JP2002526949A - 比吸収率を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 平均的な人間の組織の電気的性質を持ち、得られたプローブ信号が、１グラムまたは１０グラムについて平均したＳＡＲ値に比例するように、表面から指定の距離のところに、ダイポール・プローブを含む、均質な固体の球形の人体模型４からなる電磁場発生デバイス８により比吸収率ＳＡＲを測定するための装置。特に、携帯型セルラー電話のような、測定を行っているデバイス８は、人体模型の表面上を移動し、制限値に関連する最大ＳＡＲが装置６上に表示されるまで回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 近代工業社会においては、電磁場を発生するために多くのデバイスが使用され
ている。国内および国際規格および法令は、人間の健康を保護するために、超え
てはならない上記電磁場の最大制限値を規定している。高周波の分野で、電磁場
による被曝量を測定するために使用される基本的測定変数は、比吸収率ＳＡＲで
あり、このＳＡＲは、組織に吸収される質量単位当りのエネルギーを示す。例え
ば、携帯型セルラー電話を使用する場合のように、身体に近い電磁場による被曝
の場合には、ＳＡＲの制限値は、１グラムまたは１０グラムの組織についての平
均した人体内の最大吸収に関連する。人のＳＡＲの分布は、数学的シミュレーシ
ョン計算によっても測定することができるし、または人体模型での電界プローブ
による測定によっても測定することができる。計算による測定の主な利点は、個
々の電磁場発生デバイスの間のバラツキおよび変動を確認することができ、その
確認が簡単で信頼できることである。

【０００２】 （従来技術） ＳＡＲ値は、生体組織で直接測定することはできないので、状態をできるだけ
リアルに反映する人体または頭部のような人体の一部の生体模型が使用される。
１９９５年８月発行の「伝達技術に関するＩＥＥＥの議事録」４４巻、３号の３
９０〜４０３ページ掲載の、Ｑ．バルザノ（Ｂａｌｚａｎｏ）、Ｏ．ガレイ（Ｇ
ａｒａｙ）およびＴ．Ｊ．マニング（Ｍａｎｎｉｎｇ）の「携帯型セルラー電話
のシミュレートしたユーザの電磁エネルギー被曝」が、携帯型セルラー電話によ
り、頭部で発生するＳＡＲ値を測定するために、現在よく使用される測定機構に
ついて記載している。この論文においては、測定を行っている携帯型セルラー電
話は、人体の頭部をシミュレートしている人体模型の外部に取り付けられている
。人体模型は、組織をシミュレートしている液体で満たされている薄いプラスチ
ックのシェルからなる。電界プローブは、コンピュータにより制御されている工
業用ロボットにより、上記液体内を移動する。上記コンピュータは、人体模型の
三次元格子ネットワークの電界強度またはＳＡＲ値を記録し、個々の数値から、
１グラムまたは１０グラムの組織について平均した制限値に関連するＳＡＲ値を
計算する。明らかないくつかの利点を持ってはいるが、上記測定機構は、組織的
な連続展開による側面からの測定に関する種々の欠点を持つ。すなわち、 ａ）三次元制御を含む工業用ロボットを使用するために、投資コストおよび運
用コストが高い。 ｂ）携帯型セルラー電話による、一ヶ所での測定のために必要な時間が、３０
分またはそれ以上掛かる。通常、最もＳＡＲ値が高い、状態の最も悪い部分を確
認するには、数回測定を行わなければならない。 ｃ）人体模型の内部でプローブを移動させるには、人体模型を液体で満たさな
ければならない。時間が経つと液体は蒸発し、その電気的性質が変化するので、
液体のパラメータを絶えずモニタしなければならない。

【０００３】 （本発明の目的および解決方法） 本発明の目的は、電磁高周波フィールドを発生するデバイスの能力をチェック
する際の、既知の測定機構の欠点を克服することである。 ａ）本発明の測定装置においては、電界プローブは、人体模型内で移動しない
で、好適には、表面より５〜９ミリ下の指定の固定点に位置する。従って、機械
的な移動、制御および評価を行う必要がない。その代わりに、測定を行っている
デバイス（携帯型セルラー電話のような）は、手動または簡単な移動機構により
、人体模型の外表面を移動する。また、手動による影響を測定することもできる
。 ｂ）非導電プラスチック製の簡単な機械的補助デバイスを、（例えば、規格が
規定しているような）位置に設定するのに使用することができる。目標を定め操
作することにより、僅かな努力とほんの短い時間で、表示された特定の吸収率が
最も高い場所を確実に知ることができる。 ｃ）１９９３年１月発行の、「マイクロ波理論および技術に関するＩＥＥＥ議
事録」４１巻、１号の１３６〜１４０ページ掲載の、小林他の「セラミック製の
液体を含まない人体模型と、ＳＡＲへのその応用」には、人体組織の電気的性質
をシミュレートするために、固体材料も使用することができることが記載されて
いる。以下に説明するように、組織パラメータへを正確に追従することは、本発
明の装置の測定精度にとってはそんなに重要ではない。固体の人体模型は毒性を
持たず、簡単に使用することができ、時間が経過してもその特性は変化しない。 ｄ）プローブは、不完全な人体模型の固定位置に位置しているので、検出信号
を入手するために必要な努力および費用は、液体を含む人体模型の時に使用しな
ければならない非常に複雑なプローブと比較すると、かなり少なくてすむ。プロ
ーブ信号は、簡単な電子回路により増幅するだけでよいし、また時間平均値を形
成する表示装置に供給される。

【０００４】 （発明の説明） 種々の略図を参照しながら、本発明の測定装置の構造について説明する。 図１に示すように、本発明の測定装置は、直径が１８０〜２００ミリの球形部
材４からなる。この球形の材料は、一定の、（例えば、９００ＭＨｚでのいくつ
かの数値、比誘電率＝４２、比導電率＝０．９Ｓ／ｍのような）人体組織のほぼ
平均的な電気的性質を持つ。球形部材は、非導電材料でできているスタンド５に
より支持されている。１グラムについて平均したＳＡＲ値を測定するために、全
長約８ミリのダイポール・プローブ１が、球形部材の表面から５ミリ下に設置さ
れている。１０グラムについてのＳＡＲ値を測定するために、球形部材の表面か
らプローブまでの距離は、約９ミリでなければならない。ダイポール・プローブ
から受信した高周波信号は、検出装置のダイオードにより整流され、低域および
高抵抗ライン３を通して、球形部材の中心の評価エレクトニクス２に送られる。
評価エレクトニクスは、測定したローカルＳＡＲ値に比例するＤＣ電圧を発生し
、上記ＤＣ電圧は、ライン７を通して、アナログおよびデジタル表示装置６に送
られる。評価エレクトニクスの電源は、球形部材または外側に設置することがで
きる。携帯型セルラー電話であってもよい、測定を行っているデバイス８は、球
形部材の表面を移動し、１グラムまたは１０グラムについて平均したＳＡＲ値を
表示装置上で直接読み取ることができる。従って、とりわけ、最高表示を持つ位
置を非常に簡単に確実に発見することができる。

【０００５】 不完全な人体模型の球形部材においては、その内部の関連被曝位置における、
表面近くの電界強度の分極が、表面にほぼ平行であるので、適当に配置されたダ
イポール・アームを持つダイポール・プローブを一つ使用するだけで充分である
。試験中のデバイスを回転させることによって、最初に、最大の読みとの分極の
整合を決定することができる。デバイス・アンテナの分極の整合により、影響を
受けないようにするために、相互に垂直であり、それぞれ表面に平行な二つのダ
イポールを設置することができる。上記ダイポールからの信号は、評価エレクト
ニクスで加算される。

【０００６】 人体模型の材料が大きな遮蔽効果および吸収効果を持っているので、図２に示
すように、測定装置は、単に半球形部材４ａだけからなる。比吸収率の絶対値で
、規格に適合する情報を供給しなければならない場合には、測定装置を使用前に
校正しなければならない。図３は、簡単で信頼できる校正を行うための方法であ
る。全長が波長の半分の送信ダイポール９が、表面上の１０〜５０ミリの距離の
ところに設置されていて、指定電力の供給を受ける。それにより表示された読み
は、同じ幾何学的構成と、同じ送信電力のシミュレーション計算により決定した
読みと比較される。時間における差分方法、有限要素法、またはモーメント方法
を使用するシミュレーション計算は、上記の簡単な幾何学的形状の場合には、確
認することができ、また信頼することができる結果を与えるので、装置全体の上
記校正の場合には、（例えば、材料の電気的パラメータおよびプローブの位置に
関する）人体模型の球形部材の製造の際の不正確さによる種々のエラーの影響を
補償することができる。装置の表示を簡単に読み取ることができるようにするた
めに、できれば、必要な校正要素を評価エレクトニクスに内蔵させることが好ま
しい。

【０００７】 規格に適合する特定の測定を行うには、測定を行っている携帯型セルラー電話
の指定の位置に設置しなければならない。上記位置を再現できるように設定する
には、非導電プラスチック製の補助デバイス１０を、例えば、図４に示すように
、取り付けることができる。補助装置は、適当なマーキングを備えていて、複数
の軸を移動することができるものでなければならない。

【０００８】 本発明の測定装置により測定したＳＡＲ値と、人体の実際のＳＡＲ値とを比較
できるようにするためには、下記の考慮事項に留意しなければならない。 ・詳細なシミュレーション測定で実証するように、同じ携帯型セルラー電話によ
り、異なる人間の頭部で測定したＳＡＲ値は、いくぶん変動するが、この変動は
個々の頭部の外形、異なる等質でない組織の分布、および相互に異なる組織のパ
ラメータによるものである。従って、携帯型セルラー電話に割り当てることがで
きるＳＡＲ値は、一つではない。 ・シミュレーション計算も測定も、等質の頭部のモデルの比誘電率および導電率
を適当に選択した場合には、携帯型セルラー電話により、近いフィールドで発生
した、１グラムまたは１０グラムについて平均したＳＡＲ値は、不均質な頭部モ
デルのＳＡＲ値より高いか、または等しい。それ故、均質のモデルを使って測定
したＳＡＲ値は、個人的保護に対する最大平均制限に基づく安全の範囲内にある
。 ・等質の人体模型の場合には、電磁吸収は、表面の輪郭または曲率半径により異
なる。近接被曝の場合には、１グラムまたは１０グラムについて平均した、最大
ローカルＳＡＲ値は、波長の１／４以上の曲率半径に対して非常に僅かしか上昇
しない。従って、直径１８０〜２００ミリの球形は、人間の頭部の関連曲率半径
を非常によく示し、低すぎるのではなく、高すぎるＳＡＲ値を供給する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の測定装置の簡単な断面図である。

【図２】 半球形の人体模型を含むもう一つの例示としての実施形態である。

【図３】 本発明の測定装置の校正を説明するための図面である。

【図４】 携帯型セルラー電話の指定の位置決めを行うための補助デバイスの実施形態で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロップナウ，トーマス ドイツ国．デー−64354 ラインハイム， ゲルハルド−ハウプトマン−シュトラーセ ９ Ｆターム(参考） 5K042 AA06 BA13 JA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好適には、携帯型セルラー電話であることが好ましい電磁場
   発生デバイスにより、頭部の人体模型での比吸収率を測定するための装置であっ
   て、平均した人間の組織の電気的性質を持つ固体材料の等質の球形人体模型に電
   磁場発生デバイスが接近した時、指定の質量について平均した非吸収率ＳＡＲを
   特別に校正された表示装置上で、直接読み取ることができるように、対応する評
   価エレクトニクスを含む電気的フィールド・プローブが埋設されていることを特
   徴とする装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の比吸収率を測定するための装置において、
   前記人体模型が、半球形のような球形セクションからなることを特徴とする装置
   。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の比吸収率を測定するための装置において、
   非導電プラスチックの補助デバイスを使用して、前記補助デバイスが、外側から
   前記人体模型上に設置され、電磁場発生デバイスの指定の位置を再現できるよう
   に設定することができることを特徴とする装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の比吸収率を測定するための装置において、
   前記電界プローブが、一つの電気的ダイポール、または相互に直角に設置された
   二つのダイポールからなることを特徴とする装置。