JP2670359B2 - 生体ファントム - Google Patents
生体ファントムInfo
- Publication number
- JP2670359B2 JP2670359B2 JP1209845A JP20984589A JP2670359B2 JP 2670359 B2 JP2670359 B2 JP 2670359B2 JP 1209845 A JP1209845 A JP 1209845A JP 20984589 A JP20984589 A JP 20984589A JP 2670359 B2 JP2670359 B2 JP 2670359B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phantom
- electromagnetic wave
- living body
- heat
- heat insulating
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
- G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
- G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
- G01R29/0857—Dosimetry, i.e. measuring the time integral of radiation intensity; Level warning devices for personal safety use
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、生体に電磁界を印加した場合の吸収電力
を、温度上昇から実験的に求めるための生体ファントム
に関するものである。
を、温度上昇から実験的に求めるための生体ファントム
に関するものである。
「従来の技術」 生体に電磁界が印加されたときの生体内の吸収電力を
推定する方法として、生体を電気的に模擬する材料によ
って作られたファントムに電磁波を照射し、その内部の
温度上昇を測定し、その温度上昇量から単位重量当りの
吸収電力（Specific Absorption Ratio［W/Kg］、以下S
ARという。）を求める方法が知られている。（例えば、
Guy,A.W.:“Analyses of Electromagnetic Fields Indu
ced in Biological Tissues by Thermographic Studies
on Equivalent Phantom Models,IEEE Trans.MTT−19,
2,205−214,Feb.1971.） 生体ファントム内の任意の位置での単位照射時間当た
りの温度上昇ΔＴを測定すれば、その位置でのSARは、
次式（１） SAR＝ｃΔＴ ……式（１） によって推定できる。ただしｃはファントムを構成する
材料の比熱〔J/Kg・Ｋ〕である。
推定する方法として、生体を電気的に模擬する材料によ
って作られたファントムに電磁波を照射し、その内部の
温度上昇を測定し、その温度上昇量から単位重量当りの
吸収電力（Specific Absorption Ratio［W/Kg］、以下S
ARという。）を求める方法が知られている。（例えば、
Guy,A.W.:“Analyses of Electromagnetic Fields Indu
ced in Biological Tissues by Thermographic Studies
on Equivalent Phantom Models,IEEE Trans.MTT−19,
2,205−214,Feb.1971.） 生体ファントム内の任意の位置での単位照射時間当た
りの温度上昇ΔＴを測定すれば、その位置でのSARは、
次式（１） SAR＝ｃΔＴ ……式（１） によって推定できる。ただしｃはファントムを構成する
材料の比熱〔J/Kg・Ｋ〕である。
SARがファントム内の位置によって大きく異なる場合
には、電磁波の照射時間あるいは照射終了から温度測定
までの時間が長すぎると、熱伝導によって温度分布が平
滑化されてしまうので、これらの時間は十分短くする。
には、電磁波の照射時間あるいは照射終了から温度測定
までの時間が長すぎると、熱伝導によって温度分布が平
滑化されてしまうので、これらの時間は十分短くする。
そしてファントムに電磁波を照射したときの温度上昇
を測定する方法として、次の二つの方法が知られてい
る。一つは、ファントム内に温度センサを埋め込んで、
直接にある点の温度を測定する方法であり、他の一つ
は、ファントムを適当な断面で切り離せるようにしてお
き、適当な時間電磁波を照射した後、該断面上の温度分
布を赤外線サーモグラフィによって測定する方法であ
る。
を測定する方法として、次の二つの方法が知られてい
る。一つは、ファントム内に温度センサを埋め込んで、
直接にある点の温度を測定する方法であり、他の一つ
は、ファントムを適当な断面で切り離せるようにしてお
き、適当な時間電磁波を照射した後、該断面上の温度分
布を赤外線サーモグラフィによって測定する方法であ
る。
生体ファントム自体の構成法としては、生体の電気的
特性を模擬する材料自体を所望の形状に成形するか、あ
るいはGFRP（ガラス繊維強化プラスチック）などの材料
で作られた電磁波を透過する薄い外殻の中に、生体の電
気的特性を模擬する材料を充填する方法がある。この生
体の電気的特性を模擬する材料は、筋肉、脳組織、内臓
等の高含水組織を模擬するには、例えば、食塩水、ポリ
エチレン粉末、寒天等の混和物などが用いられる。一
方、骨、姉、脂肪等の低含水組織を模擬するには、例え
ばポリエステル樹脂、アセチレンブラック、アルミニウ
ム粉末等の混和物などが用いられる。
特性を模擬する材料自体を所望の形状に成形するか、あ
るいはGFRP（ガラス繊維強化プラスチック）などの材料
で作られた電磁波を透過する薄い外殻の中に、生体の電
気的特性を模擬する材料を充填する方法がある。この生
体の電気的特性を模擬する材料は、筋肉、脳組織、内臓
等の高含水組織を模擬するには、例えば、食塩水、ポリ
エチレン粉末、寒天等の混和物などが用いられる。一
方、骨、姉、脂肪等の低含水組織を模擬するには、例え
ばポリエステル樹脂、アセチレンブラック、アルミニウ
ム粉末等の混和物などが用いられる。
そして、上述のような各材料を用い、生体の電気的特
性を模擬するように構成された生体ファントム（ファン
トム本体１）のSARを推定するには、第４図に示すよう
に、このファントム本体１に電磁波２を電磁波源３から
一定時間照射し、ファントム本体１の温度上昇を測定す
る。
性を模擬するように構成された生体ファントム（ファン
トム本体１）のSARを推定するには、第４図に示すよう
に、このファントム本体１に電磁波２を電磁波源３から
一定時間照射し、ファントム本体１の温度上昇を測定す
る。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、このような従来の生体ファントムで
は、電磁波の照射によって、ファントム内部が温度上昇
している時間内に、同時に表面からの熱放射が起こるた
め、ファントム表面付近の温度が低下し、その場所での
推定されるSARが小さくなってしまう問題があった。
は、電磁波の照射によって、ファントム内部が温度上昇
している時間内に、同時に表面からの熱放射が起こるた
め、ファントム表面付近の温度が低下し、その場所での
推定されるSARが小さくなってしまう問題があった。
また、ファントム近傍に別の発熱体があると、それか
らの輻射熱によってファントム表面が温められてしま
い、電磁波の吸収のみによる温度上昇が正確には測定で
きないという問題点もあった。赤外線サーモグラフィに
よる温度測定を行う際には、測定のために十分な温度上
昇を得るため大電力の電磁波を照射することがあるが、
この場合にはアンテナ自体の温度が上昇するため、アン
テナをファントムの近傍に置くとこの問題は特に生じ易
い。
らの輻射熱によってファントム表面が温められてしま
い、電磁波の吸収のみによる温度上昇が正確には測定で
きないという問題点もあった。赤外線サーモグラフィに
よる温度測定を行う際には、測定のために十分な温度上
昇を得るため大電力の電磁波を照射することがあるが、
この場合にはアンテナ自体の温度が上昇するため、アン
テナをファントムの近傍に置くとこの問題は特に生じ易
い。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電磁
波のみによる吸収に基づく温度上昇を正確に測定するこ
とのできる生体ファントムの提供を目的としている。
波のみによる吸収に基づく温度上昇を正確に測定するこ
とのできる生体ファントムの提供を目的としている。
「課題を解決するための手段」 上記の課題を解決するための手段として、本発明で
は、生体組織の電気的特性を模擬する材料、もしくは該
材料とそれを保持する外殻とからなるファントム本体の
外側を、電磁波透過係数が0.9以上の断熱材で被覆した
構成とした。
は、生体組織の電気的特性を模擬する材料、もしくは該
材料とそれを保持する外殻とからなるファントム本体の
外側を、電磁波透過係数が0.9以上の断熱材で被覆した
構成とした。
「作用」 このように、ファントム本体の外側を電磁波透過係数
の高い断熱材で被覆することにより、電磁波はほとんど
減衰することなくファントム内部に伝わり、かつ電磁波
の吸収によってファントム内部が温度上昇している時間
内に同時に起こる表面からの熱放散を抑制することがで
きる。またファントム近傍に大電力を供給するアンテナ
等の発熱体があって、それからの熱輻射によってファン
トム表面が電磁波の吸収以外による加温を被る可能性が
ある場合にも、そのような加温を抑制することができ
る。
の高い断熱材で被覆することにより、電磁波はほとんど
減衰することなくファントム内部に伝わり、かつ電磁波
の吸収によってファントム内部が温度上昇している時間
内に同時に起こる表面からの熱放散を抑制することがで
きる。またファントム近傍に大電力を供給するアンテナ
等の発熱体があって、それからの熱輻射によってファン
トム表面が電磁波の吸収以外による加温を被る可能性が
ある場合にも、そのような加温を抑制することができ
る。
「実施例」 以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図は、この発明の一実施例を示す図であって、こ
の実施例は、例えば人体頭部を模擬するための球形のフ
ァントムを例にとっている。
の実施例は、例えば人体頭部を模擬するための球形のフ
ァントムを例にとっている。
この図において、符号１はファントム本体、４は断熱
材、５は主体ファントムである。この生体ファントム５
は、ファントム本体１の外側を、断熱材４で被覆して構
成されている。
材、５は主体ファントムである。この生体ファントム５
は、ファントム本体１の外側を、断熱材４で被覆して構
成されている。
このファントム本体１は、生体組織の電気的特性を模
擬する材料、もしくはこの材料とそれを保持する外殻と
から構成されている。
擬する材料、もしくはこの材料とそれを保持する外殻と
から構成されている。
上記断熱材４は、電磁波透過係数が0.9以上であり、
またファントム本体１表面が電磁波の吸収によって発熱
しても表面からの熱放射による冷却が殆ど起こらない断
熱性を備えた材料が使用されている。このような断熱材
４としては、発泡樹脂が好適である。例えばポリウレタ
ンやポリスチロール製の発泡体が考えられる。これらは
樹脂の材質自体に電磁波透過性があり、発泡内部の空気
により断熱性を実現できるからである。このような断熱
材を1cm以上の厚さでファントム本体１に付すると、断
熱性が良好に得られ効果的である。またこの断熱材４
は、電磁波透過係数が0.9以上であり、照射される電磁
波エネルギーのうち少なくとも81％以上のエネルギーを
透過させるので、電磁波源３から照射される電磁波エネ
ルギーを減衰させることなくファントム本体１に伝え
る。一方、断熱材４の材料に電磁波透過係数が0.9以下
の材料を使用すると、断熱材による電磁波の吸収量が大
きくなり、透過する電磁波エネルギーの減衰などの不都
合を生じる。また輻射熱を反射させるためアルミニウム
などを蒸着させた材料は、照射される電磁波を反射して
しまうので適さない。
またファントム本体１表面が電磁波の吸収によって発熱
しても表面からの熱放射による冷却が殆ど起こらない断
熱性を備えた材料が使用されている。このような断熱材
４としては、発泡樹脂が好適である。例えばポリウレタ
ンやポリスチロール製の発泡体が考えられる。これらは
樹脂の材質自体に電磁波透過性があり、発泡内部の空気
により断熱性を実現できるからである。このような断熱
材を1cm以上の厚さでファントム本体１に付すると、断
熱性が良好に得られ効果的である。またこの断熱材４
は、電磁波透過係数が0.9以上であり、照射される電磁
波エネルギーのうち少なくとも81％以上のエネルギーを
透過させるので、電磁波源３から照射される電磁波エネ
ルギーを減衰させることなくファントム本体１に伝え
る。一方、断熱材４の材料に電磁波透過係数が0.9以下
の材料を使用すると、断熱材による電磁波の吸収量が大
きくなり、透過する電磁波エネルギーの減衰などの不都
合を生じる。また輻射熱を反射させるためアルミニウム
などを蒸着させた材料は、照射される電磁波を反射して
しまうので適さない。
またこの断熱材４は、サーモグラフィによって温度分
布を測定したい断面が、容易に開披できるように、予め
開披用割れ目を形成しておく必要がある。
布を測定したい断面が、容易に開披できるように、予め
開披用割れ目を形成しておく必要がある。
このように、生体組織の電気的特性を模擬する材料、
もしくはこの材料とそれを保持する外殻とから構成した
ファントム本体１の外側を、電磁波透過係数が高い断熱
材４で被覆して生体ファントム５を構成することによ
り、ファントム本体１が、電磁波２の吸収によって発熱
しても、ファントム本体１表面からの熱放射による表面
からの冷却が無く、したがって式（１）によるSARの推
定値が正確に求められる。
もしくはこの材料とそれを保持する外殻とから構成した
ファントム本体１の外側を、電磁波透過係数が高い断熱
材４で被覆して生体ファントム５を構成することによ
り、ファントム本体１が、電磁波２の吸収によって発熱
しても、ファントム本体１表面からの熱放射による表面
からの冷却が無く、したがって式（１）によるSARの推
定値が正確に求められる。
第２図（ａ）は、上述したような球形の生体ファント
ムに電磁波２を照射したときの、球中心を通る軸線上の
SAR分布の理論値６を一例として示す。第２図（ｂ）は
同じ軸上でのSAR推定分布として、第４図に示す従来技
術の生体ファントムによって推定されたSAR分布７を破
線で、第１図に示す本発明に係わる生体ファントム５に
よって推定されたSAR分布８を実線で示し、両者を比較
したものである。前者（破線）の分布７は、表面付近で
の推定値が理論値６と大きく異なるのに対し、後者（実
線）の分布８は、表面付近でも理論値６に近い推定値と
なる。
ムに電磁波２を照射したときの、球中心を通る軸線上の
SAR分布の理論値６を一例として示す。第２図（ｂ）は
同じ軸上でのSAR推定分布として、第４図に示す従来技
術の生体ファントムによって推定されたSAR分布７を破
線で、第１図に示す本発明に係わる生体ファントム５に
よって推定されたSAR分布８を実線で示し、両者を比較
したものである。前者（破線）の分布７は、表面付近で
の推定値が理論値６と大きく異なるのに対し、後者（実
線）の分布８は、表面付近でも理論値６に近い推定値と
なる。
また、SAR推定値の計測に際して、生体ファントム５
の近傍に他の発熱源がある場合にも、断熱材４の断熱効
果によって、電磁波の吸収以外の熱吸収によるSAR測定
誤差を小さくすることができる。
の近傍に他の発熱源がある場合にも、断熱材４の断熱効
果によって、電磁波の吸収以外の熱吸収によるSAR測定
誤差を小さくすることができる。
第３図は、この発明の他の実施例を示す図である。こ
の実施例による生体ファントム5aは、人体全身を模擬す
るものであって、人体組織の電気的特性を模擬する材
料、もしくはこの材料とそれを保持する外殻からなるフ
ァントム本体1aの外側を、電磁波透過係数が0.9以上の
被覆材4aで被覆して構成されている。人体組織の電気的
特性を模擬する材料としては、筋肉、脳組織、内臓等の
高含水組織を模擬するには、例えば、食塩水、ポリエチ
レン粉末、寒天等の混和物などが用いられる。一方、
骨、姉、脂肪等の低含水組織を模擬するには、例えばポ
リエステル樹脂、アセチレンブラック、アルミニウム粉
末等の混和物などが用いられる。
の実施例による生体ファントム5aは、人体全身を模擬す
るものであって、人体組織の電気的特性を模擬する材
料、もしくはこの材料とそれを保持する外殻からなるフ
ァントム本体1aの外側を、電磁波透過係数が0.9以上の
被覆材4aで被覆して構成されている。人体組織の電気的
特性を模擬する材料としては、筋肉、脳組織、内臓等の
高含水組織を模擬するには、例えば、食塩水、ポリエチ
レン粉末、寒天等の混和物などが用いられる。一方、
骨、姉、脂肪等の低含水組織を模擬するには、例えばポ
リエステル樹脂、アセチレンブラック、アルミニウム粉
末等の混和物などが用いられる。
この人体全身を模擬する生体ファントム5aは、ファン
トム本体1aの外側を、電磁波透過係数の高い断熱材4aで
被覆したことにより、先の実施例と同様に、精度良くSA
Rを推定することができる。
トム本体1aの外側を、電磁波透過係数の高い断熱材4aで
被覆したことにより、先の実施例と同様に、精度良くSA
Rを推定することができる。
なお、この発明は生体のみならず、電磁波加熱を行う
食品や木材の中の吸収電力分布の測定にも適用可能であ
る。
食品や木材の中の吸収電力分布の測定にも適用可能であ
る。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明は生体組織を模擬するフ
ァントム本体の外側を電磁波透過係数の高い断熱材で被
覆したので、表面からの熱放射によるファントム本体の
表面付近の冷却を抑えることができ、またファントム近
傍に他の発熱源が存在する場合に、電磁波吸収以外の熱
吸収による加温を抑えることができる。したがって、本
発明の生体ファントムによれば、電磁波の吸収に基づく
温度上昇を正確に測定することができ、SARの推定精度
を向上させうるという効果を有する。
ァントム本体の外側を電磁波透過係数の高い断熱材で被
覆したので、表面からの熱放射によるファントム本体の
表面付近の冷却を抑えることができ、またファントム近
傍に他の発熱源が存在する場合に、電磁波吸収以外の熱
吸収による加温を抑えることができる。したがって、本
発明の生体ファントムによれば、電磁波の吸収に基づく
温度上昇を正確に測定することができ、SARの推定精度
を向上させうるという効果を有する。
第１図は、この発明の一実施例として球形の生体ファン
トムを示す概略図、第２図は球形の生体ファントムの中
心を通る軸上のSAR分布の理論値と推定値を示す図、第
３図は、この発明の他の実施例として人体全身を模擬す
る生体ファントムを示す概略図、第４図は、従来の一例
として球形の生体ファントムを示す図である。 1,1a……ファントム本体 ２……電磁波 ３……電磁波源 4,4a……断熱材 5,5a……生体ファントム。
トムを示す概略図、第２図は球形の生体ファントムの中
心を通る軸上のSAR分布の理論値と推定値を示す図、第
３図は、この発明の他の実施例として人体全身を模擬す
る生体ファントムを示す概略図、第４図は、従来の一例
として球形の生体ファントムを示す図である。 1,1a……ファントム本体 ２……電磁波 ３……電磁波源 4,4a……断熱材 5,5a……生体ファントム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野島 俊雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−26567（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】生体組織の電気的特性を模擬する材料、も
しくは該材料とそれを保持する外殻とからなるファント
ム本体を、電磁波透過係数が0.9以上の断熱材で被覆し
たことを特徴とする生体ファントム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209845A JP2670359B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 生体ファントム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209845A JP2670359B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 生体ファントム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373836A JPH0373836A (ja) | 1991-03-28 |
| JP2670359B2 true JP2670359B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=16579574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1209845A Expired - Lifetime JP2670359B2 (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 生体ファントム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2670359B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2630222B2 (ja) * | 1993-09-20 | 1997-07-16 | 日本電気株式会社 | Ｓａｒ測定装置および測定方法 |
| ES2238130B1 (es) * | 2003-02-26 | 2006-11-01 | Jacinto Parga Fernandez | Dispositivo de medicion de las variables que definen las restricciones basicas de exposicion a los campos electromagneticos que abarcan la gama de frecuencias de 0 a 300 ghz. |
| WO2008050749A1 (fr) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Kabushiki Kaisha Fine Rubber Kenkyuusho | Fantôme de corps entier et procédé de fabrication de celui-ci |
| JP5464396B2 (ja) * | 2008-02-15 | 2014-04-09 | 国立大学法人 千葉大学 | ゲル状人体等価電磁ファントム |
| JP5464397B2 (ja) * | 2008-02-15 | 2014-04-09 | 国立大学法人 千葉大学 | 人体等価電磁ファントム |
| FR3039282B1 (fr) * | 2015-07-24 | 2020-12-25 | Univ Rennes | Dispositif pour la dosimetrie electromagnetique et methode associee |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP1209845A patent/JP2670359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0373836A (ja) | 1991-03-28 |
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