医学／生物学の研究 (experimental study)

[単離された神経および筋の標本に対する電磁界の影響] med./bio.

Effects of electromagnetic fields on isolated nerve and muscle preparations

著者: Chou CK, Guy AW

掲載誌: IEEE Trans Microw Theory Tech 1978; 26 (3): 141-147

この研究は、Sバンド導波管を用いたばく露システムを設計、製作して、単離組織に対する電磁界の影響を調べた。単離組織のばく露中の温度は、導波管内に温度制御されたリンゲル液を循環させることにより、一定に維持された。単離されたカエル坐骨神経、ネコ伏在神経、ウサギの迷走神経および上頸神経節、ならびにラット横隔膜筋を、TE / sub 10 /モードの電界に平行または垂直な位置関係で導波路内に配置した。神経の複合活動電位または筋肉の収縮張力を、2450 MHz マイクロ波ばく露の前、中、および後に記録した。その結果、SAR値0.3 - 1500 W/ kgの連続波およびピークSAR値0.3 - 220 kW/ kgのパルス波のばく露を受けた神経または筋肉の特性に有意な変化は生じなかった；高電力でのばく露で観察された影響は、溶液の温度を変えることで再現できた；したがって、マイクロ波ばく露中、神経または筋肉の直接的な刺激効果は観察されなかった、と報告している。

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研究目的(acc. to editor)

To study the effects of electromagnetic fields on isolated nerve and muscle preparations.

詳細情報

Compound action potentials of nerves or contractile tensions of muscles were recorded.

影響評価項目

compound action potentials of nerves and contractile tensions of muscles

ばく露

- 2.45 GHz
- マイクロ波

ばく露	パラメータ
ばく露1: 2,450 MHz Modulation type: CW ばく露時間: intermittent, 10 or 5 min on/5 min off isolated nerves and ganglia	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 300 W/kg mean SAR: 1,500 W/kg mean
ばく露2: 2,450 MHz Modulation type: pulsed ばく露時間: intermittent, 10 or 5 min on/5 min off isolated nerves and ganglia	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 220 W/kg mean
ばく露3: 2,450 MHz Modulation type: pulsed ばく露時間: intermittent, 10 or 5 min on/5 min off isolated nerves and ganglia	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 220 W/kg mean
ばく露4: 2,450 MHz Modulation type: CW ばく露時間: intermittent, 5 min on/5-10 min off isolated muscles	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 300 W/kg mean SAR: 1,500 W/kg mean
ばく露5: 2,450 MHz Modulation type: pulsed ばく露時間: intermittent, 5 min on/5-10 min off isolated muscles	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 220 W/kg mean
ばく露6: 2,450 MHz Modulation type: pulsed ばく露時間: intermittent, 5 min on/5-10 min off isolated muscles	SAR: 0.3 W/kg mean SAR: 3 W/kg mean SAR: 30 W/kg mean SAR: 220 W/kg mean

ばく露1

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 10 or 5 min on/5 min off
Additional information	isolated nerves and ganglia

Modulation

Modulation type	CW

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	導波管 WR 284, S-band, silver-plated
チャンバの詳細	The temperature of the exposed tissue was maintained at 37°C by circulating temperature controlled Ringer's solution through the waveguide. (The frog sciatic nerve was kept at room temperature.) A maximum rise of 1°C occurred during irradiation due to the limited circulation rate. The waveguide was pointed upward with a Plexiglas solution reservoir on the top edge. A quarter wavelength dielectric matching material was placed between the 6 cm deep Ringer's solution and the air medium. A VSWR of 1.08 was measured.
ばく露装置の詳細	Nerves and ganglia were placed in the waveguide either parallel or perpendicular to the electric field of the TE₁₀ mode. They were exposed to each power level for 10 or 5-min periods, respectively, separated by 5-min intervals.

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	300 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	1,500 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

Additional parameter details

Stimulation current pulses of 0.3 ms and 0.3-30 mA were applied to the nerves once every 2 s. Tests for possible direct stimulation of nerves and ganglia by MW fields were also performed at the maximum SAR values for CW and pulsed fields but without the electrical stimulation.

測定および計算の詳細

Incident and reflected powers were measured using a directional coupler, two bolometers and two power meters. SAR values derived from temperature rise measurements [Johnson et al., 1972 and 1975] were 10% lower than the theoretical values calculated from power loss.

ばく露2

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 10 or 5 min on/5 min off
Additional information	isolated nerves and ganglia

Modulation

Modulation type	pulsed
Pulse width	1 µs
Repetition frequency	1,000 Hz

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	E1と同じ装置

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	220 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

ばく露3

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 10 or 5 min on/5 min off
Additional information	isolated nerves and ganglia

Modulation

Modulation type	pulsed
Pulse width	10 µs
Repetition frequency	100 Hz

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	E1と同じ装置

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	220 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

ばく露4

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 5 min on/5-10 min off
Additional information	isolated muscles

Modulation

Modulation type	CW

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	E1と同じ装置
ばく露装置の詳細	Muscles were placed in the waveguide either parallel or perpendicular to the electric field of the TE₁₀ mode. They were exposed to each power level for 5-min periods, separated by 5 to 10-min intervals.

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	300 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	1,500 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

Additional parameter details

Stimulation current pulses of 0.3 ms and 0.3-30 mA were applied to the phrenic nerves once every 5 s for single twitch experiments and 15-30 per second for tetanus experiments. Tests for possible direct influence of MW fields on muscle tension were also performed at the maximum SAR values for CW and pulsed fields but without the electrical stimulation.

ばく露5

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 5 min on/5-10 min off
Additional information	isolated muscles

Modulation

Modulation type	pulsed
Pulse width	1 µs
Repetition frequency	1,000 Hz

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	E1と同じ装置

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	220 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

ばく露6

主たる特性

周波数	2,450 MHz
タイプ	electromagnetic field
特性	guided field
ばく露時間	intermittent, 5 min on/5-10 min off
Additional information	isolated muscles

Modulation

Modulation type	pulsed
Pulse width	10 µs
Repetition frequency	100 Hz

ばく露装置

ばく露の発生源／構造	E1と同じ装置

パラメータ

測定量	値	種別	Method	Mass	備考
SAR	0.3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	3 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	30 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-
SAR	220 W/kg	mean	電力損失による決定値	-	-

Reference articles

Johnson CC et al. (1975): [審議文書：照射中に組織内に吸収された無線周波数電力および温度を測定するための光ファイバー液晶プローブ]
Johnson CC et al. (1972): [生物学的材料およびシステムにおける非電離電磁波の影響]

ばく露を受けた生物:

frog sciatic nerves, cat saphenous nerves, rabbit vagus nerves, superior cervical ganglia, rat diaphragm muscles

方法影響評価項目／測定パラメータ／方法

細胞機能: compound action potentials of nerves
contractile tensions of muscles

研究対象とした生物試料:

frog sciatic nerves, cat saphenous nerves, rabbit vagus nerves, superior cervical ganglia, rat diaphragm muscles

調査の時期:

ばく露前
ばく露中
ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

Continuous wave and pulsed 2450 MHz electromagnetic fields produce no effects other than thermal effect on the conduction characteristics of isolated nerves or on the contraction of isolated muscles.

研究の種別:

医学／生物学の研究
experimental study
full/main study

研究助成

Bureau of Radiological Health (later on "Center for Devices and Radiological Health" (CDRH) at FDA), USA
Social and Rehabilitation Service, USA

[単離された神経および筋の標本に対する電磁界の影響] med./bio.

Effects of electromagnetic fields on isolated nerve and muscle preparations

研究目的(acc. to editor)

詳細情報

影響評価項目

ばく露

ばく露1

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

Additional parameter details

測定および計算の詳細

ばく露2

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

ばく露3

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

ばく露4

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

Additional parameter details

ばく露5

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

ばく露6

主たる特性

Modulation

ばく露装置

パラメータ

Reference articles

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究の主なアウトカム（著者による）

研究助成

関連論文

方法影響評価項目／測定パラメータ／方法