JP3094975B2 - Sar測定装置 - Google Patents

Sar測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機などの
通信機器から発生する電磁波に人体が曝された際の、電
磁波吸収電力量(SAR)を測定するための測定装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機などの通信機器の急速
な普及に伴い、人体のSAR評価が望まれている。SA
R(Specific Absorption Rat
e)とは、人体が電磁波に曝されたときの吸収電力を単
位質量当たりの値(W/Kg)で表したもので、郵政省
の電気通信技術審議会答申の諮問第38号「電波利用に
おける人体の防護指針」などでは指針値が示されてい
る。実際のSAR評価では、人体の代わりに、人体と誘
電率および透磁率がほぼ等価なファントム(疑似生体)
を用いる。
【0003】従来のSAR測定法としては、上記郵政省
の指針の中に、人体電界測定方法が記載されている。こ
の従来の測定方法は、図5(a)の斜視図および図5
(b)の上面図に示すように、人体の誘電率および透磁
率とほぼ等価なファントム8(疑似生体、厚さDの角
形)と、例えば微小ダイポールアンテナのような電界プ
ローブを用いてSAR評価を行うものである。SAR
は、電波照射時におけるファントムの内部電界E、ファ
ントムの導電率σ、質量密度ρを用いて、次式で評価す
る。
【0004】SAR=σE2 /ρ [数式1] 実際の測定では、導電率、質量密度はあらかじめ測定し
ておき、ファントム8内の所望の位置に電界プローブ3
を移動し、その位置での電界を測定し、[数式1]を用
いてSARを評価していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測定方法では、ファントム表面付近の内部電界を測定す
る際などは、図5(a)、(b)に示すようにファント
ム8内に電界プローブ3を挿入し、表面からの距離が所
望の位置となるまでこの電界プローブ3を移動する必要
があり、液体やジェル状物質で作製したファントムを用
いた場合には、測定に煩雑な作業を必要としていた。さ
らに、ゴム材やセラミック材などで作製した固形ファン
トムを用いた場合には、プローブ挿入用の穴をあらかじ
め開けておく必要があるため、本来のファントム形状は
保てない上に、プローブ挿入用の穴は固定穴であるた
め、電波が照射された面に対するSAR分布を測定する
ことは不可能であった。
【0006】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
を改善し、電界プローブのファントム表面の所望位置へ
の移動や、ファントムの穴あけ加工などの煩雑な作業を
省くとともに、ファントムの電波照射面側のSAR分布
測定を可能とすることを目的としたSAR測定装置を提
供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、電磁波に人体
が曝されたときのSARを測定するためのSAR測定装
置において、測定対象である人体組織の誘電率および透
磁率と等しい値を有する疑似生体と、電界プローブが埋
め込まれている複合材で構成されたシートとからなり、
このプローブ挿入シートは疑似生体と誘電率および透磁
率が等しい値を有するとともに、疑似生体の電波照射面
側に重ね合わせて配置することによってSARを評価可
能としたものである。
【0008】さらに、本発明は、電磁波に人体が曝され
たときのSARを測定するためのSAR測定装置におい
て、測定対象である人体組織の誘電率および透磁率と等
しい値を有する疑似生体と、磁界受信用のループプロー
ブが埋め込まれている複合材で構成されたシートとから
なり、このプローブ挿入シートは疑似生体と誘電率およ
び透磁率が等しい値を有するとともに、疑似生体の電波
照射面側に重ね合わせて配置し、磁界および疑似生体の
インピーダンスの測定値よりSARを評価可能としたも
のである。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明のSAR測定装置の
実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明によるSAR測定装置の第1の実施の形
態を示したもので、図1(a)はSAR測定装置の分解
斜視図、図1(b)は複合材シートの分解斜視図であ
る。
【0010】図1(a)を参照すると、第1の実施の形
態であるSAR測定装置は、厚さt、幅w、高さhの複
合材シート2の中に電界プローブ3を埋め込んだプロー
ブ挿入シート1と、人体を模擬したファントム4で構成
される。複合材シート2とファントム4は、比誘電率、
導電率および比透磁率が測定対象である人体組織と等価
な値を有する材料で構成される。例えば、人体の筋肉媒
質を測定対象とした場合には、周波数915MHzにお
いて比誘電率は51程度、導電率は1.6[s/m]程
度、比透磁率は1であり、所望の電気定数を得るため
に、ここでは複合材シート2およびファントム4は母材
にゴムを使用し、その中にカーボンや金属繊維などの導
電性材料を混合し、この導電性材料の混合量を調整する
ことによって比誘電率、導電率、比透磁率を所望の値に
設定した。
【0011】次に、プローブ挿入シート1について説明
する。プローブ挿入シート1は、電界プローブ3が複合
材シート2の中に埋め込まれた構成となっている。電界
プローブ3には、微小長のエレメントを有する微小ダイ
ポールアンテナを用い、エレメントは電磁波の電界ベク
トルと平行になるように複合材シート2の中に配置して
いる。なお、この電界プローブ3は、以下のようにして
複合材シート2の中に埋め込んだ。
【0012】まず、複合材シート2を、図1(b)に示
すように、第1の複合材シート2Aおよび第2の複合材
シート2Bに分割し、第1の複合材シート2Aには、電
界プローブ3と形状ならびに大きさが等しい電界プロー
ブ埋め込み溝6を設けた。次に、この溝6に電界プロー
ブ3を嵌め込み、そして、第2の複合材シート2Bを第
1の複合材シート2Aに密着して張り合わせることによ
って、プローブ挿入シート1を構成した。ここで、電界
プローブ3を第1の複合材シート2Aに嵌め込む際は、
複合材シート2の比誘電率、導電率、比透磁率と等価な
ジェル状の液体を溝6の中に流しこみ、さらに、第1の
複合材シート2Aと第2の複合材シート2Bを張り合わ
せる際は、このジェル状の液体を張り合わせ面に塗布
し、電界プローブ3の周囲および第1と第2の複合材シ
ート2A、2Bの接触面に空気層が形成されないように
した。
【0013】次に、図2を用いて引き続き第1の実施の
形態について説明する。図2(a)はSAR測定装置の
構成を示す斜視図、図2(b)はその上面図である。図
2に示すように、プローブ挿入シート1の厚さtは、電
界プローブ3のエレメント径よりも若干厚い寸法として
いる。これに対しファントム4の厚さdは、本来測定す
べきファントムの厚さDから複合材シート2の厚さtを
引いた寸法(d=D−t)となるように設定している。
ここでは、プローブ挿入シート1の一側面を、ファント
ム4の一側面(幅w×高さh)と等しくしているので、
図2(a),(b)に示すように、ファントム4にプロ
ーブ挿入シート1を密着して重ね合わせると、本来測定
すべきファントム(厚さD)の大きさとなり、対象とし
たファントムの測定が行えることになる。なお、プロー
ブ挿入シート1とファントム4を重ね合わせる際は、両
者の接触面に図1で説明したジェル状の液体を塗布し、
空気層が形成されないようにした。
【0014】実際のSAR評価では、まず、電界プロー
ブ3によりファントム表面付近の電界Eを測定する。E
は電磁波の電界ベクトルEinである。そして、予め測
定しておいたファントムの導電率σ、質量密度ρを用い
て、[数式1]よりSARを評価する。なお、周波数91
5MHz程度において、人体筋肉と等価な電気定数を有
する均一ファントムを用いた場合には、浸透深さは数c
m程度であるので、SARのピーク値の生じる位置はフ
ァントム表面付近となり、表面付近に配置された電界プ
ローブを用いて評価したSARはほぼピーク値に近い値
を示すようになる。
【0015】以上、本発明のSAR測定装置の第一の実
施の形態について述べてきたが、プローブ挿入シート
1、ファントム4及び電界プローブ3は様々な変形が可
能である。例えば、プローブ挿入シート1及びファント
ム4は、母材にゴム材やセラミックなどを使用し、その
中にカーボンや金属繊維などの導電性材料やチタン酸バ
リウムなどの強誘電体粉末を混合して、比誘電率、導電
率および比透磁率を所望の値に設定してもよい。また、
電界プローブ3は、ここでは一方向成分のみを受信する
構成としたが、3つの微小ダイポールを互いに直交する
ように配置して、三方向性分を受信する構成としてもよ
い。さらに、ここでは、プローブ挿入シート1には1つ
の電界プローブのみを挿入し、一点のみを測定する構成
としたが、複数の電界プローブを複合材シートの面内に
二次元アレイ状に配置し、SAR分布測定を行える構成
にしてもよい。
【0016】次に、本発明のSAR測定装置の第2の実
施の形態について、図3を用いて詳細に説明する。図3
(a)は本発明によるSAR測定装置の分解斜視図、図
3(b)は複合材シートの分解斜視図である。図3
(a)を参照すると、SAR測定装置は、複合材シート
2の中に磁界プローブ5を埋め込んだプローブ挿入シー
ト1と、人体を模擬したファントム4で構成される。複
合材シート2とファントム4は、材料組成や混合量、電
気定数、形状、さらに寸法などは、図1の第1の実施の
形態で示したものと等しくしている。ここで示している
SAR測定装置は、図1による測定装置と比較すると、
プローブ挿入シート1に磁界プローブ5が埋め込まれて
いること、さらに、この磁界プローブ5で測定した磁界
とファントム4のインピーダンスを用いてSARを評価
すること、が異なっている。この点について以下に述べ
る。
【0017】本発明の第2の実施の形態によるプローブ
挿入シート1は、磁界プローブ5が複合材シート2の中
に埋め込まれた構成となっている。磁界プローブ5には
ループプローブを用い、ループ面が磁界ベクトルに対し
て垂直となるように複合材シート2の中に配置してい
る。なお、この磁界プローブ5は、以下のようにして複
合材シート2の中に埋め込んだ。まず、複合材シート2
は、図3(b)に示すように第1の複合材シート2A、
第2の複合材シート2Bに分割されており、第1の複合
材シート2Aには、磁界プローブ5と形状ならびに大き
さが等しい磁界プローブ埋め込み溝7を設けた。次に、
この溝7に磁界プローブ5を嵌め込み、そして、第2の
複合材シート2Bを第1の複合材シート2Aに密着して
張り合わせることによって、プローブ挿入シート1を構
成した。ここで、磁界プローブ5の周囲および両シート
2A、2Bの接触面には、空気層が形成されないよう第
1の実施の形態の場合と同様、複合材シート2の比誘電
率、導電率、比透磁率と等価なジェル状の液体を流し込
んだり塗布したりしている。
【0018】以上のように構成したプローブ挿入シート
1をファントム4に密着して重ね合わせると、図4
(a)の斜視図および図4(b)の上面図に示すよう
に、厚さなどの寸法や側面の大きさは図1で示したもの
と全く同じものを用いているので、本来測定すべきファ
ントム(厚さD)の大きさとなり、対象としたファント
ムの測定が行える。このファントムの前面、すなわち電
波が照射される面側にプローブ挿入シート1を配置する
ことによって、本来測定対象とした厚さDのファントム
の表面付近に磁界プローブ5が挿入された構成となり、
SAR評価が行える。
【0019】実際のSAR評価では、まず、磁界プロー
ブ5により表面付近の磁界Hを測定する。Hは電磁波の
磁界ベクトルHinである。そして、ファントムの導電
率σ、質量密度ρ、ファントムのインピーダンスZを用
いて、SARを SAR=σ│ZH│2 /ρ [数式2] によって評価する。
【0020】この第2の実施の形態においても、プロー
ブ挿入シート1、ファントム4の材料組成については、
第1の実施の形態で述べたような変形が可能である。さ
らに、磁界プローブ5は次のような変形が可能である。
例えば、磁界プローブ5は、ここでは一方向成分のみを
受信する構成としたが、3つのループプローブを互いに
直交するように配置して、三方向性分を受信する構成と
してもよい。さらに、ここでは、プローブ挿入シート1
には1つの磁界プローブのみを挿入し、一点のみを測定
する構成としたが、複数の磁界プローブを複合材シート
の面内に二次元アレイ状に配置し、SAR分布測定を行
える構成にしてもよい。
【0021】なお、第1、第2の実施の形態において
は、一例としてファントムに角形モデルを用いたが、例
えば人体頭部を考慮した球モデルや円柱モデルなど、さ
らには人体形状そのものを考慮したモデルなどを用いて
もよい。このとき、プローブ挿入シートはゴム材などの
柔軟性に富んだ材料で構成されているため、曲面や凹凸
部への取り付けは容易にできる。さらに、第1、第2の
実施の形態では、一例としてプローブ挿入シートは1枚
のみ用いているが、複数枚のプローブ挿入シートを重ね
て配置することによって、ファントムの内部方向に対す
るSARの分布を測定する構成にしてもよい。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のSAR測定
装置を用いてSARを測定する際は、プローブを埋め込
んだシートをファントムの電波照射面側に密着して置く
だけでよいので、従来技術で行っていたプローブをファ
ントム表面まで移動する作業などが省け、しかも、この
シートはファントムからの脱着が容易に行えるので、効
率よくSAR評価ができる。さらに、プローブ挿入用の
穴をファントム内に設ける必要がないので、本来のファ
ントム形状を保てるとともに繁雑な加工作業を省くこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるSAR測定装置の第1の実施の
形態を示す図で、図(a)はその分解斜視図、図(b)
は複合材シートの分解斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態における重ね合わせ
構造を示す図で、図(a)はその斜視図、図(b)はそ
の上面図である。
【図3】本発明におけるSAR測定装置の第2の実施の
形態を示す図で、図(a)はその分解斜視図、図(b)
は複合材シートの分解斜視図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態における重ね合わせ
構造を示す図で、図(a)はその斜視図、図(b)はそ
の上面図である。
【図5】従来のSAR測定装置を示す図で、図(a)は
その斜視図、図(b)はその上面図である。
【符号の説明】
1 プローブ挿入シート 2 複合材シート 2A 第1の複合材シート 2B 第2の複合材シート 3 電界プローブ 4 ファントム 5 磁界プローブ 6 電界プローブ埋め込み溝 7 磁界プローブ埋め込み溝 8 ファントム Ein 電磁波の電界ベクトル Hin 電磁波の磁界ベクトル

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁波に人体が曝されたときのSARを
    測定するためのSAR測定装置において、測定対象であ
    る人体組織の誘電率および透磁率と等しい値を有する疑
    似生体と、電界プローブが埋め込まれている複合材で構
    成されたシートとからなり、このプローブ挿入シートは
    疑似生体と誘電率および透磁率が等しい値を有するとと
    もに、疑似生体の電波照射面側に重ね合わせて配置する
    ことによってSARを評価可能としたことを特徴とする
    SAR測定装置。
  2. 【請求項2】 電磁波に人体が曝されたときのSARを
    測定するためのSAR測定装置において、測定対象であ
    る人体組織の誘電率および透磁率と等しい値を有する疑
    似生体と、磁界受信用のループプローブが埋め込まれて
    いる複合材で構成されたシートとからなり、このプロー
    ブ挿入シートは疑似生体と誘電率および透磁率が等しい
    値を有するとともに、疑似生体の電波照射面側に重ね合
    わせて配置し、磁界および疑似生体のインピーダンスの
    測定値よりSARを評価可能としたことを特徴とするS
    AR測定装置。
  3. 【請求項3】 前記複合材で構成されたシートは、第1
    および第2のシートからなり、第1のシートには電界プ
    ローブまたは磁界受信用のループプローブの形状および
    寸法と等しい埋め込み溝が設けられているとともに、こ
    の埋め込み溝には前記疑似生体の誘電率および透磁率と
    等しい値を有するジェル状の液体が流し込まれているこ
    とを特徴とする請求項1または2記載のSAR測定装
    置。
  4. 【請求項4】 前記疑似生体および複合材で構成された
    シートは母材にゴムを使用し、その中にカーボンや金属
    繊維などの導電性材料を混合し、導電性材料の混合量を
    調整することによって所望の誘電率、透磁率を得ること
    を特徴とする請求項1または2記載のSAR測定装置。
  5. 【請求項5】 前記疑似生体と前記複合材で構成された
    シートとの接触面には、疑似生体の誘電率および透磁率
    と等しい値を有するジェル状の液体が塗布されており、
    接触面に空気層を設けないことを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のSAR測定装置。
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