JP3917151B2 - 人体誘電率模擬液剤 - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波と人体との相互作用の研究を行うために用いられるファントムを作成するための、人体誘電率模擬液剤に関する。より詳細には、非イオン性活性剤と安息香酸ナトリウムと水とを主成分とする人体誘電率模擬液剤に関する。
携帯電話あるいは無線機器などを人体に近接して使用する場合、人体は電磁波に曝されその影響を受ける。しかしながら、試験の再現性あるいは長時間同一の姿勢を維持することが困難であることなどの理由により、この影響を試験するために人体を使用することは困難である。そこで、人体に類似した誘電率を有する材料で、人体の頭部または胸部を模擬したファントムと呼ばれる物を用いて試験することが行われてきた。
また、人体による電磁波の吸収を評価するための指標として、ＳＡＲ（比吸収率）が用いられてきている。ＳＡＲは、電磁波に曝された際の、単位質量当たりの吸収電力である。ＳＡＲの測定法は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）により画定されており（非特許文献１参照）、また、携帯無線端末の電波防護指針によってＳＡＲの許容値が示されている（非特許文献２参照）。
しかしながら、非特許文献１には、１ＧＨｚ以上のファントムを形成するための液剤として、水とグリコール系溶媒との混合物が推奨されている。しかしながら、グリコール系溶媒は、有害な「有機溶媒」に指定されているために廃棄にあたって産業廃棄物として処分しなければならず、また刺激臭を有しているために作業環境上好ましくないという問題点がある。
最近になって、非イオン性界面活性剤と水との混合液である無公害ファントム液剤が提案されている（非特許文献３参照）。
IEC 106/61/CDV
電波防護指針、電気通信技術審議会答申諮問８９号、１９９７
"Traceable Dielectric Measurements of New Liquids for Specific Absorption Rate (SAR) Measurement in the Frequency Range 300MHz to 6 GHz", Proc. Conference on Precision Electromagnetic Measurements, 2004年１月
グリコール系溶媒を含むファントム用液剤においては、前述の問題点に加えて、使用中に有機溶媒が揮発してその誘電率が変化するという問題点がある。
したがって、本発明の目的は、有機溶媒を含まずに、廃棄が容易であり、かつ使用中の誘電率の変化がなく高精度の模擬を可能にする人体誘電率模擬液剤を提供することである。
本発明の人体誘電率模擬液剤は、非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを含み、前記芳香族カルボン酸塩は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として０．５〜２質量％の量で存在することを特徴とする。芳香族カルボン酸塩は、安息香酸ナトリウムであってもよい。また、非イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウエート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリステアレート、およびポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレエートからなる群から選択することができる。非イオン性界面活性剤は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として４０〜６０質量％の量で存在することが望ましい。
以上のような構成を採る本発明の人体誘電率模擬液剤は、有機溶媒を含まず、したがって毒性を持たないために廃棄が容易であり、かつ揮発性の高い成分を含まないので使用中の組成変化による誘電率変化が少なく、高精度で人体の誘電率を模擬することができる。また、本発明の人体誘電率模擬液剤は、腐敗等による劣化がなく、かつ有効成分の揮発もないので、水分量の調整を行うだけで長期間の使用が可能である。また、本発明の人体誘電率模擬液剤は、その誘電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲において使用することが可能である。以上の利点によって、本発明の人体誘電率模擬液剤は、電磁波が人体に与える影響を調査するためのファントムの形成に有用である。
本発明の第１の実施形態の人体誘電率模擬液剤は、非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを主成分とする水溶液である。
非イオン性界面活性剤は、本発明の人体誘電率模擬液剤に対して、該液剤の比誘電率（すなわち、比複素誘電率の実部および虚部の両方）を低下させる機能を有する。本発明において用いることができる非イオン性界面活性剤は、脂肪酸系界面活性剤（ショ糖脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類など）、高級アルコール系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル類など）、アルキルフェノール系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類など）、脂肪酸アミド系界面活性剤（脂肪酸アルカノールアミド類など）を含む。より好ましい界面活性剤は、Ｔｗｅｅｎの商品名で販売されているポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウエート（Ｔｗｅｅｎ ２０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート（Ｔｗｅｅｎ ４０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート（Ｔｗｅｅｎ ６０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート（Ｔｗｅｅｎ ８０）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリステアレート（Ｔｗｅｅｎ ６５）、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレエート（Ｔｗｅｅｎ ８５）などを含む。
本発明の人体誘電率模擬液剤は、該液剤の総重量を基準として４０〜６０質量％、より好ましくは４３〜５５質量％の範囲内の非イオン性界面活性剤を含む。
本発明で用いられる芳香族カルボン酸塩は、本発明の人体誘電率模擬液剤に対して、比誘電率を増大させる機能を有する。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、ナフトエ酸、トルイル酸、クロロ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸（サリチル酸を含む）、ジヒドロキシ安息香酸、ジニトロ安息香酸およびそれらの位置異性体を用いることができる。芳香族カルボン酸塩を形成するための陽イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属のイオンを用いることができる。好ましい芳香族カルボン酸塩は安息香酸塩であり、特に好ましくは安息香酸ナトリウムである。安息香酸ナトリウムは、防腐作用を有する点からも、本発明の人体誘電率模擬液剤に用いることが好ましい。本発明の芳香族カルボン酸塩は、該液剤の総重量を基準として０．５〜２質量％、より好ましくは１．０〜１．３質量％の範囲内の芳香族カルボン酸塩を含む。
本発明の人体誘電率模擬液剤は、任意選択的成分として、塩化ナトリウム（食塩）などの添加剤をさらに含むことができる。これら添加剤は、通常は人体誘電率模擬液剤の２質量％以下、好ましくは１．４質量％以下の量で用いることが望ましい。
本発明の人体誘電率模擬液剤の残余は、水である。水としては、蒸留水、イオン交換水、脱イオン水などの精製水を用いることが好ましい。
本発明の人体誘電率模擬液剤は、その調合を変化させることによって、アマチュア無線端末などで用いられている５０ＭＨｚ帯、１４４ＭＨｚ帯、４３０ＭＨｚ帯および１２００ＭＨｚ帯、ならびに携帯電話などで用いられている８３５ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１４５０ＭＨｚ帯、１９５０ＭＨｚ帯、２４５０ＭＨｚ帯を含む種々の周波数帯における人体の誘電率を模擬することができる。たとえば、非イオン性界面活性剤の量を増加させることによって、人体誘電率模擬液剤の比誘電率を低下させることができる。一方、芳香族カルボン酸塩の量を増加させることによって、人体誘電率模擬液剤の比誘電率を増大させることができる。これら２つの材料は、比複素誘電率の実部および虚部への影響の程度が異なり、これらの作用を適宜調整して、人体誘電率模擬液剤の比複素誘電率を、所望の周波数帯における人体の比複素誘電率に合致させることができる。また、補助的に食塩を使用して、さらに高精度で人体の比複素誘電率に合致させることが可能となる。
以上の成分を少なくとも含む本発明の人体誘電率模擬液剤は、腐敗等による劣化がなく、かつ有効成分（非イオン性界面活性剤および芳香族カルボン酸塩）の揮発もないので、揮発などによって失われる水の量（すなわち、有効成分の濃度）を調整することによって、長期間にわたる使用が可能である。
（実施例１） １４４ＭＨｚ帯用の人体誘電率模擬液剤
１４４ＭＨｚ帯はアマチュア無線端末などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は腰または胸に取り付けて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を全身の均一組織用標準として用いられている２／３筋肉用の値（比複素誘電率の実部４６．０６、虚部６５．１４）とした。
１４４ＭＨｚ帯はアマチュア無線端末などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は腰または胸に取り付けて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を全身の均一組織用標準として用いられている２／３筋肉用の値（比複素誘電率の実部４６．０６、虚部６５．１４）とした。
イオン交換水４５．８９ｇに対して、５１．７５ｇのＴｗｅｅｎ ２０、１．０ｇの安息香酸ナトリウム、および１．３７ｇの食塩を溶解させて、人体誘電率模擬液剤を形成した。
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、２１℃においてＮＰＬ製の同軸セル型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は４６．２３であり、虚部は６４．６４であった。目標値からの誤差は、実部において０．３７％、虚部において−０．７８％であった。以上のように、得られた人体誘電率模擬液剤は目標値に良好に合致した誘電特性を示した。
（実施例２） １４５０ＭＨｚ帯用の人体誘電率模擬液剤
１４５０ＭＨｚ帯は携帯電話などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は頭部に接近させて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を頭部等価組織の値（比複素誘電率実部４１．００、虚部１４．９０）とした。
１４５０ＭＨｚ帯は携帯電話などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は頭部に接近させて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を頭部等価組織の値（比複素誘電率実部４１．００、虚部１４．９０）とした。
イオン交換水５２．２１ｇに対して、４６．３０ｇのＴｗｅｅｎ ２０、１．０ｇの安息香酸ナトリウムおよび０．４９ｇの食塩を溶解させて、人体誘電率模擬液剤を形成した。
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、２１℃においてＡｇｉｌｅｎｔ製の同軸開放端型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は４０．２５であり、虚部は１４．９７であった。目標値からの誤差は、実部において−１．８６％、虚部において０．４７％であった。
（比較例１） 従来の人体誘電率模擬液剤
イオン交換水５３．８２ｇに対して、４５．５１ｇのＤＧＢＥ（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）および０．６７ｇの食塩を混合して、人体誘電率模擬液剤を形成した。
イオン交換水５３．８２ｇに対して、４５．５１ｇのＤＧＢＥ（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）および０．６７ｇの食塩を混合して、人体誘電率模擬液剤を形成した。
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、Ａｇｉｌｅｎｔ製の同軸開放端型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は３９．４１であり、虚部は１５．１３であった。目標値からの誤差は、実部において−４．０３％、虚部において１．５２％であった。
さらに、実施例２および比較例１の人体誘電率模擬液剤に関して、１８〜２５℃における比複素誘電率の実部および虚部の温度依存性を検討した。結果を、目標値からの誤差として、図１（実部）および図２（虚部）に示す。図１に示されるように、実施例２および比較例１の液剤ともに、比複素誘電率の実部に関しては、各温度において標準測定法で許されている±５％以内の値を示した。しかしながら、図２に示すように、比較例１の液剤は、比複素誘電率の虚部の温度依存性が大きく、特に１８℃においては、標準測定法で許されている±５％を超える誤差を示した。これに対して、実施例２の液剤は、比複素誘電率の虚部の温度依存性が小さく、各温度において安定した値を示した。
以上のことから、非イオン性界面活性剤および芳香族カルボン酸ナトリウムを用いた本発明の人体誘電率模擬液剤が、目標値に良好に合致した誘電特性を示し、かつその温度依存性が小さく広い温度範囲において使用できることが明らかとなった。
Claims (4)
- 非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを含む人体誘電率模擬液剤であって、前記芳香族カルボン酸塩は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として０．５〜２質量％の量で存在することを特徴とする人体誘電率模擬液剤。
- 前記芳香族カルボン酸塩は、安息香酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載の人体誘電率模擬液剤。
- 前記非イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウエート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリステアレート、およびポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレエートからなる群から選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の人体誘電率模擬液剤。
- 前記非イオン性界面活性剤は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として４０〜６０質量％の量で存在することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の人体誘電率模擬液剤。
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