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

[哺乳類の聴覚系および生体材料にマイクロ波が誘導する音響的影響] med./bio.

Microwave-induced acoustic effects in mammalian auditory systems and physical materials.

掲載誌: Ann N Y Acad Sci 1975; 247: 194-218

この総説は、平均電力が低レベルのパルスマイクロ波ばく露されたヒトに「音が聞こえる」感覚が生じる現象、いわゆる「マイクロ波聴覚現象」と呼ばれ、広く受け入れられている現象のメカニズムについて解説している。この効果は、頭部内および頭部の後ろ近くから発するクリック音またはブンブン音の知覚として表れ、その音の周波数はマイクロ波パルスの繰り返し周波数に対応する。その効果は熱作用が生じると考えられるレベルよりはるかに低い平均入射電力レベルによって誘発されるため、大きな関心がもたれている。しかし、そのメカニズムには不明確な部分が残っている。 Sommer and Von Gierkeは、骨伝導による音響エネルギーの内耳との結合の仮説を提案した。Freyは、パルスマイクロ波刺激に伴う蝸牛マイクロホン電位がネコおよびモルモットで観察できなかったとして、この仮説を否定した。また、FreyとMessengerは、感覚の大きさがピーク電力に比例することを観察したが、Guyらは、感覚閾値パルスあたりのエネルギーに比例することを観察した。パルスマイクロ波電力の潜在的ハザードを評価するために、マイクロ波相互作用の起源と閾値を特定し、理解することが重要である。現在のANSI安全基準は、任意の6分間平均電力密度が1mW hr / cm2を超えない限り、ピーク電力密度制限していない。この値は、単一の短パルスで音感覚を生じさせる閾値レベルより5桁大きい。ここでレビューした研究は、生体工学的アプローチを用いて、パルス電力またエネルギー、パルス形状、搬送周波数の関数としてヒトおよび動物での閾値、効果の作用部位(すなわち、端緒となるのは中心部は周辺部か)、電磁界神経系に直接作用するのか、電磁界が音響エネルギーに変換されて聴覚系へ作用するのかを明らかにするように組み立てられたものである。これらの研究の結果として、マイクロ波聴覚現象は、組織における電磁エネルギーの音響エネルギーへの変換により説明されることが実証されたことを解説している。

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研究目的(著者による)

One of the most widely observed biologic effects of low average power electromagnetic energy is the auditory sensation evoked in human irradiated by pulsed microwaves. The effect appears as an audible clicking or buzzing sensation that originates from within and near the back of the head.
The study reported here was designed to apply an approach for establishing the threshold of the effect in human and animals as a function of pulse power or energy, pulse shape, and carrier frequency; the locus of action of the effect, that is, whether it is initiated at a central or at a peripheral site; and whether the stimulation is due to direct action of the electromagnetic fields on the nervous system or to transduced acoustic energy acting on the auditory system.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 918 MHz
Modulation type: pulsed
  • 電力密度: 17.4 µW/cm² mean (19.4 µW/cm², 22.6 µW/cm², 20.6 µW/cm², 24.3 µW/cm² and 28.3 µW/cm²)
  • 電力密度: 5.8 W/cm² peak (3.88 W/cm², 2.26 W/cm², 1.37 W/cm², 1.17 W/cm², 0.97 W/cm² and 0.80 W/cm²)
ばく露2: 2.45 GHz
Modulation type: pulsed
  • 電力密度: 17.8 µW/cm² mean (20.3 µW/cm², 21.6 µW/cm², 28.0 µW/cm², 33.0 µW/cm², 15.2 µW/cm² and 47.0 µW/cm²)
  • 電力密度: 35.6 W/cm² peak (17.8 W/cm², 10.0 W/cm², 5.0 W/cm², 4.0 W/cm², 2.2 W/cm², 1.9 W/cm², 1.7 W/cm², 0.6 W/cm² and 1.5 W/c)
ばく露3: 8.5–10 GHz
Modulation type: pulsed

ばく露1

主たる特性
周波数 918 MHz
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 32 µs
Packets per second 1
Additional information

different pulse widths of 3, 5, 10, 15, 20, 25 µs were also used.

ばく露装置
ばく露の発生源/構造
Distance between exposed object and exposure source 0.08 m
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電力密度 17.4 µW/cm² mean 測定値 - 19.4 µW/cm², 22.6 µW/cm², 20.6 µW/cm², 24.3 µW/cm² and 28.3 µW/cm²
電力密度 5.8 W/cm² peak 測定値 - 3.88 W/cm², 2.26 W/cm², 1.37 W/cm², 1.17 W/cm², 0.97 W/cm² and 0.80 W/cm²

ばく露2

主たる特性
周波数 2.45 GHz
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 32 µs
Packets per second 1
Additional information

different pulse widths of 0.5, 1, 2, 4, 5, 10, 15, 20, 25 µs were also used.

ばく露装置
ばく露の発生源/構造
Distance between exposed object and exposure source 0.08 m
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電力密度 17.8 µW/cm² mean 測定値 - 20.3 µW/cm², 21.6 µW/cm², 28.0 µW/cm², 33.0 µW/cm², 15.2 µW/cm² and 47.0 µW/cm²
電力密度 35.6 W/cm² peak 測定値 - 17.8 W/cm², 10.0 W/cm², 5.0 W/cm², 4.0 W/cm², 2.2 W/cm², 1.9 W/cm², 1.7 W/cm², 0.6 W/cm² and 1.5 W/c

ばく露3

主たる特性
周波数 8.5–10 GHz
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 32 µs
Packets per second 1
Additional information

different pulse widths of 0.5, 1, 2, 4, 5, 10, 15, 20, 25 µs were also used.

ばく露装置
ばく露の発生源/構造
Distance between exposed object and exposure source 0.08 m
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電力密度 4.72 W/m² mean 測定値 - 1240 µW/cm²
電力密度 14.8 W/cm² peak 測定値 - to 38.8 W/cm²

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 threshold for microwave pulse-evoked auditory responses in both humans and cats is related to the incident energy per pulse, with values of approximately 20 µJ/cm² for cats to 40 µJ/cm² for humans for pulses less than 30 µsec wide. These values correspond to an estimated peak absorbed power density of 10-16 mJ/kg as measured in the cat head and 16 mJ/kg as estimated for a human head.This energy density is capable of increasing the tissue temperature by only 5 x 10-6°C. As background noise was increased, the threshold for evoked responses in the medial geniculate nucleus of the cat remained stable for pulsed microwave stimuli but increased for acoustic stimuli. The most likely mechanism of electromagnetic field interaction appears to be a conversion of electromagnetic energy to acoustic energy due to thermal expansion.

研究の種別:

研究助成