研究のタイプ: 医学／生物学の研究 (experimental study, theoretical study)

[ミリ波によってヒト皮膚内に生じる熱覚と痛覚：単純な加温モデルとの比較] med./bio.

Heating and pain sensation produced in human skin by millimeter waves: comparison to a simple thermal model

著者: Walters TJ, Blick DW, Johnson LR, Adair ER, Foster KR
掲載誌: Health Phys 2000; 78 (3): 259-267
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熱痛の皮膚閾値を、10人の対象者について、強度が1.8W/cm2の94GHzの連続波に3秒間ばく露して調べた。個々のばく露で、皮膚表面の温度上昇を赤外線サーモグラフィーで計測した。皮膚の平均基礎温度は、34.0±0.2℃であった。チクチクする痛みに対する閾値は、43.9±0.7℃で、これは最大9.9℃（34.0℃から43.9℃へ）の表面温度上昇と対応した。表面温度上昇の計測値は、単純な熱モデルと符合し、このことで熱伝導、マイクロ波エネルギーの組織貫通深度を説明できる。これらを勘案すると、他のミリ波（波長）周波数での熱痛閾値を予測する手段として、このモデルの利用が有効であると思われる。

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研究目的（著者による）

1) To determine the pain threshold for 94 GHz mm-wave irradiation in human subjects; 2) to extend earlier obeservations of the perception threshold for 94 GHz mm-wave irradiation; and 3) to develop a simple thermal model, based on the heat conduction equation, that would allow the accurate prediction of pain at other millimeter-wave frequencies.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 94 GHz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: 3 s
  • 電力密度: 950 mW/cm² minimum (1.05 W/cm², 1.15 W/cm², 1.25 W/cm², 1.35 W/cm², 1.45 W/cm², 1.55 W/cm², 1.65 W/cm²)
  • 電力密度: 1.75 W/cm² maximum

ばく露1

主たる特性
周波数 94 GHz
ばく露時間 3 s
Modulation
Modulation type pulsed
Additional information

1 kHz rectangular wave pulse train with varying duty cycles of 90 to 50% were used.
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
チャンバの詳細 Exposure chamber/ 90 cm wide x 90 cm long x 180 cm high.
Additional information A dielectric lens capable of focusing the output of the horn into a 4 cm diameter beam. The lens had a focal length of 90 cm and was placed 90 cm from the antenna. The lens was situated at 188 cm from the aperture of the exposure chamber.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電力密度 950 mW/cm² minimum 測定値 - 1.05 W/cm², 1.15 W/cm², 1.25 W/cm², 1.35 W/cm², 1.45 W/cm², 1.55 W/cm², 1.65 W/cm²
電力密度 1.75 W/cm² maximum 測定値 - -
Additional parameter details

4 cm diameter of the skin area was exposed. IR exposure was also applied with the IR camera 190 cm away from the apreture of the exposure chamber.

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究対象とした生物試料:
研究対象とした臓器系:
  • 感覚器
調査の時期:
  • ばく露中

研究の主なアウトカム（著者による）

The study reports the thresholds for painful cutaneous sensation during stimulation by mm-wavelength microwaves, together with an analysis of the thermal response of skin in terms of a simple heat-conduction model. The data are in good agreement with the thermal model, with parameter values that agree well with those that have been reported in literature. The model may provide a basis for estimating the thresholds for pain and for perception of microwave energy over a large range of frequencies and exposure times.

研究の種別:

研究助成

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