cual los campos eléctricos y magnéticos están acoplados y que se propagan en el espacio como una entidad individual, libre de carga y corrientes, sin éter, sin materia [1, 3].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.6 Polarización

Toda onda electromagnética es transversal, es decir E y B oscilan en un plano perpendicular a la dirección de propagación. Considerando solo el campo eléctrico E como vector en un plano llamado plano de vibración, dicho vector podrá expresarse en términos de oscilaciones independientes de Ex y Ey respecto de dos vectores unitarios perpendiculares x e y [1, 3], (figura 2.5).

Figura 2.5 Cualquier tipo de oscilación de E podrá expresarse en términos de Ex y Ey, cada una con sus correspondientes amplitud y fase. Cuando oscilan sin mantener una relación fija entre ellas se dice que la luz es no polarizada.

2.6.1 Polarización lineal Suponiendo que Ex y Ey dos perturbaciones ópticas ortogonales que oscilan en fase E x = A1 cos(wt )

(2.24)

E y = A1 cos (wt + ε )

(2.25)

donde ε es la diferencia de fase relativa entre las ondas, ambas viajando en la dirección z y de tal manera que

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ E(t) = (x A1 + y A2) cos (wt) es decir, E A=

2

(2.26)

oscila en la dirección del vector fijo xA1 + yA2 con amplitud 2

A1 + A2 [1] , (figura 2.6).

Figura 2.6 Campo E polarizado linealmente en el primer y tercer cuadrante.

2.6.2 Polarización circular Cuando ambas ondas constitutivas tienen igual amplitud es decir, E0x = E0y = E0 y además, su diferencia de fase relativa ε = - π/2 + 2mπ, donde m = 0, ± 1, ± 2... (figura 2.7). Dicho de otra manera, ε = - π/2 o cualquier valor aumentado o disminuido desde - π/2 en múltiplos enteros de 2π. Es decir [1, 3] E x = xA1 cos(wt )

(2.27)

π⎞ ⎛ E y = yA1 cos⎜ wt − ⎟ 2⎠ ⎝

(2.28)

E(t) = x A1 cos (wt) + y A1 sen (wt)

(2.29)

Figura 2.7 Polarización Circular

- 20 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.6.3 Polarización elíptica.

En la luz elípticamente polarizada (figura 2.8), el vector de campo eléctrico resultante E girará cambiando también su magnitud, por lo que el extremo de E trazará una elipse, en un plano fijo perpendicular a k, cuando la onda avanza. A partir de:

y

Ε x = E ox cos(kz − ωt )

(2.30)

Ε y = E oy cos( kz − ωt + ε )

(2.31)

La ecuación de la polarización elíptica no es función de la posición ni del tiempo, es decir que no depende de ( kz − ωt ) . Por lo tanto se tiene que la ecuación de la elipse es:

⎛ Ey ⎜ ⎜E ⎝ oy

2

2

⎞ ⎛ Ex ⎞ ⎛E ⎞ ⎟ +⎜ ⎟ − 2⎜⎜ x ⎟⎟ ⎟ ⎜E ⎟ ⎝ E ox ⎠ ⎠ ⎝ ox ⎠

⎛ Ey ⎜ ⎜E ⎝ oy

⎞ ⎟ cos ε = sen 2 ε ⎟ ⎠

(2.32)

la cual forma un ángulo α con el sistema coordenado (Ex, Ey) tal que:

tan 2α =

2 Eox Eoy cos ε Eox2 − E oy2

(2.33)

Figura 2.8 Polarización elíptica

- 21 -

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.7 El espectro electromagnético.

El espectro electromagnético comprende desde frecuencias extremadamente bajas (ELF) pasando por las radiaciones de radio, televisión, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X, hasta frecuencias de rayos gamma (γ) y que además están divididas en dos rangos cuando se estudian los efectos biológicos que causan al interactuar con la materia: ionizantes y no ionizantes [1, 3], (figura 2.9).

Figura 2.9 Espectro electromagnético.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

La ionización es un proceso por el cual los electrones son desplazados de los átomos y moléculas. Este proceso puede ser capaz de generar cambios moleculares y dar lugar a lesiones en los tejidos biológicos, incluyendo efectos en el material genético (ADN) [3-5].

Las

radiaciones

no

ionizantes

comprenden

la

porción

del

espectro

electromagnético cuya energía no es capaz de romper las uniones atómicas, incluso a intensidades altas (RF, μW, IR, Luz visible y UV cercano). Sin embargo, estas radiaciones pueden ceder energía suficiente, cuando inciden en los organismos vivos, capaz de producir efectos térmicos (calentamiento) tales como los inducidos por las microondas. Así, las radiaciones no ionizantes intensas de frecuencias bajas pueden inducir corrientes eléctricas en los tejidos, que pueden afectar al funcionamiento de células sensibles a dichas corrientes, tales como las células musculares o las nerviosas [1, 3, 4].

El interés particular son las radiaciones no ionizantes que son las que producen algún efecto térmico cuando interactúan con la materia, especialmente el rango comprendido desde las extremadamente bajas frecuencia ELF (Extremely Low Frequency), las de muy baja frecuencia VLF (Very Low Frequency), las de baja frecuencia LF (Low Frequency) y las microondas que son extremadamente altas frecuencias EHF (Extremely High Frequency) y claro también, las frecuencias que percibe el ojo humano (4.2 x 1014 a 7.9 x 1014 Hz) – intervalo de longitudes de onda de la visión humana: 720(nm) – 380(nm) que va desde el color rojo oscuro hasta el violeta

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

respectivamente– existiendo también, rangos intermedios dependiendo de la literatura citada, ejemplo de esto son la ultra baja frecuencia ULF, super baja frecuencia SLF, media frecuencia MF, entre otros [1, 3-5].

2.7.1 División de las radiaciones electromagnéticas. El rango de las ondas de radiofrecuencia (RF), se extiende desde unos pocos Hz hasta 109 Hz, la longitud de onda λ va desde varios kilómetros (km) hasta 0.3 metros (m) aproximadamente, y son emitidas por una variedad de circuitos eléctricos, ejemplo de ello es la corriente alterna (60 Hz) que circula por las líneas eléctricas radia con una longitud de onda λ = 5 x 106 m. Las aplicaciones de RF van desde la detección de objetos metálicos enterrados, comunicación con submarinos inmersos, audio para telefonía, navegación, señales de radio, AM, radios de onda corta, TV, FM, Radar, comunicación vía satélite hasta los radares de exploración espacial [1,3].

Las microondas (μW) pertenecen al rango comprendido desde 109 Hz hasta alrededor de 3 x 1011 Hz, con longitud de onda λ de 30 centímetros (cm) a 1 milímetro (mm). Esta radiación es capaz de penetrar la atmósfera de la Tierra puesto que el rango oscila entre 1 cm hasta 30 m, por otro lado, desde el punto de vista biológico, la microondas pueden producir una reacción térmica (calentamiento) en los cuerpos que contengan moléculas polares como puede ser líquidos, agua o materia acuosa [1,3].

El rango del infrarrojo (IR) lo comprenden las frecuencias que van desde 3 x 1011 Hz hasta alrededor de 4 x 1014 Hz, además de divide en cuatro regiones: el IR

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

cercano al visible (780 – 3,000 nm), el IR intermedio (3,000 – 6,000 nm), el IR lejano (6,000 – 15,000 nm) y el IR extremo (15,000 nm – 1.0 mm). Las moléculas de cualquier cuerpo a una temperatura superior al cero absoluto ( -273 oC ) radiará IR. Estas radiaciones se utilizan para visión nocturna [1, 3, 6].

La región ultravioleta (UV) (8 x 1014 Hz hasta unos 3 x 1016 Hz) pertenece en gran parte, a las radiaciones ionizantes, sólo una pequeña sección –cercano al espectro de luz visible– corresponde a las no ionizantes. La energía de los fotones está entre 3.2 electrón-Volt (eV) hasta 100 eV, y la principal fuente es el Sol y por ello es que existe en la tierra la ionosfera ya que en la atmósfera las moléculas como N2, O2, CO2 y H2O entran en resonancia electrónica cuando son radiadas por UV. La esterilización de objetos en el principal uso de este rango de frecuencias.

Los Rayos X (radiaciones ionizantes), con una frecuencia desde 2.4 x 1016 Hz hasta 5 x 1019 Hz y con longitud de onda λ extremadamente corta, tienen una energía fotónica de 100 eV hasta 0.2 mega electrón –Volt (MeV), suficiente para que el cuerpo humano sea transparente para ellos, por eso su aplicación principal se encuentra en el diagnóstico médico.

Las frecuencias comprendidas en el rango de los rayos gamma (γ) son las tienen la longitud de onda λ más corta y la energía más elevada (104 a 1019 eV), emitidas por partículas que están sujetas a transiciones dentro del núcleo atómico; un fotón de rayos gamma lleva tanta energía que puede ser detectado sin problemas, así como su longitud

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

de onda es extremadamente pequeña es difícil ver cualquier propiedad ondulatoria. La aplicación primordial es el tratamiento del cáncer e irradiación de alimentos [1, 3].

2.7.2 La radiación electromagnética en los monitores de PC´s. Los tubos de rayos catódicos (TRC), ubicados en el interior de los monitores, emiten radiaciones de diverso tipo: no ionizantes de muy baja frecuencia VLF de 3 a 30KHz, las de extremada baja frecuencia ELF de 3 a 300 Hz y la electricidad estática [3,6-13].

Los circuitos de deflexión vertical y horizontal son los que proporcionan las tramas de exploración en la pantalla de TRC para visualizar las imágenes.

Las frecuencias ELF, son producidas por la alimentación eléctrica (120 V, 60 Hz. C.A.) y las bobinas de deflexión vertical, mientras que las VLF son producidas por las bobinas de deflexión horizontal del monitor y como son radiaciones no ionizantes pueden generar calentamiento en la materia con la que interactúa [3, 6, 8-13], (figura 2.10).

También los TRC de monitores son generadores de radiaciones ionizantes, pero en este documento no se analizan [14].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Figura 2.10 Componentes magnéticos en el tubo de imagen CRT.

2.7.3 Interacción de las microondas con la molécula del agua Las microondas son radiaciones no ionizantes que corresponden al espectro electromagnético situada entre las ondas de radio y los infrarrojos (longitud de onda que van desde 30 cm a 0.3 mm y frecuencia desde unos 109 Hz hasta alrededor de 3 X 1011 Hz), por lo que la energía es baja [3,5]. Sólo las moléculas polares estarán sujetas a unas fuerzas por el campo E de una onda electromagnética incidente que las obligará a girar hasta alinearse. Sólo ellas podrán absorber un fotón y realizar una transición rotacional hacia un estado excitado. Las microondas interactúan con la materia incrementando la velocidad de rotación de las moléculas.

Las moléculas del agua son polares (figura 2.11) y si se expone a una onda electromagnética, se girarán, procurando permanecer alineadas con el campo alternante E haciendo que entren en resonancia (vibración) y por la fricción que se genera entre ellas, calienta la materia en la que se encuentran.

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Los fotones en el extremo de baja potencia del espectro de las microondas tienen poca energía 1.99e-24 J (Joule) y se puede esperar que sus fuentes sean exclusivamente circuitos eléctricos [1].

Figura 2.11 Molécula de agua

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.8 Teorema de Poynting e Irradiancia 2.8.1 El vector de Poynting

El vector de Poynting S indica la dirección del flujo de energía de una onda electromagnética viajera. La magnitud S representa el transporte de energía por unidad de tiempo expresada en watts por metro cuadrado [W/m2]. La densidad de energía del campo eléctrico E de una onda plana es: uE = ε 0

1 2 E 2

(2.34)

La densidad de energía del campo magnético B se expresa como: uB =

1 2μ 0

B2

(2.35)

Como la relación E = cB existe para ondas planas, y aplicando c = 1 ε 0 μ 0 entonces u E = u B . Siendo c la velocidad de la luz 3x108 m/s, ε 0 = 8.8541 x 10-12 F/m y μ 0 = 1.2566 x 10-6 H/m. La energía que fluye en el espacio como onda electromagnética esta compuesta por una densidad de campo eléctrico E y magnético B [1, 2]. Debido a que

u = uE + uB

(2.36)

u = ε0E2

(2.37)

o también, u =

1

μ0

B2

(2.38)

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Para medios isótropos como la energía fluye en dirección de propagación de la onda, el vector Poynting S correspondiente es: S=

1

μ0

E×B

(2.39)

expresado de otra manera queda como: S = c 2ε 0 E × B

(2.40)

2.8.2 Irradiancia I. Cuando se habla de la cantidad de iluminación o intensidad lumínica en una superficie se hace referencia a un término conocido como irradiancia I [W/m2] que indica la energía media por unidad de área por unidad de tiempo. Los detectores de nivel de luz incluyendo el ojo humano está dotado de una ventana que permite el paso de energía radiante a través de un área fija A y para conocer toda la luz entrante en el detector se deberá integrar el flujo energético durante un tiempo finito T [1]. El valor promedio en un intervalo de tiempo de la magnitud del vector Poynting

S

T

, es una medida de I.

I≡ S

T

=

cε 0 2 E 2

(2.41)

La irradiancia I es proporcional al cuadrado de la amplitud del campo E de tal forma que se puede expresar como: I=

1 2μ 0 c

E2 =

1 cε 0E 2 2

(2.42)

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ pero también: I=

c

μ0

B2

T

(2.43)

Conociendo que la mayor energía lumínica que llega a una superficie es por un campo E que por uno B [3]. Esto explica que el ojo del usuario será afectado por la radiación del campo E más que por el campo B que radía el monitor TRC de las PC´s.

Para calcular el campo eléctrico E a partir del campo magnético B incidente en el ojo, se utiliza como contorno de integración una circunferencia de radio a (cm), siendo B (mG) perpendicular al círculo y oscilando a una frecuencia f (Hz) de módulo constante igual a B, la fuerza del campo eléctrico estará demostrado por [15]

E = πfBa

(2.44)

- 31 -

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.9 Procesamiento Digital de Imágenes RGB del ojo.

Las formas de representar las imágenes digitales en general es en formato vectorial tratando de interpretar dicha imagen a través de figuras geométricas y el formato raster que describe la imagen a través de un conjunto rectangular –arreglo o matriz– de píxeles [16,17], éste último es el que se utilizó para el procesamiento de las imágenes (fotogramas) tomadas de los ojos de los usuarios de pantallas LCD y de TRC. Cada píxel tendrá un valor o conjunto de valores que corresponde a su color. La profundidad del color (colordepth) se describe por la cantidad de bits (binario 0 ó 1) utilizado para representar dicho color. El color de un píxel puede imprimirse de tres maneras: Color indexado (indexed-color). El píxel posee un valor no como código sino como un índice del color real en una paleta de colores (mapa de colores [colormap]), el formato GIF obedece a esta representación. Escala de grises (grayscale). El píxel tiene un valor en este caso es un tono de gris, por lo cual la imagen se representa en blanco y negro. Color verdadero (truecolor), El valor de cada píxel de la imagen, es mostrado por un conjunto de tres valores: Rojo (matriz R), Verde (matriz G) y Azul (matriz B), a este tipo de representación se denomina RGB (Red, Green, Blue)[16,17], (figura 2.12).

Figura 2.12 Imagen RGB

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.10 El ojo humano

Se toma como referencia, el funcionamiento de una cámara para explicar el comportamiento óptico del ojo. Considerado como un sistema óptico, las partes esenciales del ojo humano, se muestran en la figura 2.13 [18,19]. El globo ocular es casi esférico y tiene un diámetro de aproximadamente 2.5 cm., dentro de una envoltura dura y flexible, llamada esclerótica. La parte frontal está un poco más curvada y está cubierta por una membrana dura y transparente conocida como córnea. Humor acuoso, es la región líquida que está detrás de la córnea. Después viene la lente cristalina, o cristalino, la cual es una cápsula que contiene una gelatina fibrosa, dura en el centro, que se va suavizando progresivamente hacia las porciones exteriores y esta lente no se mueve debido a que está sujeta al músculo ciliar por medio de ligamentos fibrosos y detrás del cristalino se encuentra otra región acuosa (en cámara posterior) llamada humor vítreo y junto con el humor acuoso presentan un índice de refracción casi igual al del agua -1.336[18].

Figura 2.13 El ojo humano.

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Como la mayor parte de la luz converge en la córnea la refracción en ella y en las superficies de la lente hacen que se produzca una imagen real del objeto que se está captando. La imagen se forma en la retina, sensible a la luz, que reviste la superficie posterior interna del ojo y que hace el papel de manera análoga como la película en la cámara. El procesamiento de la imagen para que sea transmitido por el nervio óptico al cerebro, lo realizan los bastones y los conos de la retina [1,18].

En frente de la lente –córnea- se encuentra el iris (color de los ojos). Contiene una abertura de diámetro variable conocida como pupila, que se abre y se cierra dependiendo de la intensidad cambiante de la luz. El ojo se ajusta a diferentes distancias objetos cambiando la longitud focal f de su lente. El músculo ciliar se contrae y cambia la longitud focal del cristalino con el fin de formar nítidamente la imagen de los objetos cercanos. A este proceso se le conoce como acomodación. Los extremos del intervalo sobre el cual es posible una visión nítida se conoce como punto lejano y punto cercano del ojo. El punto lejano del ojo está en el infinito. La posición del punto cercano depende de la cantidad en la cual el músculo ciliar puede aumentar la curvatura del cristalino. El intervalo de acomodación disminuye gradualmente con la edad, debido a que la lente crece con el tiempo (tiene aproximadamente un tamaño 50% mayor a la edad de 60 que a la edad de 20) y el músculo ciliar es menos capaz de distorsionar una lente mayo. Por esta razón, el punto cercano gradualmente retrocede a medida que uno va creciendo. Este retroceso del punto cercano se conoce como presbicia. En la tabla 2.1 [18] muestra la posición aproximada del punto cercano para una persona media a diferentes edades.

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Tabla 2.1 Retroceso del punto cercano con la edad EDAD ( años)

PUNTO CERCANO (cm)

10

7

20

10

30

14

40

22

50

40

60

200

2.11 Fibras Ópticas Retinales En el área del bioelectromagnetismo y la óptica, se ha demostrado que la retina del ojo humano (figura 2.14) contiene más de 110 millones de fibras ópticas y que funciona como un receptor de fotones, debido a que cada filamento actúa como guía de ondas de luz [1, 2].

Estos hilos (fibras ópticas), pueden ser de dos tipos: los conos, que ocupan el área central de la retina y las varillas o bastones, que son las más numerosas, localizadas en las áreas circundantes exteriores (en un ojo humano clásico contiene aproximadamente 1.3 x 108 bastones y 7 x 106 conos) [1, 2, 18].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Gran parte de los conos están conectados individualmente por líneas de transmisión nerviosa - axones - al cerebro, en el cual se procesan las señales, formándose las imágenes y debido a los conos, los detalles finos, pueden ser distinguidos. Los conos captan las imágenes a color pero con baja velocidad.

De forma similar, la resolución de los detalles en las imágenes se empobrece, cuando las perciben los bastones, pero éstos, pueden proporcionar una mejor visión a niveles bajos de luz, debido a su mayor sensibilidad ya que muchas varillas se pueden conectar en paralelo a una línea axón del cerebro individual. Las varillas también proporcionan la visión periférica pero será en blanco y negro de alta velocidad [1,2,18,20]. Una estructuración de las componentes del ojo humano se presentan en la figura 2.14 [2]; conteniendo una sección transversal de éste, ubicando el lente, la retina y el nervio óptico hacia el cerebro (figura 2.14a); una sección amplificada de la retina, la cual es un medio transparente que contiene bastones o varillas, conos, células y dendritas, que además presenta un refuerzo opaco llamado capa pigmentada (figura 2.14b); y la sección amplificada de un cono individual, donde los extremos angostos de los bastones y los conos, llamados segmentos exteriores, tienen un diámetro del orden de 1 longitud de 20

µm

µm

y

y los segmentos exteriores tienen un índice de refracción

aproximado de η1 = 1.39, con un índice del medio de revestimiento o circundante η2 de unos cuantos puntos porcentuales menos (figura 2.14c). Los valores de los índices que aquí se expresan, se asemejan a los empleados en la fabricación de las típicas fibras ópticas comerciales (η1 = 1.46, η2 = 1.44), pero el diámetro de los segmentos exteriores

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

es menor (1.5 a 2 λ), de tal forma que los segmentos exteriores tienen –aparentemente– una acción radiante o receptora mayor a los estándares de una fibra óptica comercial [1,2,18].

La luz es concentrada en el interior, por el núcleo de un cono o bastón que actúa como un lente, y viaja por ambos segmentos mediante una total reflexión interna. Cuando los fotones de la luz no son absorbidos en el segmento exterior, salen al extremo final y chocan contra la capa opaca pigmentada. En el globo ocular del ser humano, la capa pigmentada absorbe la luz para prevenir cualquier reflexión, a diferencia en animales de caza nocturna -como los gatos-, tienen una membrana altamente reflectiva en vez de la capa pigmentada, de tal forma que la luz no absorbida que va a la membrana se refleja de regreso a los bastones y conos. Con esto se explica la ventaja que tienen los animales de visión nocturna sobre los seres humanos ya que somos superados por 6 dB [1,2].

Cuando las moléculas en el segmento exterior, absorben a los fotones, generan una corriente de retorno a la célula bipolar, la cual inicia el pulso que viaja al cerebro mediante los axones y dendritas. Con esto se puede decir que una varilla (bastón) o cono tiene la función similar a una antena de radiación longitudinal, que está equipada con sensores que convierten las frecuencias de los fotones de luz -1015 Hz, λ del orden de los μm- en impulsos cercanos a la corriente directa para la transmisión y el procesamiento por el cerebro [1,2].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Figura 2.14 Estructura del ojo humano

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.12 El Sistema Lagrimal

Está constituido por dos aparatos: uno secretor y otro excretor. La parte secretora la realizan la glándula lagrimal principal y las glándulas accesorias [21-23].

La glándula lagrimal principal se encuentra situada en la pared superotemporal e interna de la órbita; se compone de dos lóbulos, uno localizado hacia la órbita y el otro ligado a la pared ósea y es la que produce la secreción lagrimal (lagrimeo reflejo); ésta vacía su contenido sobre la superficie ocular ante estímulos dañinos, irritativos y psicógenos, debido a que su inervación está dada por fibras eferentes del VII par y por fibras aferentes del V par craneal [21-23].

El sistema nervioso está compuesto de redes de nervios craneales y espinales. Los craneales se extienden desde la cabeza y el cuello hasta el cerebro, y los espinales están asociados con la médula espinal y atraviesan las aberturas de la columna vertebral. En la especie humana, los nervios craneales y espinales se presentan en pares, su número es 12 y 31 respectivamente y cada par tiene una función. Por ejemplo dentro de los craneales el par I, es el Olfativo su operación es el olfato, el par II el Óptico encargado de la visión, así el par V que es el Trigémino: función motora encargada de los músculos temporales, oftálmico, maxilar y mandibular como el par VII Facial, movimientos de la cara y sensibilidad gustativa, están interrelacionados con la glándula lagrimal principal [24,25].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Las glándulas lagrimales accesorias están ubicadas en los párpados y fondos de saco; son llamadas glándulas de Krause y Wolfring. Vierten su secreción de manera constante y es conocida como secreción lagrimal basal; su función es mantener húmeda la superficie ocular y se logra debido a que en cada ojo existen 50 células lagrimales [21-23].

En cada parpadeo, la película lagrimal se distribuye sobre el ojo (epitelio precorneal) y se renueva por medio de la contribución de los distintos componentes de la lágrima ya que en cada parpadeo el menisco lagrimal se acerca al aparato excretor desechando hacia la nariz, la lágrima utilizada, permitiendo que el líquido precorneal se reforme constantemente [21-23].

El aparato excretor de la lágrima – implica dos miembros del cuerpo humano: una parte del entorno del ojo y de la nariz- se compone por los puntos y conductos lagrimales e inicia a unos 4 mm del límite interno de los párpados. Los puntos lagrimales son dos pequeños orificios ubicados, uno en el párpado superior y otro en el inferior; estos espacios se comunican por medio de canalículos llamados conductos lagrimales que son por donde comienza a drenarse la lágrima, con un receptáculo nasal llamado saco lagrimal -formado por repliegues membranosos firmemente adheridos entre si-. En cada oclusión palpebral, el saco se distiende creando una presión negativa que atrae a la lágrima, eliminándola continuamente de la superficie ocular. Al abrir los párpados, el saco lagrimal se contrae expulsando su contenido hacia otro conducto conocido como canal nasolagrimal y éste a su vez tiene un vínculo estrecho con el cual excreta

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

finalmente a la lágrima hacia un orificio lacrimonasal ubicado en el meato nasal (figura 2.15) [21-23,26].

Figura 2.15 El sistema lagrimal

2.13 Bioquímica de las lágrimas Se entiende como “lágrima” a la sustancia acuosa presente como película lagrimal (tear film) y más del 95% del volumen del líquido lagrimal está producido por la glándula principal; el resto, en menores cantidades, producidas por las glándulas accesorias de la conjuntiva. El volumen total del fluido lagrimal es aproximadamente de

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

5 a 10 µl, del cual la secreción normal en el ojo humano es de 1 a 2 µl/min. La lágrima está formada por agua y sustancias sólidas disueltas distribuidas en tres capas: la más interna es de mucina (proteínas) mide alrededor de 0.05µm de espesor, la segunda es una capa acuosa de 7 µm (sales inorgánicas, glucosa entre otras proteínas) y la más externa (superficial) es la capa lipídica compuesta principalmente por agua, ésteres de colesterol y algunos lípidos polares más. Como el contenido sólido de la lágrima representa el 1.8% del total de ésta, le proporciona una constitución parecida a la de la solución salina. Las albúminas y globulinas además del cloruro de sodio, son los componentes sólidos más notables en la conformación de la lágrima. La película lagrimal es una capa compleja líquida con un espesor de 5 – 10 µm, considerándose que el líquido que cubre la conjuntiva es algo más grueso [21, 22, 27, 28].

En cada oclusión (parpadeo), la película lagrimal puede disminuir de grosor debido a la evaporación a pesar de que la capa lipídica reducirá el índice de este efecto [22].

2.13.1 Composición del líquido lagrimal. Las componentes conocidas presentes en el líquido lagrimal son: proteínas, enzimas, lípidos, metabolitos, electrólitos, iones de hidrógeno y drogas. Cada una de ellas enriquece al mar lagrimal [22, 27, 29].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

En la tabla 2.2 [22] se muestran los electrólitos presentes en la lágrima: los que tienen carga positiva son el sodio y el potasio mientras que los de carga negativa son el bicarbonato y el cloro [22, 29].

Sodio. La secreción de este elemento es de forma pasiva, debido a que el sodio lagrimal es prácticamente equivalente al plasmático (parte líquida de la sangre, cuyos elementos celulares están en suspensión).

Potasio. Se secreta de manera activa en la lágrima, puesto que el potasio posee un valor promedio de 20 mmol/l o sea mucho más elevado que el plasmático (5 mmol/l).

Calcio. Se encuentra en pequeñas cantidades porque el calcio es independiente de la producción de lágrimas y algunas veces funciona como inhibidor del sodio.

pH lagrimal. El pH es aproximadamente 7.4 en la población normal. Y puede variar de 7.14 a 7.82 en una misma persona a diferentes horas del día. Algo que se ha mencionado es que después del pestañeo (cierre de los párpados) el pH es más ácido - 7.25- esto sucede quizás a la producción de anhídrido carbónico por parte de la córnea y que se queda bajo los párpados [21, 22].

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ Tabla 2.2 Electrólitos en las lágrimas humanas. Concentración en mmol/l Muestras

Na +

K+

Cl

HCO3

Lágrimas

120-170

6-26

118-138

-

145

24

128

26

Cuando el ojo envejece va declinando la secreción de proteínas y/o lípidos lo cual aumenta la posibilidad de presentar ojo seco (ver sección 2.16: El ojo seco Dry-Eye) [15, 28, 29].

2.14 Fisiología del sistema excretor lagrimal Para que la córnea esté saludable, se requiere una secreción lagrimal normal, un mecanismo de eliminación normal y un equilibrio entre ambos. Si el proceso de secreción lagrimal supera al de la eliminación, se generará una cantidad excesiva de líquido, acumulándose a lo largo de los párpados y un escurrimiento lagrimal por la cara. Si la velocidad de eliminación supera a la de secreción entonces se presentará algo más serio: el ojo seco y daño potencial a la córnea [22]. El parpadeo se considera como el acto fisiológico más importante del flujo lagrimal.

Existen varios factores que participan en la secreción y la excreción de la lágrima: la anatomía de los bordes palpebrales y los puntos lagrimales, evaporación, gravedad,

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Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

atracción capilar, movimiento intranasal de aire, los músculos orbiculares de los ojos (el acto de parpadear) y la competencia de los pliegues mucosos llamadas, también válvulas [22].

2.14.1 Los bordes palpebrales y los puntos lagrimales. Como ya se ha mencionado anteriormente, si el drenaje de la lágrima es normal es porque los bordes de los párpados y los puntos lagrimales realizan su labor sin problemas esto es, hacen que el ciclo de limpieza ocular sea completo (puntos lagrimales, conductos lagrimales, saco lagrimal, canal nasolagrimal y orificio lacrimonasal), dejando al globo ocular listo para ser cubierto por la nueva película lagrimal. Pero si el ciclo no se efectúa completo entonces, se producirá un aumento del mar lagrimal en el saco y un derramamiento hacia la cara; si se obstruye alguna de las partes del sistema, es posible que presente un cuadro infeccioso de atención médica [22, 26].

2.14.2 Evaporación. En condiciones normales el 10 al 25% de las lágrimas se evaporan, el resto se van por el sistema excretor. La capa lipídica la cual está conformada por las glándulas meibomianas, actúa como barrera para la evaporación. Esta capa solo representa el 1% del grosor de la película lagrimal (Tear Film), pero su función protectora no depende del grosor sino, por la distribución uniforme por el parpadeo. La irradiación por infrarrojos (hornos, monitores, etc.), ultravioletas, viento y agua clorada, pueden alterar cualitativa o cuantitativamente las glándulas y la secreción forma una capa lipídica deficiente para evitar la evaporación [22,26,28,30-32].

- 45 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

Al tener los ojos abiertos se produce algo de evaporación, debido a que el contacto del aire y agentes contaminantes del medio ambiente hacen que la lágrima se torne vulnerable y rompa velozmente [22,28,30-32].

2.14.3 Atracción capilar. Por definición, la capilaridad es una propiedad de adhesividad entre un líquido y un sólido, y en los tubos de pequeño calibre la capilaridad es responsable del ascenso de la columna líquida hacia su interior. Para que esto suceda es esencial que el tubo sea de calibre pequeño y rígido. Las condiciones para que el fenómeno se dé, las cumplen el punto lagrimal y la parte vertical del conducto lagrimal. Entonces por capilaridad se extrae las lágrimas y se lleva al término del ciclo de limpieza ayudado también quizás por el movimiento del aire (convección) dentro de la cavidad nasal [22,27].

2.14.4 El acto de parpadear. Es importante mencionar que durante el parpadeo la contracción muscular produce alteraciones dinámicas en los conductos lagrimales así como en el saco lagrimal. Basándose en esto se propone a continuación un mecanismo llamado Sistema Lagrimal de Jones donde se explica el acto de parpadear:

1. Cuando los párpados se encuentran abiertos la película lagrimal cubre el punto de líquido. 2. Por capilaridad lleva el líquido hacia los conductos lagrimales.

- 46 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

3. Cuando los párpados se cierran se contraen los músculos, acortando los conductos impulsando el líquido hacia el saco lagrimal. 4. Al contraerse los músculos simultáneamente, jalan hacia un lado a la pared lateral del saco lagrimal generando una presión negativa dentro de él, contribuyendo al ingreso del líquido. 5. Finalmente al abrir nuevamente los párpados la elasticidad del diafragma lagrimal lo lleva nuevamente a su posición de reposo impulsando el líquido desde el saco a la nariz a través del conducto lacrimonasal, con esto termina el ciclo de limpieza ocular [22].

2.15 El ojo seco (Dry Eye) Recordando que la película lagrimal normal está compuesta de tres capas: la más interna está adherida a la superficie epitelial y como está formada por mucina, es la que da estabilidad a la lágrima; la segunda que es la acuosa -la más importante en grosor y función- constituida por componentes hidrosolubles que proporciona lubricación a la superficie corneal y contiene los nutrientes para el epitelio y difunde libremente el oxígeno para la respiración epitelial; y la más externa, la cual impide la evaporación de la lágrima y permitiéndole un tiempo de permanencia mayor, es la oleosa (lipídica); es importante mencionar que la ausencia parcial o total de estas capas produce la patología conocida como OJO SECO [21,27,28,33,34,30,32].

- 47 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ 2.15.1 Sintomatología y causas del ojo seco.

Los síntomas del ojo seco son variados y múltiples, comprenden desde una pequeña sensación de cuerpo extraño a la de resequedad ocasional o constante, picor, fotofobia, baja visión o ceguera por epidermización, pigmentación, debiéndose a una producción escasa o falta de lágrima adecuada, así como por el deterioro que sufre esta ante agentes ambientales que aceleran su evaporación [21,26,34].

Al romperse en uno o varios puntos la película lagrimal, debido a cualquier causa, el epitelio se reseca; haciéndolo más sensible a la erosión mecánica por el parpadeo, estimulándose así las terminaciones nerviosas trigeminales que dan origen a la sensación de presencia de un cuerpo extraño. Si mayor es la erosión epitelial, el paciente presenta juntamente a la sensación de cuerpo extraño-dolor-, la sensación de resequedad ocular y si por horas el epitelio tiene estos síntomas se irrita, produciendo un volumen mayor de lágrimas [21,28].

El lagrimeo en presencia del ojo seco carente de lágrima, sucede por la estimulación de la glándula lagrimal, como resultado del estímulo neurogénico del dolor [21,26].

Causante de ojo seco también es la exposición ambiental, debido a que el volumen del mar lagrimal es escaso y teniendo una gran superficie de contacto con la atmósfera es una realidad que los contaminantes provoquen alteraciones en él. Directamente actúan sobre la capa lipídica [21,28,29,35,36].

- 48 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

En ambientes abiertos los contaminantes debido a las industrias y al tráfico motorizado se condensan cuando no hay viento permitiendo una fuerte resequedad en el globo ocular, decae el pH y la lisozima lacrimal [21,28,29,35].

Por otro lado en ambientes cerrados (como hogar, oficinas, escuelas, fábricas) generalmente hay agentes químicos (como líquidos limpiadores, humo de tabaco, aerosoles, vapores) y radiaciones electromagnéticas (generados por los equipos de cómputo) ambientales que en efecto –los primeros- se quieren eliminar con sistemas de aire acondicionado mientras que los segundos por error no se toman en cuenta y que son factor de riesgo; estos dos elementos generan una disminución de las capas lipídica y acuosa de la película lagrimal creando un desorden en la superficie ocular [8,29,35, 37,38].

Este desorden se manifiesta en la modificación del tiempo de ruptura de la película lagrimal tear film BUT (Break Up Time) que es el tiempo en que dura la lágrima recubriendo la superficie ocular hasta que se rompe y se deshecha debido al parpadeo por los puntos y conductos lagrimales llevándose a cabo el ciclo de limpieza ocular normal [27,30-32,35,37,39,40].

Cabe hacer notar que en cada parpadeo la lágrima es distribuida y renovada por toda la superficie ocular y que se queda expuesta al medio ambiente hasta el siguiente parpadeo,

entonces

si

tanto

los

agentes

químicos

como

la

contaminación

electromagnética -generada por los equipos de cómputo- disminuyen los componentes de

- 49 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __ la lágrima por efecto de evaporación, romperán mas rápido la película lagrimal

(tear

film) y obligarán a los párpados a intermitir más pronto para recuperar la humedad en el ojo [27,31,32,35,36,40].

Ya son varios los estudios que han determinado que el tiempo de ruptura normal de la película lagrimal BUT del ser humano se encuentra en 12 seg; valores arriba de este se considera normal pero entre 9 y 12 seg. es definido como anormal y para ello utilizaron tanto métodos invasivos como no invasivos [27,31,35,37,39-41].

Los métodos invasivos son los que intervienen directamente al globo o superficie ocular utilizando algunos anestésico: tests de Schirmer, tinción con Rosa de Bengala, tinción con Rojo fenol, uso de la solución de sodio fluorescente, entre otros; encontrando el rango del BUT ≥ 15 seg. [27,30-32,35,37,40,41].

Mientras que los métodos no invasivos interactúan con el globo o superficie ocular de manera óptica: Microscopía confocal, Videokeratoscopía, Tomografía óptica coherente (OCT), Interferometría (ADF angle-dependent fringes, TDF thicknessdependent fringes and WDF wavelength-dependent fringes), Sistemas de vídeo-análisis computacionales, entre otros; BUT entre 14.9 hasta 30 seg. [27,31,39,42,43].

También se establece que los humanos parpadean (eyeblink) en condiciones normales una vez entre 6 seg. (12-20 eyeblinks/min), lo que indica que se necesitarán 3

- 50 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 2 ______________________________________ Marco de Referencia __

parpadeos para romper la película lagrimal aproximadamente, pero estos intervalos dependerán también, de la actividad que realicen [31,36,39,42,44].

Se afirma que los usuarios de computadoras personales PC´s disminuyen significativamente su actividad palpebral – una vez entre 11 y 12 seg.- al estar trabajando en los monitores, debido a que fijan la vista y disminuyen el parpadeo (eyeblink) (5.34 ± 4.53 eyeblinks/min) [39,36,44,45].

Y son varios de estos estudios [36,38,45-54] los que asocian el padecimiento del ojo seco, astenopía, glaucoma, degradación de la acomodación visual, padecimientos músculo-esqueléticos, dermatológicos, psicológicos, ergonómicos (ergoftalmología) hasta el padecimiento de canceres de diferentes tipos, con el uso de las PC´s, debido a que la dinámica tanto de la producción lagrimal y la distribución sobre la superficie ocular por medio del parpadeo se torna anormal. Además asocian la radiación electromagnética generada por los monitores VDT (Virtual / Visual Display Terminal) con el deterioro del mar lagrimal, el BUT, la evaporación y el ciclo de limpieza ocular.

- 51 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo

3

- Metodología -

- 52 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___ 3.1 Introducción.

En el presente capítulo se detalla el procedimiento aplicado en la investigación, abordándose en tres partes: “La muestra”, Pigmentación Ocular y Temperatura Ocular.

3.2 “La muestra” El estudio de campo se realizó en los centros de cómputo de dos instituciones de educación superior: Instituto Tecnológico de Aguascalientes y Universidad Bonaterra, con una muestra de 100 estudiantes usuarios de computadoras PC´s de diferentes licenciaturas y especialidades. La estrategia consistió en la aplicación de la encuesta: “El uso de PC´s” (Anexo 1) –tomando como referencia el Test de McMonnies [54] –, a toda la muestra (N = 100), para conocer con que frecuencia utilizan los equipos así como los síntomas que presentan y según la información recabada se dividieron en tipo de usuario: con lentes (CL) y sin lentes (SL).

3.3 Pigmentación Ocular. Para la determinación del nivel de pigmentación en el ojo de los usuarios debido a la exposición a las radiaciones generadas por los monitores y pantallas, los alumnos permanecieron en el área de investigación haciendo uso de la computadora de 1 a 4 horas; utilizaron un monitor SVGA de TRC de área visible de 16.0”, tamaño de punto: 0.27 mm, Resolución máx 1280x1024/60Hz, coeficiente del aspecto de imagen de 4:3 y ancho de banda de video de 110 MHz (figura. 3.1) y una Lap Top COMPAQ Presario 2500 con LCD de 15.0”, Resolución 1024x768 (figura 3.2), bajo las mismas

- 53 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___

condiciones en el espacio físico para la prueba: iluminación (PROM [810.49 ± 0.25 Lux]), temperatura ambiente controlada (PROM [24.8 ± 0.4 ºC]).

Figura 3.1 Monitor de PC de TRC

Figura 3.2 Pantalla LCD

Para la medición de la iluminación [55] del área donde se realizó la prueba se utilizó el Luxómetro (Foot Candle/Lux Meter): Extech Instruments, Modelo 401025 (figura 3.3), que tiene las siguientes características: el sensor esta compuesto por un fotodiodo de precisión y un filtro de corrección de color; Coseno/color corrector. Medición en Lux (Lux) y Pie- Candela (Ft-cd) (Fc). Con tres rangos de medición: Fc (0- 54 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___

200, 0-2000 y 0-5000Fc) y Lux (0-2000, 0-20000 y 0-50000 Lux), obteniéndose el valor promedio de iluminación.

Figura 3.3 Luxómetro

Mientras que para monitorear la temperatura ambiente del área, se uso el Medidor de temperatura por medio infrarrojo (IRT): FLUKE, Modelo 63 (figura 3.4). Medición en grados centígrados (ºC) y en grados Fahrenheit (ºF). Rango: 32 ºC a 535 ºC (-25 ºF a 999 ºF). Resolución 0.2 ºC (0.5 ºF), ON/OFF de mira láser y se obtuvo el valor promedio.

Figura 3.4 Medidor de Temperatura IRT FLUKE - 55 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___

La prueba se realizó bajo las mismas condiciones de ergonomía, esto fue, colocando el monitor TRC o la pantalla LCD a diferentes distancias visuales de 50, 40 y 30 cm entre el usuario y el monitor o pantalla (figuras 3.1 y 3.2); sobre un plano de trabajo respecto al piso de 80 cm y tomando fotogramas (imágenes RGB) de la esclerótica (parte blanca del ojo) por medio de una cámara digital (Sony Cyber-Shot DSC-P73-3x óptico) y una videocámara (Samsung SLC700-22x óptico) a 30 cm de distancia entre el ojo del usuario y la cámara, al inicio del test y en intervalos de 15 min hasta completar una hora de uso de la PC de TRC o la pantalla LCD, tiempo que duró la prueba en cada distancia visual. También, se midió el CEM de baja frecuencia radiado por TRC y LCD a las diferentes distancias visuales, por medio del Medidor de campo electromagnético (EMF / ELF Meter): Extech Instruments, Modelo 480823 (figura 3.5). Medición en Tesla (T) y Gauss (G). Dos rangos: Gauss (0.1m-199.9 mili Gauss [mG]) y Tesla (0.01μ-19.99 micro Tesla [μT]).

Figura 3.5 Medidor de CEM

- 56 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___

Una vez capturadas las imágenes RGB y aplicando un delimitador de área de imagen para que todos los fotogramas fueran iguales, se procesaron y se analizaron digitalmente, aplicando filtros (Anexo 2) por medio de la herramienta de cómputo MatLab, para obtener el nivel de pigmentación bajo el siguiente procedimiento: 1. Se carga la imagen y se convierte a doble para aplicar análisis matemático. 2. Se obtiene el canal ROJO de la imagen. 3. Se calcula el promedio de ROJO en la imagen. 4. Se encuentra el área bajo la curva –Integral definida– para determinar el valor de pigmentación. 5. Se muestran los resultados gráficamente (figuras 3.6 y 3.7).

Canal Rojo

Imagen original

Pigmentación

Area bajo la curva (Nivel)

0.8

24

0.6

23

0.4

0

X: 1 Y: 22.48

22

0.2

0

50

100

150

21

0

Figura 3.6. Canal Rojo: distribución y nivel

0.5

1

1.5

2

de pigmentación en unidades

adimensionales [u.a.] en un fotograma (imagen RGB), al hacer uso de pantalla LCD.

- 57 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___

Canal Rojo

Imagen original

Pigmentación

Area bajo la curva (Nivel)

0.8

30

0.6

29

0.4

X: 1 Y: 28.8

28 0.2 0

0

50

100

150

27

0

0.5

1

1.5

2

Figura 3.7 Canal Rojo: distribución y nivel de pigmentación [u.a.] de un fotograma, al hacer uso de un monitor de TRC.

El total de la muestra (N = 100) fue analizada bajo los fotogramas (imágenes RGB) de la esclerótica.

- 58 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 3 ___________________________________________ Metodología ___ 3.4 Temperatura Ocular

La medición de la temperatura en el ojo de los usuarios de PC´s debido a la presencia o no de campos electromagnéticos se realizó bajo las mismas características de ergonomía (distancias entre el usuario y el monitor o pantalla de 50, 40 y 30 cm) y mismo procedimiento de toma de datos como en la obtención del nivel de pigmentación, esto fue tomando cada 15 minutos, lecturas de la temperatura ocular hasta abarcar el tiempo de prueba (una hora) en el uso de la pantalla LCD y del monitor de TRC. Después de las mediciones se procesaron los datos y se generaron gráficas de análisis las cuales se muestran en el capítulo de resultados en la sección “Temperatura Ocular”. Las lecturas de la temperatura en el ojo, fueron tomadas por medio del termómetro infrarrojo IRT FLUKE (Mira láser = OFF)(figura 3.4) a una distancia de 30 cm entre el alumno y el instrumento de medición.

- 59 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo

4

- Resultados -

- 60 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ 4.1 Introducción En el presente capítulo se muestran los resultados obtenidos de la investigación, los cuales se expondrán en tres secciones: la muestra, pigmentación ocular y temperatura ocular, cabe destacar que los datos expuestos tanto de nivel de pigmentación y de temperatura oculares, son valores promedio de toda la muestra.

4.2 “La muestra”. Los usuarios de computadoras PC´s (alumnos de diferentes licenciaturas y especialidades, N = 100) fueron encuestados para conocer con que frecuencia utilizan los equipos así como los síntomas que presentan y se dividieron en tipo de usuario: con lentes (CL) y sin lentes (SL). La información que arrojó el análisis de la encuesta “El uso de PC´s” aplicada fue: de la muestra total (100 % usuarios [36% Mujeres y 64% Hombres]); el 26% (11% Mujeres y 15% Hombres) se clasificaron como usuarios tipo CL, mientras que el 74 % (21% Mujeres y 53% Hombres) son tipo SL y se muestra a continuación (tabla 6.1).

Tabla 4.1 Frecuencia de uso de PC´s Muestra = 100 usuarios (100%) CL : 26% Mujer

Síntomas No-Síntomas

11% 9% 2%

Hombre 15% 12% 3%

SL: 74% Mujer 21% 17% 4%

Hombre 53% 32% 21%

Uso de PC´s 1-2 Hrs. 2-4 Hrs. 4-8 Hrs. 8 + Hrs.

0% 6% 3% 2%

1% 7% 6% 1%

0% 11% 6% 4%

4% 32% 6% 11%

- 61 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__

El 21% de los usuarios tipo LC y el 49% de los SLC presentaron al menos un síntoma al haber trabajado con al PC, siendo la resequedad, sensación de arenilla y ardor los más padecidos, sin embargo, el picor y lagrimeo también fueron mencionados. El 77% del total de la muestra utiliza la computadora de dos a cuatro horas, mientras que sólo el 18% pasa por más de ocho horas frente al monitor y el 5% indicó hacer uso por una o dos horas. Con esto se confirma que las PC´s son utilizadas con mucha frecuencia y por mayor tiempo, de tal forma que los usuarios se exponen a las radiaciones electromagnéticas con regularidad, afectando de manera directa a los ojos pues son los órganos que además de la cara, el pecho y las manos, están frente al monitor.

4.3 Pigmentación Ocular Aplicando la metodología de la toma de fotogramas que en el capítulo anterior (metodología) fue descrita, aquí se imprimen los resultados del análisis y el procesamiento de imágenes RGB de la esclerótica (parte blanca del ojo) de los usuarios, describiendo el incremento en la pigmentación ocular respecto al tiempo en el que permanecieron trabajando frente al monitor de TRC de una PC y a la pantalla LCD de una Lap Top bajo las mismas condiciones de temperatura ambiente e iluminación. El comportamiento de la pigmentación en el ojo con respecto al tiempo al hacer uso de una pantalla LCD, se muestra en la figura 6.1, (el cual es equivalente al efecto que produce el estar leyendo un libro a diferentes distancias). En la tabla 6.2, aparecen los valores medidos del campo B [mG] del CEM a las distancias de 50, 40 y 30 cm

- 62 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ respectivamente entre los ojos del usuario y la pantalla LCD. Mientras que en la tabla 6.3 se muestran los datos obtenidos de la misma prueba con un monitor de TRC.

Pigmentación Ocular vs Tiempo (LCD) 3.0 @

± 0.25 Lux { 810.49 24.8 ± 0.4 ºC

Nivel de Pigmentación [u.a.]

2.5

2.0

1.5

1.0

50 cm (0.1mG) 40 cm (0.1mG) 30 cm (0.3mG)

0.5

0.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min]

Figura 4.1 Tendencia de la pigmentación a diferentes distancias y radiaciones entre la pantalla LCD y el usuario.

- 63 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ Tabla 4.2 Análisis de pigmentación ocular en el uso de pantalla LCD. Distancia: Ojo /LCD Campo electromagnético radiado B [mG] Campo eléctrico E [V/cm] Irradiancia I [W/cm2] pigm máx(t) [u.a.] pigm(t = 60 min) [u.a.]

50 cm

40 cm

30 cm

0.1

0.1

0.3

-5

1.8849 x 10

1.8849 x 10

5.6548 x 10-5

4.7185 x 10-15 t = 30 min 1.163

4.7185 x 10-15 t = 45 min 1.79

4.2468 x 10-14 t = 45 min 2.245

1.085

1.484

1.945

0.0165

0.0198

Razón de cambio [u.a./min] 0.0155

-5

En la tabla anterior (tabla 4.2) se muestra que la máxima pigmentación (pigm máx = 2.245 [u.a.]) al usar la pantalla LCD ocurrió a los 30 cm, la cual no es muy diferente de la máxima pigmentación presentada a los 40 y 50 cm; que en promedio es de 1.732 [u.a.] con este tipo de pantalla. De la misma forma, se puede observar claramente que las razones de cambio de la pigmentación por unidad de tiempo [u.a./min], a los 30, 40 y 50 cm son prácticamente las mismas. También se aprecia que la máxima pigmentación no se dió a los 60 minutos, tiempo que duró la prueba (pigm (t = 60 min) [u.a.]).

Bajo la misma mecánica de análisis, podemos apreciar en la figura 6.2, el comportamiento de la pigmentación en el ojo de los usuarios con respecto al tiempo al utilizar el monitor de TRC mientras que la tabla 6.3 muestra que la máxima pigmentación (pigm máx = 2.752 [u.a.]) al usar el monitor de TRC se dió a los 30 cm, pero aquí sí se marca la diferencia en relación con las otras distancias, pues el promedio es de 2.562 [u.a.]. Las razones de cambio de la pigmentación por unidad de tiempo [u.a./min] en este caso, también muestran una clara distinción entre los 30, 40 y 50 cm. Otra observación es

- 64 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ que el valor máximo de pigmentación ocular se da a los 60 minutos y no un tiempo antes como sucedió con la pantalla de LCD.

Pigmentación Ocular vs Tiempo (TRC) 3.0

Nivel de Pigmentación [u.a.]

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

@

{

50 cm (1.0 mG) 40 cm (2.0 mG) 30 cm (4.0 mG)

810.49 ± 0.25 Lux 24.8 ± 0.4 ºC

0.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min]

Figura 4.2 Tendencia de la pigmentación a diferentes distancias y radiaciones [mG] entre la pantalla de TRC y el usuario.

- 65 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ Tabla 4.3 Análisis de pigmentación ocular debido al TRC de PC´s. Distancia: Ojo / TRC Campo electromagnético radiado B [mG]

50 cm

40 cm

30 cm

1

2

4

-4

Campo eléctrico E [V/cm] Irradiancia I [W/cm2] pigm máx(t) [u.a.] pigm(t = 60 min) [u.a.] Razón de cambio [u.a./min]

-4

1.8849 x 10

3.7699 x 10

7.5398 x 10-4

4.7185 x 10-13 t = 60 min 2.1609

1.8875 x 10-12 t = 60 min 2.554

7.5501 x 10-12 t = 60 min 2.752

2.1609

2.554

2.752

0.0271

0.028

0.030

Por otro lado se calculó el campo E en relación al campo B por medio de las ecuaciones de Maxwell en su forma integral (ecuación 2.16 conocida como Ley de Faraday y la ecuación 2.17 como Ley de Ampere), para establecer cuanta irradiancia I [W/cm2] genera este campo y en consecuencia, poder estimar el efecto térmico que produce en el ojo ∂B • dS ∂t

∫

E • dl = − ∫∫

∫

B • dl = μ 0 ε 0 ∫∫

C

C

A

∂E • dS A ∂t

(2.16)

(2.17)

En base a estas leyes, la ecuación 2.44 relaciona de igual manera a los campos E y B, siendo ésta utilizada para obtener los valores del campo E. E = πfBa

(2.44)

Para encontrar cuanta irradiancia I genera el campo E se uso la ecuación 2.42 I=

1 2μ 0 c

E2 =

1 cε 0E 2 2

(2.42)

- 66 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ Analizando los datos en las tablas, se aprecia que el nivel de irradiancia es muy bajo en la pantalla LCD (tabla 4.2) en comparación con el valor encontrado en el monitor de TRC (tabla 4.3), debido a que el valor medido del campo B entre usuario y el monitor es mucho mayor en la pantalla de TRC que en la LCD; la irradiancia que llega al ojo producida por campo E, es por consecuencia de una mayor intensidad.

Para comparar la pigmentación ocular de los usuarios al utilizar TRC y pantallas LCD, se analizaron la razón de cambio respecto al tiempo a 30 cm de cada caso (figura 4.3), obteniendo una diferencia entre estos valores de 0.0112 [u.a/min], afirmando con esto que el aumento de la pigmentación en los ojos se debe a la radiación que genera el monitor de TRC.

Pigmentación Ocular vs Tiempo 3.0 0.031 u.a./min

Nivel de Pigmentación [u.a.]

2.5 y = 0.0305x + 1.1787

0.0198 u.a./min

2.0 y = 0.0223x + 0.9579 1.5

1.0

0.5 @

± 0.25 Lux { 810.49 24.8 ± 0.4 ºC

LCD: 30 cm (0.3mG) TRC: 30 cm (4.0mG)

0.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min] Figura 4.3 Comparación de líneas de tendencia de pigmentación en el ojo a 30 cm entre pantallas LCD y TRC. - 67 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ 4.4 Temperatura Ocular. Un análisis similar al de la pigmentación se realizó para la temperatura ocular en los mismos usuarios. Los resultados mostrados en la figura 4.4 representan la temperatura promedio normal del ojo del usuario al hacer uso de pantallas LCD a 30 cm o simplemente al leer un libro. Temperatura Ocular vs Tiempo (LCD) 35.5

Temperatura [ºC]

y = 0.0103x + 34.18

@

± 0.25 Lux { 810.49 24.8 ± 0.4ºC

35.0

34.5

m = 22º

34.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min]

Figura 4.4 Tendencia de la temperatura ocular respecto al tiempo frente a una pantalla LCD.

- 68 -

.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ El análisis de datos de la temperatura ocular al utilizar LCD, se muestran en la tabla 4.4 donde se expresa el campo electromagnético detectado a las distancias de la prueba incluyendo el valor máximo (Temp máx(t) ) y el valor registrado en t = 60 min (final de la prueba). La máxima temperatura (Temp máx = 34.78 ºC) se dio a los 30 cm, la cual no difiere de sobremanera de los valores obtenidos a los 40 y 50 cm; el promedio de temperatura ocular al usar este tipo de pantalla es de 34.74 ºC. De manera similar se puede ver que las razones de cambio de la temperatura por unidad de tiempo [ºC/min], a los 30, 40 y 50 cm son sencillamente las mismas. Aquí se aprecia que la máxima temperatura se registró al final de la prueba, sin embargo no es muy pronunciada pues la razón de cambio de la temperatura promedio del ojo respecto al tiempo al usar una pantalla LCD es de 10.1mºC/min.

Tabla 4.4 Análisis de Temperatura Ocular en el uso de pantalla LCD. Distancia Ojo / LCD Campo electromagnético radiado B [mG] Campo eléctrico E [V/cm] Irradiancia I [W/cm2] Temp máx(t) [ºC] Temp (t = 60 min) [ºC] Razón de cambio [ºC/min]

50 cm 0.1 1.8849 x 10-5 4.7185 x 10-15 t = 60 min 34.76 34.76 0.01

40 cm 0.1 1.8849 x 10-5 4.7185 x 10-15 t = 60 min 34.690 34.690 0.0106

30 cm 0.3 5.6548 x 10-5 4.2468 x 10-14 t = 60 min 34.784 34.784 0.01

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Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ De la misma forma, la figura 4.5 muestra la temperatura promedio del ojo debido a la presencia de CEM: LF, VLF y ELF radiados por el monitor de TRC de PC´s a 30 cm; aquí se ve un incremento considerable de dicha temperatura respecto al tiempo de exposición. Temperatura Ocular vs Tiempo (TRC) 35.5 ± 0.25 Lux { 810.4 24.8 ± 0.4 ºC

Temperatura [º C]

y = 0.01318x + 34.172

@

35.0

34.5

m = 27º 34.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min]

Figura 4.5 Tendencia de la temperatura ocular respecto al tiempo, debido a la radiación [mG] de una pantalla TRC.

En la tabla 4.5 se encuentran los datos de la temperatura ocular al utilizar monitor TRC. En esta se ve claramente que el monitor de TRC de una PC genera CEM y que aumenta o disminuye dependiendo de la distancia entre el usuario y el monitor. También

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ se expresa que la máxima temperatura ocular se da al final de la prueba (Temp máx

(60 min)

= 35.018 ºC) a la distancia de 30 cm. El promedio de temperatura al

usar el monitor de TRC fue de 34.97 ºC. Las razones de cambio de temperatura en el ojo por unidad de tiempo [ºC/min], en este caso sí muestran una diferencia en los 30, 40 y 50 cm, así como también determinan un aumento de temperatura a razón de 13.4mºC/min al hacer uso de monitores de TRC de PC´s.

Tabla 4.5 Análisis de Temperatura Ocular debido al TRC de PC´s. Distancia Ojo / TRC Campo electromagnético radiado B (mG) Campo eléctrico E [V/cm] Irradiancia I [W/m2] Temp máx(t) [ºC] Temp (t = 60 min) [ºC] Razón de cambio [ºC/min]

50 cm 1 1.8849 x 10-4 4.7185 x 10-13 t = 60 min 34.9 34.9 0.0126

40 cm 2 3.7699 x 10-4 1.8875 x 10-12 t = 60 min 35.004 35.004 0.0133

30 cm 4 7.5398 x 10-4 7.5501 x 10-12 t = 60 min 35.018 35.018 0.0142

La correlación entre las temperaturas promedio en los ojos al utilizar pantallas LCD y TRC se muestra en la figura 4.6. Como se observa la razón de cambio de temperatura en el ojo respecto al tiempo al usar un monitor de TRC es de 13.4 mºC/min mientras que al utilizar una pantalla LCD es de 10.1 mºC/min y la diferencia entre estos valores es 3.3 mºC/min de la temperatura de TRC con respecto a la LCD de tal manera que confirma que el aumento de temperatura ocular es debido a la exposición a las radiaciones que genera el monitor de TRC de las PC´s.

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Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__

Tendencia de Temperatura Ocular vs Tiempo 35.5

Temperatura [º C]

LCD TRC

@

± 0.25 Lux { 810.49 24.8 ± 0.4 ºC

35.0 13.4 mºC/min

10.1 mºC/min 34.5

34.0 0

20

40

60

80

Tiempo [min]

Figura 4.6 Correlación entre las tendencias de temperatura entre el uso de pantalla LCD y TRC

Como se puede apreciar en la figura 4.7, la radiación medida a diferentes distancias entre las pantallas y el usuario, se dió en incrementos de 0.35 mG/cm en el monitor de TRC mientras que en la pantalla de LCD fue de 0.025 mG/cm. Por lo tanto la diferencia entre las razones de cambio de radiación respecto a la distancia que es de 0.325 mG/cm del TRC en relación con LCD determina que: el campo electromagnético CEM producido en el monitor de computadoras personales PC´s es mucho mayor que el campo presente en el ambiente o generado por una pantalla LCD de una Lap Top.

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Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__

Radiación EM vs Distancia 5 LCD TRC

Radiación EM [mG]

4

0.35 mG/cm 3

2

1 0.025 mG/cm 0 15

30

45

60

Distancia [cm] Figura 4.7 Radiación del campo electromagnético CEM [mG] respecto a las diferentes distancias entre pantalla y usuario.

De una manera concreta se puede afirmar que la diferencia de radiación electromagnética que genera el monitor de TRC de las computadoras personales (PC´s) a los 30 cm y que es de 4 mG, con respecto a la pantalla de LCD de las Lap Top que es de 0.3 mG, provoca un incremento de la temperatura del ojo, debido al efecto térmico que produce la absorción de dicha energía electromagnética de baja frecuencia a una razón de 13.4 mºC/min en el monitor de TRC contra 10.1 mºC/min de la pantalla LCD. La

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Capítulo 4 ________________________________________________Resultados__ consecuencia directa de ese efecto térmico se refleja en el aumento del nivel de pigmentación en el ojo respecto al tiempo, a una razón de 0.031 [u.a./min] por el uso del monitor de TRC frente a 0.0198 [u.a./min] al utilizar una pantalla LCD.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo

5

- Conclusiones -

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Capítulo 5 ____________________________________________ Conclusiones ___ 5.1 Introducción. Este capítulo expresa las experiencias y conclusiones de la investigación, que sirven para ver el alcance, los retos y las proyecciones que se tendrán en el futuro; se abordarán en cinco rubros: conclusiones generales, “La muestra”, la pigmentación ocular, la temperatura ocular, conclusión específica y finalmente investigaciones futuras.

5.2 Conclusiones generales. Esta tesis representó un reto muy grande pues el estudio en campo fue complicado, debido a que se trabajó con personas; cada una con un universo de pensamientos distinto, pero muy formativo por la calidez humana. Cada vez es más interesante el estudio de las radiaciones generadas por los monitores de PC´s pues pasarán más de 5 años, para que se sustituyan por pantallas LCD y Plasma en su totalidad. No todo está dicho ni investigado, por lo cual primero debemos fomentar una conciencia de cultura preventiva contra el impacto de las radiaciones electromagnéticas que por el uso de la tecnología, el ser humano está teniendo y segundo conocer los efectos nocivos que producen para que surta efecto el modelo de la prevención. Queda claro que debemos conocer, estudiar e investigar más sobre este tema, para lograr el beneficio de la tecnología en un ambiente seguro.

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Capítulo 5 ____________________________________________ Conclusiones ___ 5.3 “La muestra”. Con base en la información obtenida por la encuesta “El uso de PC´s aplicada a 100 alumnos de diferentes licenciaturas y especialidades antes de aplicarles la pruebas de pigmentación y temperatura oculares, se confirma que toda la muestra hace uso de las computadoras y que permanece frente a un monitor 1, 2, 4 hasta 8 horas, dependiendo de su actividad. 70 usuarios notificaron que al menos un síntoma ocular presentan al trabajar con la PC, siendo la resequedad, sensación de arenilla y ardor los más padecidos, mientras que 30 no mencionaron síntoma alguno. De la muestra total, 26 encuestados utilizan lentes (CL) para trabajar en la PC e indicaron que aún así presentan síntomas.

5.4 Pigmentación Ocular. Una vez analizado y procesado digitalmente cada fotograma (imágenes RGB) y en base a los resultados obtenidos, se confirma que la pigmentación en el ojo de los usuarios al utilizar el monitor con TRC es mucho mayor que cuando se usa pantalla LCD. El aumento de la pigmentación se debe a la combinación de dos factores de manera directa: primero, a la radiación LF, VLF y ELF que genera el monitor de PC y segundo, al tiempo en que se permanece trabajado en el equipo.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Capítulo 5 ____________________________________________ Conclusiones ___ 5.5 Temperatura Ocular Respecto a la temperatura del ojo de los usuarios de PC´s se destaca y afirma que existe un incremento considerable al estar usando monitor de TRC pues la presencia de las radiaciones electromagnéticas que genera esta pantalla, producen un efecto térmico adicional en la esclerótica (parte blanca del ojo) del usuario y es diferente al estar trabajando con pantalla LCD pues es equivalente a estar leyendo un libro, y como no hay campos electromagnéticos radiados, el ojo experimenta un calentamiento natural debido a esa actividad.

5.6 Conclusión específica. Con base en los resultados mostrados, se concluye que bajo las mismas condiciones de operación y ergonomía, las computadoras personales causan una mayor pigmentación en los ojos de los usuarios con respecto a la pigmentación que generan las pantallas LCD, debido a la mayor radiación electromagnética de baja frecuencia que producen. Esta radiación electromagnética provoca un calentamiento adicional en el ojo y es causante de esa mayor pigmentación. Con esto se afirma que la presencia

de campos electromagnéticos de baja

frecuencia radiados por los monitores de TRC, originan un incremento de la pigmentación en el ojo de los usuarios de PC´s.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Congresos y Publicaciones Estudios derivados de la obtención de pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a exposición a las radiaciones LF, VLF y ELF, se han presentado en dos foros:

•

XI Simposio Estatal de Investigación y Desarrollo Tecnológico, Aguascalientes, Ags. Septiembre de 2004

•

IV Congreso Internacional Sobre Investigación en Ingeniería Eléctrica y Electrónica (CIIIEE), Aguascalientes, Ags. Noviembre de 2004.

y se expondrá ésta tesis el 9 de noviembre del presente en el V Congreso Internacional Sobre Investigación en Ingeniería Eléctrica y Electrónica (VCIIIEE), Aguascalientes, Ags. Noviembre de 2006.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

Investigaciones futuras Un fenómeno que se observó durante la toma de muestras del ojo de los usuarios para obtener la pigmentación y la temperatura ocular es que el parpadeo disminuye significativamente al hacer uso de las PC´s (entre 11 y 12 seg.) y que en condiciones normales esto fue cuando se aplicó la encuesta, el parpadeo fue cada 6 segundos aproximadamente, lo cual es interesante para continuar con la investigación. Debido a que sólo el alcance de esta tesis fue la obtención del nivel de pigmentación ocular en los usuarios de PC´s debido a exposición a las radiaciones LF, VLF y ELF en unidades adimensionales [u.a], faltan tres trabajos futuros, primeramente establecer niveles de pigmentación estandarizados para desarrollar sistemas de prevención que ayuden a la salud visual, el segundo el estudio del tiempo de parpadeo (eyeblinks) y un tercero el tiempo de ruptura de la lágrima BUT (Break Up Time) en los usuarios de PC´s. Por lo cual la presente tesis servirá como base y fundamento de desarrollo de los mismos.

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.: SÓLO PARA CONSULTA :.

___________________________________________________ Glosario __ Leucocitos: Glóbulo blanco de la sangre y de la linfa, que asegura la defensa contra los microbios. (Cada milímetro cúbico de sangre contiene 5,000 a 8,000 leucocitos, de los que un 65% son polinucleares y un 35% mononucleares). LF (Low Frequency), Baja frecuencia. Lípido: Sustancia orgánica llamada comúnmente grasa, insoluble en agua, soluble en benceno y éter, y formado de ácidos grasos de otros cuerpos. Luxómetro: Instrumento de medición de la intensidad luminosa: Lux (lx) o Pies- candela (Fc). Menisco: Superficie cóncava o convexa de un líquido en un tubo estrecho. Mucina: Sustancia espesa y viscosa; principal contribuyente orgánico del moco. Psicógeno: Se dice del fenómeno, elemento, etc., cuyo origen se encuentra en el funcionamiento mental. VDT (Virtual Display Terminal), monitor de computadora. VLF (Very Low Frequency), Muy baja frecuencia (3-300 kHz).

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Anexo 1: “El uso de PC´s”

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A. 1.1

Encuesta: El uso de PC´s

Nombre (Opcional):__________________________________

Fecha: ___________

Por favor, marque con una cruz la opción correcta: Hombre: Edad:

Mujer: Menos de 25 años

25- 45 años

Más de 45 años

1) ¿Es usuario de lentes de contacto o armazón? No

Si, lentes de contacto rígidos

Sí, lentes de contacto blandos

Sí, lentes de armazón: 2) ¿Sufre alguno de los siguientes síntomas oculares? Resequedad:

Picor:

Sensación de arenilla:

Ardor:

Dolor:

No:

3) Indique el medicamento que esta tomando actualmente. Antihistamínicos (gotas o pastillas): Tranquilizantes:

Diuréticos: Ninguno:

4) ¿Cuántas horas utiliza la PC en un día de trabajo? 1-2 Hrs.

2- 4 Hrs.

4-8 Hrs.

Más de 8 Hrs.

5) ¿Utiliza lentes para trabajar frente al monitor? Si

No

6) ¿Presenta alguno de los siguientes síntomas oculares al estar utilizando la PC? Picor:

Resequedad:

Sensación de calor:

Sensación de arenilla:

Ardor:

Lagrimeo:

Ninguno:

7) ¿Utiliza filtro (Pantalla) en el monitor en el que trabaja? Si

No

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8) ¿Y conecta el cable que trae dicho filtro, al chasis del CPU? Si

No

9) ¿Qué tipo de iluminación (luz) utiliza cuando trabaja con la PC? Fría (Barras):

Incandescente (Foco):

Luz de Día:

Sin luz:

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Anexo 2: Códigos Fuente

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A.2.1 Filtro para obtener las componentes Rojo, Verde y Azul de una imagen en MatLab. % Maestría en Ciencias en Ingenieria Electrica % Armando Alejandro Huizar Gonzalez

%ANALISYS PROGRAM% Aplica y obtiene filtros RGB de una imagen %I=double(imread(dirección de imagen))/256; r=J(:,:,1); % Obtiene el canal ROJO de la imagen g=J(:,:,2); % Obtiene el canal VERDE de la imagen b=J(:,:,3); % Obtiene el canal AZUL de la imagen P=mean(r); % Calcula el promedio de ROJO en la imagen P1=mean(g); % Calcula el promedio de VERDE en la imagen P2=mean(b); % Calcula el promedio de AZUL en la imagen intP=trapz(P); %Encuentra el area bajo la curva-Integral definidaintP1=trapz(P1); %Encuentra el area bajo la curva-Integral definidaintP2=trapz(P2); %Encuentra el area bajo la curva-Integral definidasubplot(2,2,1),plot(P),title('Imagen original'); subplot(2,2,2),plot(intP),title('Area bajo la curva (Nivel Rojo)'); subplot(2,2,3),plot(intP1),title('Area bajo la curva (Nivel Verde)'); subplot(2,2,4),plot(intP2),title('Area bajo la curva (Nivel Azul)'); whos % Muestra el tamaño de las matrices involucradas en el analisis. clear all % Limpia todas las variables

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A.2.2 Código Fuente para obtener la pigmentación ROJO en la esclerótica en MatLab. % Maestria en Ciencias en Ingenieria Electrica % Armando Alejandro Huizar Gonzalez

%ANALISYS PROGRAM% Programa que obtiene la pigmentacion ROJO en la esclerotica % del ojo de los usuarios de PCs.

%I=double(imread('C:\matlab7\work\alx.bmp'))/256; r=J(:,:,1); % Obtiene el canal ROJO de la imagen P=mean(r); % Calcula el promedio de ROJO en la imagen intP=trapz(P); %Encuentra el área bajo la curva-Integral definida%dif=imabsdiff(P,P1); %subplot(2,2,1),imshow(I),title('Imagen original'); %subplot(2,2,2),imshow(r),title('Canal Rojo'); subplot(2,2,1),plot(P),title('Pigmentación'); subplot(2,2,2),plot(intP),title('Area bajo la curva (Nivel)'); whos % Muestra el tamaño de las matrices involucradas en el análisis. clear all % Limpia todas las variables

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