Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Characteristics of microwave evoked body movements in mice med./bio.

[Charakteristika der bei Mäusen durch Mikrowellen hervorgerufenen Körper-Bewegungen]

Von: Brown DO, Lu ST, Elson EC
Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 1994; 15 (2): 143-161
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Ziel der Studie (lt. Redakteur)

Es sollten durch Mikrowellen-hervorgerufene Körper-Bewegungen bei Mäusen untersucht werden.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 1,25 GHz
Modulationsart: gepulst
Exposition 2: 1,25 GHz
Modulationsart: gepulst
Exposition 3: 1,25 GHz
Modulationsart: gepulst
Exposition 4: 1,25 GHz
Modulationsart: gepulst
Exposition 5: 1,25 GHz
Modulationsart: gepulst
Exposition 6: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls
Exposition 7: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls
Exposition 8: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls
Exposition 9: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls
Exposition 10: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls
Exposition 11: 1,25 GHz
Modulationsart: einzelner Puls

Allgemeine Informationen

Twelve different MW events including sham were tested in two series of experiments. The first series was designed to compare the twofold increase in the response rate (evoked body movements) by pulsed to gated CW (single pulse) MW (E1, E2, E3, E6, E7, E8). The second series was designed to supplement and to expand the dose-response curve of the first series (E4, E5, E9, E10, E11, and sham). Each mouse was exposed in three sessions, at least 24 h apart. Each session comprised six consecutive randomised MW events, the testing period for each event lasting 15 s. To evaluate thermal stimulation and hyperthermia, rectal and four subcutaneous cranial temperatures were measured in an anaesthetised mouse for five different MW exposures (E4, E5, E9, E10, E11) and eight replications. Positive controls were performed using 100-ms acoustic (104 dB SPL, 2.5-25 kHz noise) and tactile (40 psi air puff) stimuli using a procedure similar to the MW exposure.

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 10 µs
Folgefrequenz 80 Hz
Zusatzinfo

train of 2 pulses and 25 ms duration
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau A mouse holder (10-cm metal tube with 2.5-cm acrylic liner) with a protruding nose cone was attached from outside to the center of the end-wall.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 200 kW Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 0,29 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,18 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 4 J
Zusätzliche Parameterdetails

The tuning of the cavity was optimised for the pulsed MW source impedance. Therefore, two different mid-brain SAR values were used for the pulsed (73.7 W/kg per W) and the gated CW (96.0 W/kg per W) MW.

Mess- und Berechnungsdetails

Incident and reflected powers were measured using crystal detectors and an oscilloscope. A network analyser was used for daily system calibration. The low-Q cavity was tuned for minimum reflection (-10 to -15 dB) before each series of experiments and daily in two steps using a 20-g muscle phantom and a live mouse. Local SAR was determined by a thermometric method inserting the temperature probe into the brain. The whole-body average SAR was calculated from the incident power and the body weight of the mouse resulting in an over-estimation due to the return loss (3-10%) and waveguide absorption (10-20%).

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 10 µs
Folgefrequenz 80 Hz
Zusatzinfo

train of 4 pulses and 50 ms duration
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 200 kW Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 0,59 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,36 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 8 J

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 10 µs
Folgefrequenz 80 Hz
Zusatzinfo

train of 8 pulses and 100 ms duration
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 200 kW Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 1,18 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,73 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 16 J

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 10 µs
Folgefrequenz 80 Hz
Zusatzinfo

train of 16 pulses and 200 ms duration
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 200 kW Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 2,36 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 1,45 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 32 J

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 10 µs
Folgefrequenz 80 Hz
Zusatzinfo

train of 160 pulses and 2000 ms duration
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 20 kW Spitzenwert gemessen - -
Leistung 16 W Mittelwert gemessen - -
SA 2,36 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 1,45 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 32 J

Exposition 6

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 50 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 160 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 0,77 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,36 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 8 J
Mess- und Berechnungsdetails

Incident and reflected powers were measured using power sensors and power meters.

Exposition 7

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 100 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 160 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 1,54 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,73 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 16 J

Exposition 8

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 200 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 160 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 160 W Mittelwert gemessen - -
SA 3,07 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 1,45 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 32 J

Exposition 9

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 200 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 98,6 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 98,6 W Mittelwert gemessen - -
SA 1,89 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 0,9 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 19,7 J

Exposition 10

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 800 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 28,6 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 28,6 W Mittelwert gemessen - -
SA 2,2 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 1,03 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 22,7 J

Exposition 11

Hauptcharakteristika
Frequenz 1,25 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Modulation
Modulationsart einzelner Puls
Pulsbreite 3.200 ms
Zusatzinfo

gated CW (wide pulse)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 7,2 W Spitzenwert gemessen - -
Leistung 7,2 W Mittelwert gemessen - -
SA 2,21 kWs/kg Mittelwert gemessen - Mittelwert mitten im Gehirn
SA 1,05 kWs/kg Mittelwert berechnet Ganzkörper Dosis 23 J

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • während der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Es wurde kein Unterschied bei der Reaktion auf gepulste und "gated" (in Zeitfenster zerlegte, "vergatterte", "rechteckförmige") kontinuierliche Wellen-Stimuli bei gleichwertiger durchschnittlicher Leistung beobachtet.
Die Häufigkeit hervorgerufener Körper-Bewegungen stieg proportional zur spezifischen Absorption, wenn die durchschnittliche Ganzkörper-Absorptionsrate bei einem konstanten Level lag (7300 W/kg). Bei einer konstanten durchschnittlichen spezifischen Absorptionsrate erreichte die Reaktions-Häufigkeit ein Plateau bei 0.9 kJ/kg. Bei höheren Dosen als 0.9 kJ/kg war die Reaktions-Häufigkeit proportional zur spezifische Absorptionsrate und erreichte bei 900 W/kg ein Plateau.
Körper-Bewegungen konnten durch einen einzelnen Mikrowellen-Puls hervorgerufen werden.
Die geringste untersuchte spezifische Absorption war 0.18 kJ/kg, die dazugehörige spezifische Absorption des Gehirns war 0.29 kJ/kg. Das Masse-Erwärmungs-Vermögen dieser spezifischen Absorptionen war geringer als 0.1°C. Bei höheren Dosen als 0.9 kJ/kg war die Reaktions-Häufigkeit ebenfalls proportional zur subkutanen Erwärmungsrate. Die extrapolierten absoluten Schwellenwerte (0% Reaktions-Häufigkeit) lagen bei 1.21°C Temperatur-Erhöhung und 0.24°C/s Erwärmungsrate.
Die Ergebnisse dieser Studie sollten bei der Verhängung personeller Sicherheits-Richtlinien gegen höchste Leistungsspitzen durchschnittlich schwacher Mikrowellen berücksichtigt werden.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch