JP6052577B2 - 電磁界全身曝露評価人体模擬装置 - Google Patents

Description

本発明は、電波の安全性を評価するための電磁界全身曝露評価人体模擬装置に関するものである。

従来、電波は携帯電話や家電製品などの様々な分野で利用されている。これらの身の回りの電波の強度は人体に対して無害であると考えられているが、より高強度の電波に曝された人体に好ましくない影響を及ぼすことが報告されている。そこで、高強度の電波への人体曝露を防止するために、我が国には電波防護指針が示されている。この電波防護指針は人体の健康に好ましくない影響を及ぼさない電波の強さが示され、基礎指針、電磁界強度指針、および補助指針から構成されている。

基礎指針によれば、電波の吸収による熱作用が人体の健康に影響を及ぼすしきい値に対して十分な安全率を見込んだ数値がしめされている。この基礎指針は比吸収率（ＳＡＲ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）で表わされており、特に、熱作用のうち人体の全身加熱による深部体温上昇に対しては、全身平均ＳＡＲで指針値が表されている。この基礎指針には、例えば、全身平均ＳＡＲの６分間の平均値が０．４Ｗ／ｋｇ以下であること、四肢における１ｇ当たりのＳＡＲ（６分間の平均値）が２５Ｗ／ｋｇ以下であること、などが定められている。なお、このようなＳＡＲ［Ｗ／ｋｇ］は、生体組織の導電率σ［Ｓ／ｍ］、密度ρ［ｋｇ／ｍ^３］、生体組織中の電界の実効値Ｅ［Ｖ／ｍ］から、次式１で定義されている。

しかし、人体内部のＳＡＲを実験的に測定することは倫理的に困難である。そのため、基礎指針を満たしつつ実測できる物理量により安全性を評価することができる電磁界強度指針が示されている。

電磁界強度指針は、人体外部から入射する電磁界強度で指針値が設定されており、人体が吸収する電波が最大となるような最悪の条件を想定している。ＶＨＦ帯では、人体が電磁波に曝露した場合に全身共振現象が起こり、人体が吸収する電力が他の周波数帯よりも大きくなる。そのため、過剰に厳しい値に設定されている場合が多い。特に人体が大地に接地している場合、大地との鏡像効果により足首での局所ＳＡＲが最大となる。そのため、電磁界強度の指針値は、より厳しく設定されている。このような事情から電波防護指針では、ＶＨＦ帯に関して補助指針が示されている。

補助指針によれば、所定の状況に基づいて電磁界強度指針の適用が緩和される。補助指針では、足首での局所ＳＡＲが足首の誘導電流から算出されることを根拠に、人体が大地に接地している際の足首誘導電流に関する指針値が設定されている。なお、局所ＳＡＲ［Ｗ／ｋｇ］と足首誘導電流Ｉ［Ａ］、誘導電流が通過する等価的な断面積Ａ［ｃｍ^２］の直接的な関係式は、次式２で定義されている。

米国特許第５３９４１６４号明細書

Ｗｈｏｌｅ-ｂｏｄｙ ａｖｅｒａｇｅｄ ＳＡＲ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ， Ｈｉｋａｇｅ，Ｋａｗａｍｕｒａ，Ｎｏｊｉｍａ，ＥｕＣＡＰ ２０１０ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｂａｒｃｅｌｏｎａ， ２０１０．

上記した補助指針を電波防護指針における強制規格として適用させるためには、足首誘導電流の測定法を確立させる必要がある。そこで、特許文献１に記載の発明が提案されている。

特許文献１に記載の人体等価アンテナは、人体の身長および抵抗値と等価な長手の抵抗部材が、長手の保持部材に固定されると共に、ベース部材に直立させられたことで形成されている。この人体等価アンテナによれば、電磁界に曝露した人体を流れる誘導電流に見立てて電流を測定することできる。しかし、この人体等価アンテナは、足首誘導電流の評価を目的としているため、全身平均ＳＡＲを評価することができない。

また、非特許文献１に記載の平面波放射システムによれば、円筒状領域の走査技術に基づいて全身平均ＳＡＲを測定することができる。しかし、この装置は電波無響室での使用を前提としているため、場所を変えてオンサイトで評価することが困難である。

効果的に電波利用設備を利用するためには、上記したように厳しく設定された電磁界強度の指針値よりも、基礎指針値（全身平均ＳＡＲ）から安全性が評価されることが望まれる。これまでも人体の全身平均ＳＡＲを測定するための手法について検討されてきたが、非特許文献１に記載の発明のようにいずれも専用の実験施設などが必用とされ、オンサイトで採用できるものがなかった。

本発明は、上記の実情に鑑みて提案されたものである。すなわち、簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な全身平均ＳＡＲを測定することができる電磁界全身曝露評価人体模擬装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明者は数値人体モデルを用いた理論検討を重ね、人体上部での誘導電流分布に関し、腕の影響が支配的であることを明らかにした。これに基づいて着想された本発明に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置は、人体の胴体部と腕部とから構成されている。胴体部および腕部は絶縁性のケースから形成され、それぞれのケースに液剤が封入されている。液剤の電気的定数と腕の長さとが最適化されることで、実人体と同様の誘導電流分布が得られる。この誘導電流分布から全身平均ＳＡＲが求められる。すなわち、本発明は以下に示された構成である。

本発明に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置は、接地された金属板と、この金属板の表面に立てられた足部と、この足部に積載された胴体部と、この胴体部と並列させられた腕部と、前記足部内を満たすと共に前記金属板に電気的に接触した第一液剤と、前記胴体部内を満たすと共に前記第一液剤に電気的に接触した第二液剤と、前記腕部内を満たした第三液剤と、前記胴体部および前記腕部を連結すると共に、前記第二液剤および前記第三液剤を電気的に接続する肩部と、から構成され、前記第一液剤、前記第二液剤、および前記第三液剤のそれぞれが所定の導電率および比誘電率を有し、誘導電流分布が人体の誘導電流分布と近似している、ことを特徴としている。

また、前記腕部は、下方が空の空区域であり、上方が前記第三液剤で満たされた液剤区域である、ことを特徴としている。

また、前記足部、前記胴体部、および前記腕部のうち少なくとも一つが、複数のケースで構成され、複数の前記ケースを満たした前記各液剤同士を電気的に接続する金属具が備えられた、ことを特徴としている。

また、前記第二液剤の水位が前記人体の身長と略同じ高さであり、前記第三液剤の水位が前記人体の肩の位置と略同じ高さであると共に、深さが前記人体の腕の長さと略同じであり、前記肩部の位置が前記人体の肩の位置と略同じ高さである、ことを特徴としている。

本発明に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置は、上記した構成である。人体の誘導電流値は腕の長さから影響を受ける。そのため、本発明は腕部が備えられている。したがって、より簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。さらに、生体電磁界研究のみならず、通信・放送機器や高周波利用設備等の開発にも有効である。

また、各液剤を除けば装置の重量が減る。したがって、運搬が容易となり、実際に運用している放送施設や工場内高周波利用施設などの現場では難しかった全身平均ＳＡＲの評価が可能となる。これにより効率的でかつ安全な電波利用が可能となる。

特に、腕部は、下方が空の空区域であり、上方が第三液剤で満たされた液剤区域である。この構成により、腕部において液剤区域を人体の腕の長さと見立てて調節することができる。したがって、より簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。

特に、足部、胴体部、および腕部のうち少なくとも一つが、複数のケースで構成され、複数のケースを満たした各液剤同士を電気的に接続する金属具が備えられている。この構成によれば各ケースの数を増減することによって、胴体部の高さや腕部の長さの変更が可能である。したがって、身長が低い小児などを想定して電磁界曝露評価が可能である。また、この構成によれば胴体部や腕部を各ケースに細分することができる。したがって、運搬がより容易となり、実際に運用している放送施設や工場内高周波利用施設などの現場では難しかった全身平均ＳＡＲの評価が可能となる。これにより、より効率的でかつ安全な電波利用が可能となる。

特に、第二液剤の水位が人体の身長と略同じ高さであり、第三液剤の水位が人体の肩の位置と略同じ高さであると共に、深さが人体の腕の長さと略同じであり、肩部の位置が人体の肩の位置と略同じ高さである。この構成は人体の体形に近似している。したがって、より簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。

本発明の実施形態に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置の概略正面図である。 本発明の実施例と比較するための数値解析モデル（数値人体モデル）の概略を示した概略構成図である。 本発明の実施例と比較するための数値解析モデル（人体ファントムモデル）の概略を示した概略構成図である。 本発明の実施例と比較するための数値人体モデルの外観斜視図である。 本発明の実施例と比較するための人体ファントムモデルの概略正面図である。 本発明の実施例と比較するための数値解析モデル（数値人体モデルおよび人体ファントムモデル）の誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較するための複数種類の数値人体モデルを示し、（ａ）が肩から腕までが取り除かれたモデルＡ、（ｂ）が肩を残して腕を取り除いたモデルＢ、（ｃ）が肘から先を取り除いたモデルＣ、および（ｄ）が腕を残したモデルＤの概略図である。 本発明の実施例と比較するためのモデルＡからＤの誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較例との周波数３０ＭＨｚにおける誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較例との周波数４０ＭＨｚにおける誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較例との周波数６０ＭＨｚにおける誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較例との周波数８０ＭＨｚにおける誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例と比較例との周波数１００ＭＨｚにおける誘導電流分布を比較した比較図である。 本発明の実施例および比較例の全身平均ＳＡＲの相対誤差を比較した比較図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置の概略正面図である。

図１において、本実施形態に係る電磁界全身曝露評価人体模擬装置（以下、「人体ファントム」と記す。）１は、人体の形状および電気的定数に倣って形成され、人体の各部位に相当する部材、および導電性の液剤から構成されている。すなわち、接地された板状の金属板１０、この金属板１０の表面に直立させられた足部２０、この足部２０に積載された胴体部３０、この胴体部３０の両側に並列させられると共に金属板１０の表面に直立させられた二本の腕部４０、胴体部３０と腕部４０との上端近傍に接続された肩部としての金属コネクタ５０、および各部２０、３０、４０を満たす液剤から構成されている。

胴体部３０は人体の身長に相当する高さに形成され、足部２０は人体の足首の位置に相当する高さに形成されている。二本の腕部４０は直立した人体の肩の位置に相当する高さに形成され、それぞれの間隔が人体の肩幅に相当する。金属コネクタ５０は、直立した人体の肩の位置に相当する高さで胴体部３０と腕部４０とに接続されている。

足部２０および胴体部３０は四角柱であり、足ケース２１、および複数の胴体ケース３１が積載されて一列に連結されている。これと同様に腕部４０は四角柱であり、複数の腕ケース４１が積載されて一列に連結されている。腕部４０は下方が空区域４３であり、上方が液剤区域４２である。すなわち、空区域４３の腕ケース４１と、液剤区域４２の腕ケース４１とに区別される。胴体ケース３１、足ケース２１、および腕ケース４１はそれぞれ、例えばアクリル、プラスチックなどの絶縁性の素材により形成されている。なお、足ケース２１は単一であるが、複数のケースによって構成されていてもよい。

胴体ケース３１、足ケース２１、および腕ケース４１はそれぞれ中空の六面体である。各ケース３１、２１、および４１の上面は着脱できる。積載された各ケース３１、２１、および４１の底面および上面には連通孔（図示省略）が形成され、この連通孔に金属具５１が取り付けられている。各ケース２１、３１、および４１は金属具５１によって連結されている。金属具５１は金属板１０と足ケース２１との間にも取り付けられ、金属板１０と足ケース２１内とを繋いでいる。なお、金属具５１が取り付けられた連通孔は、適当な方法でシールされている。

なお、各ケース３１、２１、および４１は他の形状でもよく、これにより足部２０、胴体部３０、および腕部４０の形状を多角柱や円柱に形成してもよい。また、高さや大きさを適宜変更してもよい。

各ケース３１、２１、および４１は、人体誘電率模擬液剤（以下、「ファントム液剤」と記す。）で満たされている。このファントム液剤は、生体の導電率および比誘電率を模擬した所定の導電率および比誘電率を有した液体またはゲル状の物質である。ファントム液剤は、例えば水性の非イオン性界面活性剤、油性の非イオン性界面活性剤、芳香族カルボン酸塩、および水から構成されている。

水性の非イオン性界面活性剤は例えば、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）などである。

油性の非イオン性界面活性剤は例えば、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）などである。

芳香族カルボン酸塩は例えば、安息香酸、ナフトエ酸、トルイル酸、デヒドロ酢酸、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、これらの位置異性体などである。また、芳香族カルボン酸の塩を形成するためのイオンは例えば、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である。

溶媒としての水は例えば、蒸留水、イオン交換水、脱イオン水などの精製水である。

また、ファントム液剤は所定の濃度の食塩水でもよい。所定の濃度とは、人体に倣った導電率、および比誘電率を有する塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の割合をいい、また、所定の誘電率および比誘電率とは、人体の誘導電流分布に近似した誘導電流分布となる電気的定数をいう。

足ケース２１および胴体ケース３１はそれぞれ、第一液剤としての第一ファントム液剤２２、第二液剤としての第二ファントム液剤３２で満たされている。一方、空区域４３の腕ケース４１は空であり空気４５で満たされている。液剤区域４２の腕ケース４１は第三液剤としての第三ファントム液剤４４で満たされている。

第二ファントム液剤３２は、胴体部３０において人体の身長に相当する高さに水位が調節されている。第三ファントム液剤４４は、腕部４０において人体の肩までの高さに相当する高さに水位が調節されている。第一ファントム液剤２２は金属具５１により金属板１０に電気的に接触し、また、ファントム液剤２２、３２、および４４はそれぞれ、金属具５１により電気的に接触している。

人体ファントム１の体形は適宜変更される。すなわち、人体ファントム１は、胴体ケース３１の数の増減によって身長が変更され、また、腕ケース４１の数の増減によって肩までの高さが変更される。人体ファントム１の体形の変更に伴い、第一ファントム液剤２２および第三ファントム液剤４４の水位は適宜調節される。すなわち、第一ファントム液剤２２は、胴体部３０の上端に配置された胴体ケース３１において水量が増減され、水位が調節される。これと同様に第三ファントム液剤４４は、腕部４０の上端に配置された腕ケース４１において水量が増減され、水位が調節される。

人体ファントム１は空区域４３または液剤区域４２の広狭が調節されることで腕の長さが変更される。すなわち、空区域４３の腕ケース４１が第三ファントム液剤４４で満ちることで液剤区域４２が拡がり、腕の長さが長くなる。一方、液剤区域４２の腕ケース４１が空となることで空区域４３が拡がり、腕の長さが短くなる。

なお、液剤区域４２の腕ケースを外側から絶縁性の支持具で固定して空区域４３の腕ケース４１を外し、腕部４０を金属板１０から浮かせてもよい。この構成により腕部４０と金属板１０との間が空気により絶縁される。

以上のようにして本実施形態に係る人体ファントム１が形成されている。

次に、本実施形態の効果について説明する。

上記したように、人体ファントム１は人体の形状および電気的定数に倣って形成され、人体の各部位に相当する部材、および導電性のファントム液剤から構成されている。特に、二本の腕部４０が直立した人体の肩の位置に相当する高さに形成され、金属コネクタ５０が直立した人体の肩の位置に相当する高さで胴体部３０と腕部４０とに接続されている。人体の誘導電流値は腕の長さから影響を受けるため、腕部４０が形成されたことにより、簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。

また、各ファントム液剤２２、３２、および４４を除けば人体ファントム１の重量が減る。したがって、運搬が容易となり、実際に運用している放送施設や工場内高周波利用施設などの現場では難しかった全身平均ＳＡＲの評価が可能となる。これにより効率的でかつ安全な電波利用が可能となる。

複数の胴体ケース３１および腕ケース４１は、それぞれが積載されて一列に連結され、それぞれが第二ファントム液剤３２、第三ファントム液剤４４で満たされている。腕部４０は、空区域４３の腕ケース４１と、液剤区域４２の腕ケース４１とに区別され、それぞれが空気４５、第三ファントム液剤４４で満たされている。この構成により、腕部４０において液剤区域４２を人体の腕の長さと見立てて調節することができる。人体の誘導電流値は腕の長さから影響を受けるため、腕部４０の長さを調節することにより、より簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。

人体ファントム１は、胴体ケース３１の数の増減によって身長が変更され、また、腕ケース４１の数の増減によって肩までの高さが変更される。また、各ケース３１および４１の高さや大きさを変更することによっても身長および肩までの高さが変更される。人体ファントム１の体形の変更に伴い、第一ファントム液剤２２および第三ファントム液剤４４の水位は適宜調節される。この構成によれば、各ケース３１および４１の数を増減することによって、胴体部３０の高さや腕部４０の長さの変更が可能である。したがって、身長が低い小児などを想定して電磁界曝露評価が可能である。

また、この構成によれば胴体部３０や腕部４０を、それぞれ胴体ケース３１、腕ケース４１に細分することができる。したがって、運搬が容易となり、実際に運用している放送施設や工場内高周波利用施設などの現場では難しかった全身平均ＳＡＲの評価が可能となり、より効率的でかつ安全な電波利用が可能となる。

第二ファントム液剤３２は、胴体部３０において人体の身長に相当する高さに水位が調節されている。第三ファントム液剤４４は、腕部４０において人体の肩の位置に相当する高さに水位が調節されている。各ファントム液剤２２、３２、および４４は人体に倣った導電率および比誘電率であり、これにより誘導電流分布が人体の誘導電流分布と近似している。したがって、より簡便で、かつ、人体の特性に近い精密な電磁界曝露評価が可能となる。また、ファントム液剤を調節することで電気的定数を容易に変更することができる。

以上説明したように、人体ファントム１は、構成が簡便であること、ＶＨＦ帯遠方界曝露において誘導される全身の人体誘導電流分布を模擬できること、を目的としている。この目的を達成するために、本発明者は人体の形状がどのように全身の人体誘導電流分布に影響しているのかを数値解析によって検討した。その結果をもとに人体ファントム１の誘導電流分布を推定し、この誘導電流分布と全身の人体誘導電流分布とを比較することで、人体ファントム１の形状および電気的定数を決定した。

そして、全身の人体誘導電流分布を評価することにより、上記した［式２］から局所ＳＡＲを導き出すことができる。これにより、様々な電磁波環境でのあらゆる局所ＳＡＲ評価が可能となる。また、人体誘導電流から吸収電力を計算することができるため、全身平均ＳＡＲの評価も可能となる。

ここで、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。次に、比較例と共に、数値解析による人体の形状と誘導電流分布との関係を図面に基づいて説明する。

＜実施例＞
図１において、胴体部３０は高さが１７３ｃｍ以上、断面が７０ｍｍ×７０ｍｍである。足部２２は高さが１０ｃｍであり、断面が７０ｍｍ×７０ｍｍである。腕部４０は高さが１３０ｃｍ以上、断面が６０ｍｍ×６０ｍｍである。金属コネクタ５０は、連結位置が金属板１０から１３０ｃｍの高さにある。

胴体部３０は、金属板１０から１７３ｃｍの高さに第二ファントム液剤３２の水位がある。腕部５０は、金属板１０から１３０ｃｍの高さに第三ファントム液剤４４の水位があり、４０ｃｍの高さまで空気４５が満ちている。

ファントム液剤２２、３２、および４４として、それぞれ食塩水を用いた。第一ファントム液剤２２は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の濃度が０．６％、比誘導率εｒが８２．７、導電率σが１．０である。第二ファントム液剤３２は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の濃度が１．１％、比誘導率εｒが８２．７、導電率σが１．８である。第三ファントム液剤４４は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の濃度が０．１２％、比誘導率εｒが８２．７、導電率σが０．２である。

＜比較例＞
まず、人体誘導電流を調べるために、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）法を用いて数値シミュレーションを比較例に対して行った。比較例１および比較例２を、それぞれ図２および図３に示す。比較例１では完全導体１００上に数値人体モデル６０を直立させ、比較例２では人体ファントムモデル７０を設置した。両者それぞれの誘導電流を計算し、比較した。

図２および図３において、曝露条件は入射波がＥ偏波平面波、入射方向が人体の正面である。正面が人体への吸収電力が最大になると考えられるためである。入射電力密度が１ｍＷ／ｃｍ^２、周波数が３０、４０、６０、８０、および１００ＭＨｚである。ＦＤＴＤ法の計算条件は、セルサイズが２ｍｍ(数値人体モデル６０の解析)、５ｍｍ(人体ファントムモデル７０の解析)、各モデル６０および７０と吸収境界との距離が２００ｍｍである。吸収境界条件はＰＭＬ８層である。

比較例１である数値人体モデル６０を図４に示す。数値人体モデル６０は、日本人男性の平均を模擬したものである。この数値人体モデル６０は、日本人男性の平均身長および体重と合致する被験者のＭＲＩデータを元に作られており、人体内部の組織構造も高精度に模擬されている。空間分解能が２ｍｍ、組織数が５１である。

比較例２である人体ファントムモデル７０を図５に示す。人体ファントムモデル７０は、上記した実施形態に係る人体ファントム１と比較して腕部に相当する部分がない。

次に、誘導電流の計算方法について説明する。

数値人体モデル６０の水平面内切断面を通過する電流Ｉ_（ｚ）は次式３で表される。

Ｓは数値人体モデルの断面である。これは導伝電流と変位電流を含む複素数であるところ、人体内部に流れる電流について評価するため導伝電流のみを考慮し、次式４に基づいて人体誘導電流値を算出した。

誘導電流測定系には、クランプ型の誘導電流計を使用した。クランプ型誘導電流計は、被測定物を挟んだ際に磁気回路に誘導される起電力から電流値を読み出す。クランプ型の誘導電流計で測定される電流は次式５の定義によるものであることから、人体ファントムモデル７０の誘導電流は、人体ファントムモデル７０の周囲にアンペアの法則を適用して算出した。

算出した結果から、数値人体モデル６０の人体誘導電流分布と人体ファントムモデル７０の誘導電流分布とを比較して図６に示す。図６において、実線（ｈｕｍａｎ）が数値人体モデル６０の人体誘導電流分布を表し、破線（ｐｈａｎｔｏｍ）が人体ファントムモデル７０の誘導電流分布を表している。周波数は４０ＭＨｚである。人体ファントムモデル７０は数値人体モデル６０と比較して、１４０ｃｍ以下での誘導電流分布が合致しない。すなわち、人体ファントムモデル７０の構成において、肩の位置（１４０ｃｍ（図６参照））での誘導電流値の増加を再現することが困難であるといえる。

次に、人体の体形と人体誘導電流との関係性を調べるため、腕の長さが異なる各数値人体モデルＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤ（比較例３、４、５、および６）について数値解析を行った。数値人体モデルＡからＤを図７に示す。数値人体モデルＡでは肩から腕までを取り除いた。同モデルＢでは肩を残して腕を取り除いた。同モデルＣでは肘から先を取り除いた。同モデルＤでは腕を残した。

数値人体モデル６０の共振周波数（４０ＭＨｚ）で各数値人体モデルＡからＤを、平面波曝露を行った場合の誘導電流分布を図８に示す。同モデルＡおよび同モデルＢの誘導電流分布を比較すると、ほぼ一致している。このことから、肩を含めたことによる数値人体モデルの断面積の増大は、誘導電流値の増加に影響を与えていないといえる。また、同モデルＡ、Ｃ、およびＤの誘導電流分布を比較すると、腕が誘導電流分布に大きく関わっているといえる。このことから、肩の位置からの誘導電流値の大幅な増加は、腕の長さから大きく影響を受けているといえる。

以上の結果を踏まえて人体ファントム１を作製し、数値人体モデル６０と比較した。周波数が３０、４０、６０、８０、および１００ＭＨｚにおいて平面波曝露を行った場合の誘導電流分布の比較図を、図９、図１０、図１１、図１２、および図１３に示す。各図において、実線（ｈｕｍａｎ）が数値人体モデル６０の人体誘導電流分布を表し、破線（ｐｈａｎｔｏｍ）が人体ファントム１の誘導電流分布を表している。日本人男性の平均体型の共振周波数である４０ＭＨｚで人体誘導電流が最大となるため、４０ＭＨｚで人体誘導電流と人体ファントム１の誘導電流とが近い値になるように、人体ファントム１を満たす３種類の食塩水の割合、およびその電気的定数を調節した。図１０において、両者は良好に一致した。また、図９、図１１、図１２、および図１３においても、誘導電流分布が一致しているため、周波数を変えても人体誘導電流分布を見積もることが可能である。最後に、本実施例および人体ファントムモデル７０の全身平均ＳＡＲの相対誤差を図１４に示す。図１４において、三角のドットを繋いだ折線（ｗｉｔｈ ａｒｍ ｐｈａｎｔｏｍ）が本実施例の全身平均ＳＡＲの相対誤差を示し、四角のドットを繋いだ折線（ｎｏ ａｒｍ ｐｈａｎｔｏｍ）が人体ファントムモデル７０の全身平均ＳＡＲの相対誤差を表している。

上記したように、全身におけるＶＨＦ帯誘導電流評価用の人体ファントム１の設計を目的に、まず数値解析により人体誘導電流の人体形状からの影響を検討し、その数値結果をもとに人体ファントム１の設計と複数の周波数で平面波曝露を行ったときの誘導電流分布について比較検討を行った。さらに、日本人男性の平均体型と合致した数値人体モデル６０と人体ファントム１との誘導電流分布を数値解析により比較検討した。

その結果、人体の腕を考慮することで人体誘導電流分布での肩の位置からの誘導電流の増加を再現することが可能となった。また、複数の周波数で平面波曝露を行い、人体誘導電流分布と人体ファントム１の誘導電流とを比較することで、ＶＨＦ帯での人体誘導電流の評価も可能なことを示すことができた。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。本発明は、電波防護指針（基礎指針値）に則った電波利用設備の評価に用いられる。

１ 人体ファントム（電磁界全身曝露評価人体模擬装置）
１０ 金属板
２０ 足部
２１ 足ケース
２２ 第一ファントム液剤（第一液剤）
３０ 胴体部
３１ 胴体ケース
３２ 第二ファントム液剤（第二液剤）
４０ 腕部
４１ 腕ケース
４２ 液剤区域
４３ 空区域
４４ 第三ファントム液剤（第三液剤）
４５ 空気
５０ 金属コネクタ（肩部）
５１ 金属具
６０ 数値人体モデル
７０ 人体ファントムモデル
１００ 完全導体
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 数値人体モデル

Claims (4)

1. 接地された金属板と、
   この金属板の表面に立てられた足部と、
   この足部に積載された胴体部と、
   この胴体部と並列させられると共に前記金属板の表面に立てられた腕部と、
   前記足部内を満たすと共に前記金属板に電気的に接触した第一液剤と、
   前記胴体部内を満たすと共に前記第一液剤に電気的に接触した第二液剤と、
   前記腕部内を満たした第三液剤と、
   前記胴体部および前記腕部を連結すると共に、前記第二液剤および前記第三液剤を電気的に接続する肩部と、
   から構成され、
   前記第一液剤、前記第二液剤、および前記第三液剤のそれぞれが所定の導電率および比誘電率を有し、誘導電流分布が人体の誘導電流分布と近似している、
   ことを特徴とする電磁界全身曝露評価人体模擬装置。
2. 前記腕部は、下方が空の空区域であり、
   上方が前記第三液剤で満たされた液剤区域である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁界全身曝露評価人体模擬装置。
3. 前記足部、前記胴体部、および前記腕部のうち少なくとも一つが、複数のケースで構成され、
   複数の前記ケースを満たした前記各液剤同士を電気的に接続する金属具が備えられた、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電磁界全身曝露評価人体模擬装置。
4. 前記第二液剤の水位が前記人体の身長と略同じ高さであり、
   前記第三液剤の水位が前記人体の肩の位置と略同じ高さであると共に、深さが前記人体の腕の長さと略同じであり、
   前記肩部の位置が前記人体の肩の位置と略同じ高さである、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電磁界全身曝露評価人体模擬装置。