JP5464396B2 - ゲル状人体等価電磁ファントム - Google Patents

Description

本発明は、ゲル状の人体等価電磁ファントムに関する。

携帯電話などの移動通信機器やテレビ、冷蔵庫等の家電製品が発する電磁波、および通信塔や高圧送電線等が発する電磁波、近年開発が進んでいるＧHz帯の近距離通信を使用したウウエアラブル機器などが人体へ与える影響が関心を集め、種々の調査・研究が進められている。

一般に電磁波が人体へ与える影響を検討する場合、人体の代わりに電磁波に対する電気的特性が人体と等価な物質からなる擬似人体（以下「人体等価電磁ファントム」という。）を使用して測定を行う。

ファントムは、その形状と組成から液体人体等価電磁ファントム、ゲル状人体等価電磁ファントム、固体（剛体）人体等価電磁ファントム等に分類され、それぞれに異なる特徴を有しており、その中でもゲル状人体等価電磁ファントムは例えばいわゆるインプラント実験において小さな隙間が生じる場合等において充てんが可能である一方で液体のように漏れるおそれも少なく有用である。

ゲル状人体等価電磁ファントムに関する公知の技術としては、グルコマンナン等の天然高分子を用いた技術（例えば下記特許文献１参照）や、ポリウレタン樹脂等の合成高分子が使用されたもの（例えば下記特許文献２参照）、更には糖質及びゼラチンを使用したものがある（例えば下記特許文献２参照）。

特開２００２−３６０５７２号公報 特開２００４−２３６８７６号公報 特開２００７−１４３９４６号公報

しかしながら、上記記載の人体等価電磁ファントムでは、温度によって硬度が変化し、更に急速な加熱や冷却状態により構造が不安定になるといった課題がある。また、上記記載の人体等価電磁ファントムには有毒なアルコール類などの人体や環境に有害な物質が含まれており、使用をする場合はもちろんのこと廃棄の際、人体や環境に与える負荷が問題となる。

そこで、本発明は上記課題を解決し、温度変化による変性を抑え、長期間にわたって適切な電気特性及び粘度を保つことが可能であって、かつ人体及び環境負荷の少ない人体等価電磁ファントムを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を行ったところ、キタンサンガムを導入することでより温度変化による変性を抑え、長期間にわたって適切な電気特性及び粘度を保つことが可能な人体等価電磁ファントムを提供することができることを発見し本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明の一手段に係る人体等価電磁ファントムは、タルク、水及びキタンサンガムを含む。

また、本手段に係る人体等価電磁ファントムにおいて、限定されるわけではないが、炭酸カルシウム、塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの少なくともいずれかを含むことが好ましい。

また、本手段に係る人体等価電磁ファントムにおいて、限定されるわけではないが増粘剤を含むことが好ましい。

以上、本発明により温度変化による変性を抑え、長期間にわたって適切な電気特性及び粘度を保つことが可能な人体等価電磁ファントムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例に狭く解釈されるものではない。

本実施形態に係る人体等価電磁ファントム（以下「本ファントム」という。）は、炭酸カルシウム、タルク、水、キタンサンガム及び増粘剤を含む。

本実施形態においてタルク、水は本ファントムの主原料となるものである。限定されるわけではないが本ファントムにおいてタルク、水の総量は、本ファントムの総重量に対し８０％以上であることが好ましく、より好ましくは９０％以上である。

また本実施形態において、タルクは、誘電率を調整するために加えられるものであり、含有される量としては、限定されるわけではないが、本ファントムの総重量に対し、５％以上２０％以下であることが好ましい。

本実施形態においてキタンサンガムは、粘度調整のために加えられるものであり、含有される量としては、限定されるわけではないが、本ファントムの総重量に対し、０％より多く２０％以下であることが好ましい。

本実施形態においては、炭酸カルシウムは、導電率調整のために加えられるものであり、含有される量としては、限定されるわけではないが、本ファントムの総重量に対し、０％より多く１０％以下であることが好ましい。

なお、本実施形態においては、炭酸カルシウムを加えているが、この炭酸カルシウムの代わりに、塩化マグネシウム及び塩化ナトリウムの少なくともいずれかを加えてもよいし代替してもよい。この場合の濃度範囲としては限定されるわけではないが、これらの全体量が上記炭酸カルシウムの濃度範囲内にあることが好ましい。

本実施形態において増粘剤は、人体等価電磁ファントムにおいて適度な粘度を付与することができるものであり、加えないことも可能ではある。増粘剤の加える量としては、本ファントムの総重量に対して１％以上１０％以下の範囲で含有されていることが好ましい。なお増粘剤の例としては、限定されること無く種々のものを採用することができるが例えばポリアミド樹脂は好ましい一例である。

なお本実施形態においてファントムは不可避の不純物が含まれることがあるとともに、上記構成要件のほかに他の物質を適宜選択し加えることができる。

以上の構成により、本実施形態に係る人体等価電磁ファントムはゲル状となり、ファントム内にペースメーカー等の電子機器や調査機器などを埋め込んで作製することいわゆるインプラントでの測定が可能となる。また、本実施形態に係る温度変化による変性が抑えられ、長期間にわたって適切な電気特性及び粘度を保つことが可能となり、特に繰り返しの冷凍・解凍を行なっても特性に変化が殆どない。更に、本実施形態に係る人体等価電磁ファントムは耐熱性の容器において密封・加熱殺菌することで雑菌増殖、腐敗が殆ど生じない。さらに本実施形態に係る人体等価電磁ファントムは４００ＭＨｚから１１ＧＨｚまでと広い適応周波数帯域を有しており、他の周波数帯域を有するファントムをわざわざ用いる必要がない。

本実施形態に係る人体等価電磁ファントムは、様々な方法により作製可能であり限定されるわけではないが、本実施形態に係る製造方法は、炭酸カルシウム、タルク、水を攪拌機に入れてよく攪拌した後、キタンサンガム、増粘剤を添加して粘性が出るまで攪拌し、この攪拌したものを耐熱性容器に入れ、密封・加熱殺菌することで製造することができる。

以下に、上記実施形態に基づき実際の人体等価電磁ファントムを作成し、その評価を確認した。

まず、炭酸カルシウム、タルク、水を攪拌機に加えて攪拌した後、キタンサンガム、増粘剤を加えて更に攪拌し、ゲル状のものを得た。次に、この攪拌後の物質を耐熱性のビニール容器に入れ、密封して加熱殺菌し、ゲル状の人体等価電磁ファントムを得た。図１に、本実施例において作製したファントムの図を示しておく。

また、この作製したファントムに対し、誘電率及び伝導率の周波数特性を測定した。この結果、４００ＭＨｚから１１ＧＨｚまでの広い周波数帯域において人体におけるそれと同様の特性を有していることが確認できた。また、本ファントムは日が経過しても特性に大きな変化はなく、腐敗も変質も殆どおこらなかった。また本ファントムは冷凍及び解凍しても大きな特性に変化は無かった。この結果、本発明の有用性を確認することができた。また、本実施例に係るファントムは、炭酸カルシウム、タルク、水、キタンサンガム等、人体及び環境に影響を与えることがなく、人体及び環境に対する負荷が少ない。

（比較例）
比較例として、寒天、水、食塩、ポリエチレン粉末を水を攪拌機に加えて攪拌した後、アジ化ナトリウム、増粘剤を加えて更に攪拌し、ゲル状のものを得た。次に、この攪拌後の物質を耐熱性のビニール容器に入れ、密封して加熱殺菌し、ゲル状の人体等価電磁ファントムを得た。

また、この作製したファントムに対し、誘電率及び伝導率の周波数特性を測定した。この結果、４００ＭＨｚから５ＧＨｚまでは人体におけるそれと同様の特性を有していることが確認できたが、５ＧＨｚ以上では、人体におけるそれとは大きく異なっていた。また、本比較例ではアジ化ナトリウムを使用しているため、環境及び人体に影響が大きいといった課題も残っている。

本発明は、人体等価電磁ファントムとして産業上の利用可能性がある。

実施例において作製したファントムを示す図である。 実施例において作製したファントムの誘電率及び導電率の周波数特性を示す図である。

Claims (3)

1. タルク、水及びキサンタンガムを含む人体等価電磁ファントムであって、前記タルクは前記人体等価電磁ファントムの総重量に対して５％以上２０％以下であって、前記キサンタンガムは前記人体等価電磁ファントムの総重量に対して０％より多く２０％以下である人体等価電磁ファントム。
2. 炭酸カルシウム、塩化マグネシウム又は塩化ナトリウムの少なくともいずれかを含む、請求項１記載の人体等価電磁ファントム。
3. 増粘剤を含む請求項１記載の人体等価電磁ファントム。