(57)【要約】【課題】  損失性媒質である人体ファントムなどの内部のＳＡＲ値を高精度に推定するＳＡＲ推定方法を提供することを目的とする。【解決手段】  生体モデルの損失性媒質と前記無線装置の距離と前記無線装置から放射される電磁波のエネルギー拡散の違いを考慮した関係式を用いて、前記損失性媒質の表面における電界値と前記損失性媒質の内部における角周波数と導電率と透磁率および誘電率から、前記無線装置の送信アンテナが前記損失性媒質の内部にあると仮定して、無線装置に近接された損失性媒質の内部に向かう方向における比吸収率（ＳＡＲ）を推定する。【選択図】図６
2005073975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間などの生体が測定対象である無線装置から発生する電磁界にさらされることによって、生体組織の単位質量当たりに吸収されるエネルギーを測定するに際し、
前記生体モデルの損失性媒質と前記無線装置の距離と前記無線装置から放射される電磁波のエネルギー拡散の違いを考慮した関係式を用いて、
前記損失性媒質の表面における電界値と前記損失性媒質の内部における角周波数と導電率と透磁率および誘電率から、前記無線装置の送信アンテナが前記損失性媒質の内部にあると仮定して、
前記無線装置に近接された損失性媒質の内部に向かう方向における比吸収率（ＳＡＲ）を推定する
ＳＡＲ推定方法。
【請求項２】
損失性媒質比吸収率（ＳＡＲ）を、予め測定された損失性媒質内のＳＡＲ値から減衰量を推定する
請求項１記載のＳＡＲ推定方法。
【請求項３】
前記関係式が、損失性媒質の表面における比吸収率（ＳＡＲ）をＳＡＲ（０）、減衰定数をα、前記生体モデルの損失性媒質と前記無線装置の距離をｄとしたときに、
ＳＡＲ（ｙ）＝ＳＡＲ（０）・ｅｘｐ（−２αｙ）／（ｙ／ｄ＋１）ｎ
ただし、０  ＜  ｎ  ＜  ２  
によって前記無線装置に近接された損失性媒質の内部に向かう方向における比吸収率ＳＡＲ（ｙ）を推定する
請求項１記載のＳＡＲ推定方法。
【請求項４】
前記距離ｄが不明の場合には、基準となる無線装置において前記生体モデルの損失性媒質の内部に向かう方向のＳＡＲ値から
ＳＡＲ（ｙ）＝ＳＡＲ（０）ｅｘｐ（−２αｙ）
の減衰定数αを位置関数α（ｘ，ｙ）として各々の位置座標毎に近似的に求める
請求項３記載のＳＡＲ推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機、携帯無線機などの携帯無線装置の比吸収率（以下、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）という）を測定および評価するためのＳＡＲ推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、携帯無線機などの携帯無線装置の普及が急速に進んでいる。それに伴い、携帯無線装置から放射される電磁波が人体に与える影響が問題となってきており、世界的にその研究が盛んである。この人体への影響度を評価する指標として一般的なものに前記ＳＡＲがある。
【０００３】
ここで、ＳＡＲとは、人間などの生体が電磁界にさらされることによって、生体組織の単位質量当たりに吸収される電力（エネルギー）であり、下記の（第１式）で表される。
【０００４】
【数１】
2005073975.tif 000003
ここで、比吸収率ＳＡＲは［Ｗ／ｋｇ］、Ｅ［Ｖ／ｍ］は電界強度の実効値、σ［Ｓ／ｍ］は生体組織の導電率、ρ［ｋｇ／ｍ３］は生体組織の密度である。
【０００５】
携帯無線装置が使用する周波数によっても異なるが、９００ＭＨｚの携帯無線装置を人体頭部で使用する場合、おおよそ、σ＝４１．５［Ｓ／ｍ］、ρ＝１０３０［ｋｇ／ｍ３］である。
【０００６】
従来のＳＡＲ評価方法としては、日本国総務省の電気通信審議会答申の「人体側頭部の側で使用する携帯電話端末等に対する比吸収率の測定方法」などに示される電界プローブ法と呼ばれるＳＡＲの評価方法では、形状、寸法、頭部組織の電気的測定を人体に模擬させた人体モデル、いわゆる、人体ファントムを使用するものがある（非特許文献１）。
【０００７】
また、従来の別のＳＡＲ評価方法としては、携帯無線装置の自由空間中の磁界Ｈの測定から人体ファントムの表面のＳＡＲを、“ＳＡＲ  ∝  Ｈ２”の関係を用いて推定する方法などがある（非特許文献２）。
【０００８】
図１（ａ）は（非特許文献２）に記載された従来のＳＡＲ推定方法を示している。
これは、人体の電気特性を模擬した溶液３を充填した人体ファントムの殻１の近傍に携帯無線装置２を配置して、ＳＡＲ測定面５において（非特許文献１）の方法によりＳＡＲ分布が測定される。
【０００９】
このＳＡＲ測定面５において、あるＳＡＲ測定点４のＳＡＲ値をＳＡＲ（ｘ，ｙ）とする。図１（ｂ）に示すように自由空間（空気）中において、携帯無線装置２から一定の距離だけ離れた磁界測定面７の磁界Ｈの分布を測定する。この磁界測定面７において、ある磁界測定点６の磁界の値をＨ（ｘ，ｙ）とする。
【００１０】
ここで、基準の携帯無線装置から放射されるときに予め測定される近傍の磁界分布Ｈｒｅｆ（ｘ，ｙ）と、（非特許文献１）の測定方法を用いて予め測定されたＳＡＲ分布ＳＡＲｒｅｆ（ｘ，ｙ）から、次式を用いて所定の複数の位置座標（ｘ，ｙ）毎に、変換係数分布Ａ（ｘ，ｙ）を計算する。
【００１１】
【数２】
2005073975.tif 000004
ここで、ＳＡＲｒｅｆ（ｘ，ｙ）は基準の携帯無線機のＳＡＲ分布であり、Ｈｒｅｆ（ｘ，ｙ）は基準の自由空間（空気）中における近傍磁界分布である。従って、上記変換係数分布Ａ（ｘ，ｙ）を用いて同型（同機種）の携帯無線機のＳＡＲを次式により算出することができる。
【００１２】
【数３】
2005073975.tif 000005
ここで、ＳＡＲｅｓｔ（ｘ，ｙ）は測定対象の携帯無線機の推定されたＳＡＲ分布であり、Ｈｍｅａｓ（ｘ，ｙ）は測定対象の携帯無線機の自由空間（空気）中における近傍磁界分布である。
【００１３】
以上のような方法により、自由空間（空気）中の近傍磁界からＳＡＲを推定し、この方法における人体ファントム内のＳＡＲ値の推定方法は、次に示すような式を用いて行われる。
【００１４】
【数４】
2005073975.tif 000006
【００１５】
【数５】
2005073975.tif 000007
ここで、ＳＡＲ（ｚ）は人体ファントム内の深さ方向ｚにおけるＳＡＲ値、ｚは人体ファントム内の深さ、ＳＡＲ（０）は（非特許文献１）の方法により測定される人体ファントム最下面（最も人体ファントムの殻１に近づいたとき）のＳＡＲ値である。また、αは損失性媒質中（溶液３）での減衰定数、π（≒３．１４）は円周率、ｆ［Ｈｚ］は携帯無線装置の送信周波数、μ［Ｈ／ｍ］は溶液３の透磁率、σ［Ｓ／ｍ］は溶液３の導電率である。さらに、δは溶液の表皮深さ（Skin Depth）である。
【非特許文献１】日本国における社団法人電波産業会（Association of Radio Industries and Business in Japan）発行、「携帯型無線端末の比吸収率測定法の標準規格」、ＡＲＩＢ  ＳＴＢ−Ｔ５６  Ｖｅｒ．２．０、２００２年１月２４日改定。
【非特許文献２】社団法人  電子情報通信学会ＥＭＣＪ２００３−１５（１３ｐ〜２０ｐ）「自由空間の近傍磁界による高速ＳＡＲ推定方法」、２００３年５月３０日発表。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、（非特許文献２）の方法では、減衰定数αを携帯無線装置からの送信周波数により一義的に定義しているため、人体ファントムと携帯無線装置の距離により変化する人体ファントム溶液内のＳＡＲ減衰の様子を表現できず、携帯無線装置の形状や携帯無線装置の保持方法の違いにより起こる人体ファントムと携帯無線装置との距離に違いが生じた場合に、人体ファントム内部のＳＡＲ値を正しく推定できず、誤差が大きくなるという課題を有している。
【００１７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、損失性媒質である人体ファントムなどの内部のＳＡＲ値を高精度に推定するＳＡＲ推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のＳＡＲ推定方法は、人間などの生体が測定対象である無線装置から発生する電磁界にさらされることによって、生体組織の単位質量当たりに吸収されるエネルギーを測定するに際し、前記生体モデルの損失性媒質と前記無線装置の距離と前記無線装置から放射される電磁波のエネルギー拡散の違いを考慮した関係式を用いて、前記損失性媒質の表面における電界値と前記損失性媒質の内部における角周波数と導電率と透磁率および誘電率から、前記無線装置の送信アンテナが前記損失性媒質の内部にあると仮定して、前記無線装置に近接された損失性媒質の内部に向かう方向における比吸収率（ＳＡＲ）を推定することを特徴とする。
【００１９】
本構成によって、高精度に損失性媒質内のＳＡＲを推定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のＳＡＲ推定方法によれば、損失性媒質である人体ファントムなどの内部におけるＳＡＲ値を高精度に推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図２は、本発明の（実施の形態１）における損失性媒質中のＳＡＲ推定方法を示したモデルである。
【００２２】
図２において、生体モデルとしての人体ファントムの損失性媒質８の近傍に、送信アンテナ９が前記損失性媒質８から距離ｄ［ｍｍ］だけ離れて配置されているとする。これは、（非特許文献１）による比吸収率（ＳＡＲ）の測定方法による無線装置と人体ファントムをモデル化したものである。損失性媒質８の内部へ向かう深さ方向をｙとする。
【００２３】
図３は平面波における電磁界エネルギーの拡散の様子を示し、損失性媒質８の内部をｙ軸方向に進行する平面波の電界Ｅ（ｙ）は、下記の（第６式）で与えられる。平面波は送信アンテナ９から十分に離れた地点での電磁界のことを言う。
【００２４】
【数６】
2005073975.tif 000008
ここで、Ｅ０［Ｖ／ｍ］は損失性媒質８の表面における電界の実効値であり、平面波のα［Ｎｐ／ｍ］は下記の（第７式）で与えられる。
【００２５】
【数７】
2005073975.tif 000009
ここで、ω［ｒａｄ／ｓ］は角周波数であり、σ［Ｓ／ｍ］は導電率であり、μ［Ｈ／ｍ］は透磁率であり、ε［Ｆ／ｍ］は誘電率である。
【００２６】
損失性媒質８の表面のＳＡＲ値をＳＡＲ（０）とすると、（第１式）の“ＳＡＲ  ∝  Ｅ２  ”の関係から損失性媒質内のｙ軸方向のＳＡＲ（ｙ）は下記の（第８式）で与えられることになる。
【００２７】
【数８】
2005073975.tif 000010
ここで、電磁界のエネルギーの拡散を考慮するために、平面波の他に円筒波と球面波を考えてみる。
【００２８】
図４は円筒波における電磁界エネルギーの拡散の様子を示し、損失性媒質８の内部をｙ軸方向に進行する円筒波のＳＡＲ（ｙ）は、エネルギーの拡散を考慮すると、ｙ軸方向に対して１／ｙで減衰していく。円筒波は送信アンテナ９に一定振幅の電流が流れているような場合の電磁界の広がりの様子を示す。
【００２９】
また、図５に示すように、損失性媒質８の内部をｙ軸方向に進行する球面波のＳＡＲ（ｙ）は、ｙ軸方向に対して、（１／ｙ）２で減衰していく。球面波は送信アンテナが、点波源のように送信波長よりも十分に小さいときの電磁界の広がり様子を示す。
【００３０】
次に、送信アンテナ９を基準となる１／２波長ダイポールアンテナとし、送信される電磁波の周波数をｆ＝９００ＭＨｚとすると、アンテナの長さは約１６７ｍｍとなる。この送信アンテナ９と損失性媒質８の距離ｄは、実際の携帯無線装置の比吸収率（ＳＡＲ）測定においては、数ミリメートルから数十ミリメートルとアンテナの長さ約１６７ｍｍに対して十分に小さい。
【００３１】
このような場合、この送信アンテナ９が図６のように、損失性媒質の内部にあると仮定することができる。このことにより、送信アンテナ９と損失性媒質８の表面までの距離ｄと電磁波エネルギーの拡散を考慮したｙ軸方向のＳＡＲ（ｙ）は下記の（第９式）で与えられる。
【００３２】
【数９】
2005073975.tif 000011
ここで、ｎは０〜２までの数字であり、損失媒質内の電磁波エネルギーの拡散の様子が、平面波の場合にはｎ＝０であり、円筒波の場合はｎ＝１であり、球面波の場合にはｎ＝２となる。実際の電磁界におけるエネルギー拡散の様子は、特に送信アンテナ９の近傍においては、理想的な平面波、球面波は存在しないため、ｎは“  ０  ＜  ｎ  ＜  ２  ”の値をとることになる。
【００３３】
次に、本発明における損失性媒質内部のＳＡＲ推定方法を検証するために、図２のようなモデルにおいてＦＤＴＤ法による解析を行った。
なお、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain method）は、マクスウェルの方程式を時間・空間で差分化し、解析空間の電磁界をリープフロッグアルゴリズム（電界と磁界を交互に計算する）を用いて時間的に更新して出力点の時間応答を得る方法である。
【００３４】
このとき、損失性媒質表面と送信アンテナとの距離ｄを２．５ｍｍから５０ｍｍまで変化させた。また、送信アンテナ９として９００ＭＨｚの１／２波長ダイポールアンテナ（長さ１６７ｍｍ）を用い、損失性媒質８として人体頭部の電気特性を想定し、比誘電率εｒ＝４１．５、導電率σ＝０．９５［Ｓ／ｍ］とし、計算の簡素化のためＣＯＳＴ２４４（欧州の生体影響関連研究の国際プロジェクト）立方体モデル（一辺が２００ｍｍの立方体）を使用した。
【００３５】
また、損失性媒質８の表面と送信アンテナ９との距離ｄ（＝２．５ｍｍ，５．０ｍｍ，１０．０ｍｍ，２５．０ｍｍ，５０．０ｍｍ）の各々において、損失性媒質８の表面のＳＡＲ値（ＳＡＲ（０））を“１”として規格化したＳＡＲの減衰率として評価する。その結果を図７に示す。
【００３６】
この図７に示すように、損失性媒質８の表面からの距離ｄが小さくなるにつれ、損失性媒質８の内部での比吸収率（ＳＡＲ）が急激に減衰することが分かる。
前記の（第９式）を用いて、損失性媒質８の表面のＳＡＲ（０）から損失性媒質８の内部のＳＡＲ減衰特性を推定したものを、ｄ＝５．０ｍｍの場合を図８に、ｄ＝５０．０ｍｍの場合を図９に示す。
【００３７】
ここで、減衰定数αを算出するために用いた諸定数は、周波数ｆ＝９×１０８［Ｈｚ］、各周波数ω＝２πｆ＝５．６５×１０９［ｒａｄ／ｓ］、導電率σ＝０．９５［Ｓ／ｍ］、透磁率μ＝１．２５６６４×１０−６［Ｈ／ｍ］、誘電率ε＝３．９７４×１０−１４［Ｆ／ｍ］である。
【００３８】
これらにより計算される前記（第７式）の減衰定数αは２７．１１［Ｎｐ／ｍ］である。また、前記（第９式）におけるｎは、送信アンテナ９から放射される電磁界の拡散の様子が、平面波と円筒波の中間的なものであるため、ｎ＝０．６６とした。
【００３９】
図８および図９より、損失性媒質８の表面と送信アンテナ９との距離ｄが変化した場合においても、前記（第９式）による損失性媒質内部のＳＡＲ減衰特性を精度よく近似できていることが分かる。ちなみに、（非特許文献２）における減衰定数αは損失性媒質表面と送信アンテナとの距離ｄを考慮していないため、ｄが変化した場合にも損失性媒質内部のＳＡＲ減衰率が一定のため、推定精度が悪くなる。
【００４０】
実際の無線装置の比吸収率（ＳＡＲ）の測定においても、測定物である携帯無線装置の形状や人体ファントムの形状により、人体ファントム表面と携帯無線装置との距離は数ミリメートルから数十ミリメートルの距離があることからも、この実施の形態のＳＡＲ推定方法により、携帯無線装置から放射される電磁界から人体ファントム表面から内部に向かってのＳＡＲ値を精度よく推定できることは自明である。
【００４１】
このように損失性媒質内部のＳＡＲを推定する場合に、損失性媒質の内部における電磁界エネルギーの拡散と損失性媒質８の表面と送信アンテナ９との距離ｄを考慮することにより、精度よく損失性媒質内のＳＡＲ減衰特性を推定することができる。
【００４２】
なお、（第９式）において、損失性媒質である人体ファントム表面と測定物である携帯無線装置との位置関係が不明である場合、つまり、前記の距離ｄが不明の場合は、予め（非特許文献１）に示す方法により、基準となる携帯無線装置において人体ファントム内の深さ方向のＳＡＲ値から前記（第８式）の減衰定数αを位置関数α（ｘ，ｙ）として各々の位置座標毎に近似的に求めることにより、同型（同機種）であれば人体ファントム深さ方向のＳＡＲ値を精度よく推定できることは自明である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のＳＡＲ推定方法は、人体モデルの損失性媒質の内部のＳＡＲ減衰特性を高精度に推定できる特徴を有し、人体に当接または極めて近接して使用する携帯電話などの携帯無線装置を測定したり評価などの用途に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】自由空間の磁界からＳＡＲを推定する従来例のモデル図
【図２】損失性媒質における深さ方向のＳＡＲ値推定方法の検証モデル図
【図３】平面波における電磁界エネルギーの拡散の様子の説明図
【図４】円筒波における電磁界エネルギーの拡散の様子の説明図
【図５】球面波における電磁界エネルギーの拡散の様子の説明図
【図６】損失性媒質における深さ方向のＳＡＲ値推定方法の想定条件のモデル図
【図７】損失性媒質表面のＳＡＲ値で規格化した場合の損失性媒質内のＳＡＲ減衰特性図
【図８】損失性媒質内のＳＡＲ推定減衰特性図  （ｄ＝５ｍｍ）
【図９】損失性媒質内のＳＡＲ推定減衰特性図（ｄ＝５０ｍｍ）
【符号の説明】
【００４５】
１    人体ファントムの殻
２    携帯無線装置
３    溶液
４    ＳＡＲ測定点
５    ＳＡＲ測定面
６    磁界測定点
７    磁界測定面
８    損失性媒質
９    送信アンテナ
【図１】
2005073975.tif 000012
【図２】
2005073975.tif 000013
【図３】
2005073975.tif 000014
【図４】
2005073975.tif 000015
【図５】
2005073975.tif 000016
【図６】
2005073975.tif 000017
【図７】
2005073975.tif 000018
【図８】
2005073975.tif 000019
【図９】
2005073975.tif 000020