無線周波数 (RF) 電磁エネルギーとマイクロ波放射は、産業、商業、医療、研究、および家庭でさまざまな用途に使用されています。 3 ～ 3 x 10 の周波数範囲で8 kHz (つまり 300 GHz) は、ラジオやテレビの放送、通信 (長距離電話、携帯電話、無線通信)、レーダー、誘電体ヒーター、誘導ヒーター、スイッチ付き電源、コンピューター モニターなどの用途を容易に認識します。
高出力 RF 放射は熱エネルギー源であり、火傷、一時的および永続的な生殖の変化、白内障、死など、生体系に対する加熱の既知の影響をすべてもたらします。 広い範囲の無線周波数では、熱受容体が皮膚にあり、これらの電磁界によって引き起こされる身体の深部加熱を容易に感知できないため、熱と熱痛の皮膚知覚は検出に信頼性がありません。 高周波電磁界への曝露によるこれらの健康への悪影響から保護するには、曝露制限が必要です。
職業暴露
誘導加熱
強力な交流磁場を適用することにより、導電性材料は誘導によって加熱することができます 渦電流. このような加熱は、鍛造、焼きなまし、ろう付け、およびはんだ付けに使用されます。 動作周波数範囲は 50/60 から数百万 Hz です。 磁場を生成するコイルの寸法は小さいことが多いため、高レベルの全身ばく露のリスクは小さいです。 ただし、手への暴露は高くなる可能性があります。
誘電加熱
3 ～ 50 MHz の無線周波数エネルギー (主に 13.56、27.12、および 40.68 MHz の周波数) は、さまざまな加熱プロセスのために業界で使用されています。 用途には、プラスチックのシーリングとエンボス加工、接着剤の乾燥、布地と織物の加工、木工、防水シート、プール、ウォーターベッド ライナー、靴、トラベル チェック フォルダーなどの多様な製品の製造が含まれます。
文献 (Hansson Mild 1980; IEEE COMAR 1990a、1990b、1991) で報告された測定値は、多くの場合、電気的および磁気的 漏れ場 これらの RF デバイスの近くでは非常に高くなります。 多くの場合、オペレーターは出産可能年齢 (つまり、18 歳から 40 歳) の女性です。 職業上の状況によっては、漏洩電磁界が広範囲に及ぶことが多く、その結果、オペレーターは全身にばく露します。 多くのデバイスでは、電界および磁界への暴露レベルが既存のすべての RF 安全ガイドラインを超えています。
これらのデバイスは RF エネルギーを非常に多く吸収する可能性があるため、デバイスから発生する漏れ電界を制御することが重要です。 したがって、曝露の問題が存在するかどうかを判断するには、定期的な RF 監視が不可欠になります。
通信システム
通信およびレーダーの分野の作業者は、ほとんどの状況で低レベルの電界強度にのみさらされます。 ただし、FM/TV タワーに登らなければならない作業員の曝露は激しい可能性があり、安全対策が必要です。 ばく露は、インターロックが解除され、ドアが開いている送信機キャビネットの近くでもかなりの量になる可能性があります。
医療被ばく
RF エネルギーの最も初期のアプリケーションの XNUMX つは、短波ジアテルミーでした。 これには通常、シールドされていない電極が使用され、漂遊電界が高くなる可能性があります。
最近では、RF フィールドが静磁場と組み合わせて使用されています。 磁気共鳴画像 （MRI）。 使用される RF エネルギーは低く、フィールドは患者のエンクロージャ内にほぼ完全に含まれているため、オペレーターへの曝露はごくわずかです。
生物学的効果
比吸収率 (SAR、キログラムあたりのワット数で測定) は、線量測定量として広く使用されており、SAR から曝露限界を導き出すことができます。 生体の SAR は、放射線の周波数、強度、偏光、放射線源と身体の構成、反射面と身体のサイズ、形状、および電気特性などの曝露パラメータに依存します。 さらに、体内の SAR 空間分布は非常に不均一です。 不均一なエネルギー蓄積は、不均一な深部本体の加熱をもたらし、内部温度勾配を生成する可能性があります。 10 GHz を超える周波数では、エネルギーは体表面近くに蓄積されます。 最大の SAR は、標準的な被験者では約 70 MHz で発生し、人が RF 接地に接触して立っている場合は約 30 MHz で発生します。 温度と湿度の極端な条件では、1 MHz で 4 ～ 70 W/kg の全身 SAR により、健康な人間の深部体温が 2 時間で約 XNUMX °C 上昇すると予想されます。
RF 加熱は、広く研究されている相互作用メカニズムです。 熱影響は 1 W/kg 未満で観察されていますが、これらの影響に対する温度閾値は一般的に決定されていません。 生物学的影響を評価する際には、時間-温度プロファイルを考慮する必要があります。
生物学的影響は、RF 加熱が適切なメカニズムでも可能性のあるメカニズムでもない場合にも発生します。 これらの影響には、多くの場合、変調された RF フィールドとミリ波が含まれます。 さまざまな仮説が提案されていますが、人間の曝露限界を導き出すのに役立つ情報はまだ得られていません。 相互作用の基本的なメカニズムを理解する必要があります。それぞれの RF フィールドの特徴的な生物物理学的および生物学的相互作用を調査することは現実的ではないためです。
人間と動物の研究では、内部組織が過度に加熱されるため、RF フィールドが有害な生物学的影響を引き起こす可能性があることが示されています。 体の熱センサーは皮膚にあり、体の奥深くで熱を感知することは容易ではありません。 したがって、作業者は、漏れ電磁界の存在にすぐに気付かずに、かなりの量の RF エネルギーを吸収する可能性があります。 レーダー装置、RF ヒーターとシーラー、およびラジオ TV 塔からの RF フィールドにさらされた職員は、さらされた後、しばらくして温かみを感じたという報告があります。
RF 放射が人間に癌を引き起こす可能性があるという証拠はほとんどありません。 それにもかかわらず、ある研究は、それが動物の癌プロモーターとして作用する可能性があることを示唆しています (Szmigielski et al. 1988)。 RF 電磁界に曝露された人員の疫学的研究は数が少なく、一般的に範囲が限られています (Silverman 1990; NCRP 1986; WHO 1981)。 職業被ばく労働者の調査が、旧ソ連と東欧諸国で実施された(Roberts and Michaelson 1985)。 しかし、これらの研究は健康への影響に関して決定的なものではありません。
ヨーロッパの RF シーラー オペレーターに関する人間の評価と疫学的研究 (Kolmodin-Hedman et al. 1988; Bini et al. 1986) は、次の特定の問題が発生する可能性があることを報告しています。
- RF火傷または熱的に高温の表面との接触による火傷
- 手や指のしびれ（感覚異常）; 触覚感度の乱れまたは変化
- 眼への刺激（おそらくビニル含有物質からの煙によるもの）
- オペレーターの足の著しい温度上昇と不快感 (おそらく足から地面への電流の流れによる)。
携帯電話
個人用無線電話の使用が急速に増加しており、これが基地局の数の増加につながっています。 これらは、多くの場合、公共エリアに設置されています。 しかし、これらのステーションからの公衆への曝露は低いです。 システムは通常、アナログまたはデジタル技術を使用して、900 MHz または 1.8 GHz 付近の周波数で動作します。 ハンドセットは小型で低電力の無線送信機で、使用時に頭の近くに保持されます。 アンテナから放射される電力の一部は頭部で吸収されます。 ファントムヘッドでの数値計算と測定は、SAR 値が数 W/kg のオーダーである可能性があることを示しています (詳細は ICNIRP 声明、1996 を参照)。 電磁場の健康被害に対する一般の関心が高まっており、いくつかの研究プログラムがこの問題に取り組んでいます (McKinley et al.、未発表のレポート)。 携帯電話の使用と脳腫瘍に関して、いくつかの疫学研究が進行中です。 これまでのところ、トランスジェニック マウスを 1997 日 1 時間、18 か月間、デジタル移動通信で使用されるのと同様の信号にさらした動物研究 (Repacholi et al. 43) のみが発表されています。 実験終了時までに、101 匹中 22 匹の動物にリンパ腫がみられたのに対し、偽暴露群では 100 匹中 XNUMX 匹でした。 増加は統計的に有意でした (p > 0.001)。 これらの結果は、人間の健康に関連して簡単に解釈することはできず、これに関するさらなる研究が必要です.
基準とガイドライン
いくつかの組織や政府は、RF フィールドへの過度の曝露から保護するための基準とガイドラインを発行しています。 Grandolfo と Hansson Mild (1989) は、世界的な安全基準の見直しを行いました。 ここでの議論は、IRPA (1988) および IEEE 標準 C 95.1 1991 によって発行されたガイドラインにのみ関係します。
RF 曝露制限の完全な根拠は、IRPA (1988) に示されています。 要約すると、IRPA ガイドラインは 4 W/kg の基本的な限界 SAR 値を採用しており、それを超えると、RF エネルギー吸収の結果として健康への悪影響が発生する可能性が高まると考えられています。 このレベル未満の急性曝露による健康への悪影響は観察されていません。 長期暴露の可能性のある結果を考慮して 0.4 の安全係数を組み込むと、XNUMX W/kg が職業暴露の暴露限界を導き出すための基本限界として使用されます。 一般市民向けの制限を導き出すために、さらに XNUMX の安全係数が組み込まれています。
電界強度の導出された曝露限界 (E)、磁場強度 (H) および V/m、A/m、および W/m で指定された電力密度2 それぞれ、図 1 に示されています。 E & H 電磁界は 100 分間にわたって平均化され、瞬間暴露が時間平均値を 200 倍以上超えないようにすることが推奨されます。
図 1. IRPA (1988 年) 電界強度 E、磁界強度 H および電力密度のばく露限界
IEEE によって 95.1 年に設定された標準 C 1991 は、人の全身の平均 SAR で 0.4 W/kg、任意の 8 グラムに伝達されるピーク SAR で 6 W/kg の職業被ばく (管理された環境) の制限値を示しています。組織の 0.08 分以上。 一般公衆 (管理されていない環境) へのばく露に相当する値は、全身 SAR で 1.6 W/kg、ピーク SAR で 100 W/kg です。 身体対接地電流は、管理された環境では 45 mA、管理されていない環境では 1991 mA を超えてはなりません。 (詳細については、IEEE 2 を参照してください。) 導出された制限を図 XNUMX に示します。
図 2. 電界強度 E、磁界強度 H、および電力密度に関する IEEE (1991) の曝露限界
高周波電磁界とマイクロ波の詳細については、たとえば、Elder et al. を参照してください。 1989 年、Greene 1992 年、および Polk と Postow 1986 年。