(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の電磁気的特性を模擬するファントムの内部に電磁界プローブが設けられ、外部からファントムに照射された電波の電界強度或いは磁界強度を電磁界プローブにより測定し、測定値に基づいて人体に吸収された電波の電力を推定する吸収電力測定装置において、
上記ファントムが固定され、
上記ファントムの底面と対向して移動させるベルトコンベアが設置され、
上記ベルトコンベア上にその移動方向に配列されて複数の無線送信機が載せられていることを特徴とする吸収電力測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の吸収電力測定装置において、
上記電磁界プローブは複数個が上記ベルトコンベアの幅方向に配列されて設けられており、
上記ファントムは、上記対向するベルトコンベアと平行な平板状であり、上記ベルトコンベア幅方向の長さが０．６λ以上（λは上記無線送信機の送信電波の波長とする。以下同じ）、上記ベルトコンベア進行方向の長さが０．５λ以上、厚さが０．３λ以上であることを特徴とする吸収電力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の吸収電力測定装置において、
上記電磁界プローブは複数個が上記ベルトコンベアの幅方向に対して斜めに配列されており、
上記ファントムは、上記対向するベルトコンベアと平行な平板状であり、上記ベルトコンベア幅方向の長さが０．６λ以上、上記ベルトコンベア進行方向の長さが０．５λ以上、厚さが０．３λ以上であることを特徴とする吸収電力装置。
【請求項４】
請求項１に記載の吸収電力測定装置において、
上記ファントムは同一のものが複数、上記ベルトコンベアの走行方向に配列固定され、これらファントム内の電磁界プローブは、ファントムごとに位置が上記ベルトコンベアの幅方向において互いに、異ならされており、
上記ファントムは、上記対向するベルトコンベアと平行な平板状であり、上記ベルトコンベア幅方向の長さが０．６λ以上、上記ベルトコンベア進行方向の長さが０．５λ以上、厚さが０．３λ以上であることを特徴とする吸収電力測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の吸収電力測定装置において、
上記ファントムは同一のものが複数、上記ベルトコンベアの走行方向に配列固定され、これらファントム内の電磁界プローブはそれぞれ同一位置に設けられており、
上記ファントムは、上記対向するベルトコンベアと平行な平板状であり、上記ベルトコンベア幅方向の長さが０．６λ以上、上記ベルトコンベア進行方向の長さが０．５λ以上、厚さが０．３λ以上であり、
上記無線送信機ごとの上記複数の電磁界ブロープの測定値の平均値または最大値から上記吸収された電波の電力を測定することを特徴とする吸収電力測定装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、人体の電磁気特性を模擬したファントムを用い、人体近傍で使用される無線送信機から放射される電波の人体への吸収量を、ファントムと無線送信機を相対的に走査して測定する吸収電力測定装置に関する。
背景技術
従来、人体の、例えば頭部における吸収電力を測定する場合、人体の頭部の形状および電磁気的特性を模擬する頭部模擬ファントムを構成し、このファントムに吸収される電力を測定して人体の頭部における吸収電力を類推していた。
図１を参照して従来例を説明するに、容器１１の上面に人体頭部を左右にほぼ２分した形状の凹部１２を形成し、その凹部１２に、人体頭部の電磁気的特性を模擬する液剤１０を充填して頭部模擬ファントム２が構成される。液剤１０は例えば：９００ＭＨｚ溶液；ショ糖５６．５％、脱イオン水４０．９２％、塩化ナトリウム１．４８％、ハイドロキシルセルロース１．０％、殺菌剤０．１％で構成されたもので文献：ＩＥＣ／ＰＴ６２２０９，“Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｔｏ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ  ｔｈｅ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ（ＳＡＲ）ｆｏｒ  Ｈａｎｄ−Ｈｅｌｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅｓ．”などに示されている。容器１１の外側下面に、電波放射源である無線送信機３を、凹部１２の中央部、つまり人体頭部の耳と対応する部分と対応して固定される。液剤１０の内部に、電界又は磁界を検出する電磁界プローブ１が挿入され、無線送信機３と対向する面内で電磁界プローブ１を走査する。この場合、頭部模擬ファントム２と無線送信機３は個別に固定しておき、電磁界プローブ１のみを矢印８で示すように移動、走査し、その時の電磁界プローブ１の検出値を２乗し、その２乗値に校正係数を乗じて、頭部模擬ファントム２内における吸収電力を求めている。なおプローブ１の走査の軌跡を図において横にずらした位置に破線６で示す無線送信機３はそのアンテナ（図示せず）の突出方向と無線送信機３の筐体とをつらねる方向が容器１１の下面にほぼ平行し、携帯電話機を人体頭部の耳付近に位置させて送受する場合の電波の吸収電力を測定していることと対応する。
図１に示した頭部模擬ファントム２は、液剤１０が充填されたものであり、その取扱いが不便であった。またプローブ１を液剤１０内で移動走査して測定を行うため液剤１０が空中に開放された状態となっており、液剤１０の蒸発によりその電磁気特性が経時変化する問題もあった。
他の従来例を図２を参照して説明する。人体の頭部の形状および電磁気的特性を模擬する頭部模擬ファントム２が構成され、そのファントム２に形成した孔２１に電磁界プローブ１が挿入されている。電磁界プローブ１は頭部模擬ファントム２の耳部分と対応する部分の近くに位置され、その耳対応部分のファントム２の外面の近くに、電波放射源である無線送信機３を位置させ、これをファントム２に対して矢印８で示すように上下方向、前後方向に移動させて２次元的に走査し、この時の電磁界プローブ１の検出値を得て、この検出値の２乗に校正係数を乗じて吸収電力を求めている。この場合の走査軌跡の例を図において横にずらして破線６として示す。図２では無線送信機３として携帯電話機を用い、アンテナ５を電話機ケースから取り出し、携帯電話機を使用している姿勢を想定している。
図２に示したファントム２は人体頭部を球体の固形誘電体１０′により模擬し、或いは球状容器の内部に充填した液状誘電体（液剤）１０により模擬している。固形誘電体１０′は例えば誘電率εｒ′＝５２、誘電体損失ｔａｎδ＝５５％（９００ＭＨｚにおいて）であり、ポリビニリデンフローライド（Ｐｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）５７％、磁器粉末（Ｃｅｒａｍｉｃ  Ｐｏｗｄｅｒ）１０％、黒鉛粉末（Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｐｏｗｄｅｒ）３３％ｖｏｌ％で構成され、文献Ｈ．Ｔａｍｕｒａ，Ｙ．Ｉｓｈｉｋａｗａ，Ｔ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ  ａｎｄ  Ｔ．Ｎｏｊｉｍａ，“Ａ  Ｄｒｙ  Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  Ｃｅｒａｍｉｃ  ａｎｄ  Ｇｒａｐｈｉｔｅ  Ｐｏｗｄｅｒ，”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎ．Ｃｏｍｐａｔ．，ｖｏｌ．３９，ｎｏ．２，ｐｐ．１３２−１３７，Ｍａｙ  １９９７．などに示されている。
ここで、頭部ファントム２が人体頭部を模擬する大きさ、すなわち直径２００ｍｍの球体で形成されるとすると、４×π×｛（２００／２）ｍｍ｝３／３の体積を有している。人体頭部の電磁気特性を模擬する誘電体の密度は固形誘電体１０′で約０．００２ｇ／ｍｍ３であり、液状誘電体（液剤）１０で約０．００１ｇ／ｍｍ３である。従って、この頭部模擬ファントム２の重量は、固形誘電体１０′の場合でその体積４×π×｛（２００／２）ｍｍ｝３／３に、固形誘電体１０′の密度０．００２ｇ／ｍｍ３を乗算した値８４００ｇとなる。液状誘電体１０の場合は密度が固形誘電体１０′の約半分であるから、ファントム２の重量も固形誘電体１０′の場合の約半分の重量となる。このように従来の頭部模擬ファントム２はその重量が４２００ｇ或いは８４００ｇと比較的大であり、その取り扱い、運搬も不便であった。
この吸収電力測定は例えば携帯電話機やトランシーバの使用状態における電波が人体にどの程度吸収されるかを知るためであり、通常電波放射源からファントム２までの距離が極めて近い、いわゆる近傍界域で行われる。このため無線送信機３、頭部模擬ファントム２、電磁界プローブ１の位置関係の再現性が測定結果の再現性に与える影響は大きい。即ち、前記位置関係の比較的わずかのずれでも、ファントム２による反射特性が変化し、放射電磁界分布特性が変化する。また図３に示すように無線送信機３を測定者の手４′により保持する場合は、その設置位置をファントム２に対し、常に正しく設定することは難かしく、測定値の良好な再現性は保証し難い。無線送信機３から放射される電波が測定者の手４′により吸収されたり、無線送信機３のアンテナ５上の電流分布が測定者の手４′により変化することも影響する。無線送信機３が外形寸法の大なる或いは重量の大なるものである場合、ファントム２に対して無線送信機３を手４′により空間的に走査するのは困難である。
逆に、無線送信機３側を固定し、頭部模擬ファントム２および電磁界プローブ１より成る吸収電力測定部７を無線送信機３に対して２次元に移動走査しようとしても、頭部模擬ファントム２の重量が上述した４２００ｇ或いは８４００ｇともなると、吸収電力測定部７を手動で移動走査して測定することは大変なことになる。
この発明の目的は、模擬ファントム−電磁界プローブよりなる吸収電力測定部と無線送信機との相対的移動走査を比較的簡単に行うことができる吸収電力測定装置を提供することにある。
発明の開示
この発明の一面によれば人体の一部の形状および電磁気的特性を模擬するファントムの内部に電磁界プローブが挿入され、外部から模擬ファントムに照射された電波の電界強度或いは磁界強度が電磁界プローブにより測定され、測定値に基づいて前記人体の一部に吸収された電波の電力を推定する吸収電力測定装置において、模擬ファントムの容積が５×１０５ｍｍ３或いはこれより小さく構成されている。
更に好ましくは、模擬ファントムの少くとも無線送信機と対向する部分が、ファントムよりも低誘電率の材料より成るスペーサで被覆されている。
この発明の他面によれば人体の電磁気的特性を模擬するファントムの内部に電磁界プローブが挿入され、外部からファントムに照射された電波の電界強度或いは磁界強度を電磁界プローブにより測定し、測定値に基づいて人体に吸収された電波の電力を推定する吸収電力測定装置において、ファントムと無線送信機を相対的に移動させる走査機構が設けられている。
発明を実施するための最良の形態
第１発明
まずこの発明の一面における原理を説明する。図２に示した人体の頭部の形状および電磁気的特性を模擬する頭部模擬ファントム２に、携帯電話機の送信周波数つまりＳＨＦ帯域或いはこれより高い周波数帯域の電波を照射した場合、ファントム２における電力吸収は、図４に示すように、無線送信機３に近接する頭部模擬ファントム２の表層２ａで大きく、その内側の薄い層２ｂでは可成り小さく、更にその内部２ｃではほぼゼロとなる。具体的には例えば直径２００ｍｍのファントム２に対し、１０ｍｍ離して半波長ダイポールアンテナを配し、（９００ＭＨｚ）の電波をファントム２に照射し、ファントム２の表面の電波電力吸収量を１とすると、ファントム表面から２０ｍｍ内部では吸収量は１／１０，５０ｍｍ内部で１／１００になる。このように頭部模擬ファントム２の内の表面近傍の極く一部を除き大部分は吸収電力測定に関与していない。この発明の一面ではこの点に着目し、頭部模擬ファントム２の体積を小さくして重量を小さくする。つまりファントム２の内部深くにおいても可成りの電波の吸収があれば、ファントム２の体積を小さくすると、本来なら電波の吸収が生じている内部の部分が除かれ、この部分の測定ができなくなるおそれがあるが、電波の吸収はファントム２の表面近傍部分のみであるからそのようなおそれはない。なお、図４中の１点鎖線による目、鼻の表示は頭部を模擬したファントムであることを示したに過ぎない。
実際にファントム２の体積を小さくしても問題がないことを以下に説明する。
図５に示すように直径Ｄｍｍ、誘電率εｒ′＝５１．８、導電率σ＝１．４３Ｓ／ｍの球体を、頭部模擬ファントム２とし、ファントム２の表面の１点からほぼ中心を通って反対の表面の近くに達するプローブ挿入孔２１が形成されてあり、プローブ挿入孔２１の直径は１０ｍｍとし、その内端から頭部模擬ファントム２の表面までの距離を１０ｍｍとし、そのプローブ挿入孔２１の内端と対向する頭部模擬ファントム２の表面から１０ｍｍ離隔した場所に半波長ダイポールアンテナ５を垂直に設置したものをモデルとした。電磁界プローブ１が位置する個所、つまりプローブ挿入孔２１の内端部２１ａにおける規格化電力を時間差分領域法（例えば、“Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ，”Ｋａｒｌ  Ｓ．Ｋｕｎｚ  ａｎｄ  Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｊ．Ｌｕｅｂｂｅｒｓ，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，１９９３．などに示されている）により半波長ダイポールアンテナ５を、その給電点が内端部２１ａと対向している状態を基準点として上下方向に移動させた時の基準点に対する各種高さＬｍｍに規格化電力Ｐｎ（Ｌ＝０の電力を基準とする）の計算結果を図６に示す。ここで、半波長ダイポールアンテナ５に対する入力電力を一定とし、放射電波の周波数は９００ＭＨｚとした。○のプロットをつらねる曲線はファントム２の直径Ｄが２００ｍｍ（従来のもの）の場合、□のプロットをつらねる曲線は直径Ｄが１００ｍｍの場合、◇のプロットをつらねる曲線はＤが４０ｍｍの場合である。
Ｄ＝１００ｍｍとした場合の規格化電力分布は、Ｄ＝２００ｍｍとした従来のファントムの場合の規格化電力分布とほぼ同等の分布を示していることが理解される。頭部模擬ファントム２の直径を従来のものの１／２にしても、即ち、体積および重量を従来のものの１／８にしても充分に、人体の頭部を模擬できると考えられる。Ｄ＝１００ｍｍの頭部模擬ファントム２を製造すると、体積は４×π×｛（１００／２）ｍｍ｝３／３＝５×１０５ｍｍ３になり、その重量は固形誘電体１０′の場合で４×π×｛（１００／２）ｍｍ｝３／３＝５×１０５ｍｍ３に０．００２ｇ／ｍｍ３を乗算した１０００ｇになり、液剤１０の場合はその約半分になる。頭部模擬ファントム２の重量が５００ｇないし１０００ｇ程度ということは、このファントム２を測定者が片手で容易に取り扱い、移動させ走査することができることを意味している。直径Ｄを１／５のＤ＝４０ｍｍとすると、Ｌの大きさが２０ｍｍ以内であれば、Ｄ＝２００ｍｍの従来のものとほぼ同一の規格化電力を得ることができるが、Ｌの大きさが６０ｍｍ程度になると規格化電力がＤ＝２００ｍｍの従来のものの約２倍になる。このようにプローブ１とアンナテ給電点間の距離が大になると規格電力がＤ＝２００ｍｍの従来のものより大きくなる傾向は直径Ｄが１００ｍｍ以下で生ずるが、要求される測定範囲Ｌが小さければ問題がなく、測定範囲Ｌが大きいと、測定精度は落ちるものの一層の軽量化、低コスト化を図ることが可能である。なお、直径Ｄが１００ｍｍ以上のファントムでは、高い精度が得られるものの、軽量化、低コスト化の寄与は少なくなる。
従って、この発明の実施例は人体の一部、この例では頭部の形状と電波吸収特性を模擬するファントム２として図７Ａに示すように、例えば図２について説明した材料構成の固形誘電体１０′により球体が形成されてファントム２とされるが、特にそのファントム２の体積を模擬する人体の１部の部分、この場合通常の人体頭部の体積の１／８以下、人体頭部の場合５×１０５ｍｍ３以下とする。このファントム２の体積は軽量化の点からは小さければ小さい程よいが、前述したように測定精度が落ちてくる。従って、ファントム２の体積の最小値は、測定精度がある程度下がるが、少なくともプローブ１を収容できる体積とすればよい。このファントム２の表面の１点から他の１点の表面近くに達するプローブ挿入孔２１が形成され、このプローブ挿入孔２１に電磁界プローブ１が挿入され、例えばプローブ挿入孔２１内に接着剤１４が充填され、つまり電磁界プローブ１がファントム２固定され、つまり一体化される。
電磁界プローブ１とファントム２の最も近い表面と間隔Ｄ１は図４を参照した説明から、ある程度の測定精度を得る点から２０ｍｍ以内、特に１０ｍｍ以内が好ましい。Ｄ１は小さい方がよいが、製造のし易さや破損し難さなどから適当な値が選ばれる。なお図中に１点鎖線で示すように、従来のこの種の装置と同様にプローブ１のリード線１ａは演算表示部８０に接続され、演算表示部８０はプローブ１で検出された値と吸収作用を用いて吸収電力計算されて表示される。
図７Ｂに示すように頭部の形状を模擬した密封された容器１１と容器１１内に充填された液剤１０とにより頭部模擬ファントム２を構成してもよい。液剤１０としては図１で説明したものと同様なものを用いればよい。この場合もファントム２の体積を通常の人体頭部の体積の１／８以下、つまり５×１０５ｍｍ３以下とする。密封された容器１１には、図７の場合と同様にプローブ挿入孔２１が形成され、これに電磁界プローブ１が挿入され、例えば接着剤１４により固定され、ファントム２と一体化されている。容器１１はアクリル樹脂、テフロン（登録商標）の如き、なるべく空気のそれに近い低誘電率材料で構成され、無線送信機３（図示せず）から放射される電波の分布が乱されないようにする。図７Ａ、図７Ｂにおいても電磁界プローブ１をファントム２と一体化するための手法としては、接着剤１４をプローブ挿入孔２１に充填する場合に限らず、他の固定法でもよい。
図７Ａ及び図７Ｂに示した、球体の頭部模擬ファントム２は、その体積が、従来用いられていた人体の頭部の大きさを表わすファントムの体積の１／８以下に相当する５×１０５ｍｍ３以下に構成することにより、これに対応して重量も１／８以下に、即ち、従来のものより遙かに軽量化され、液剤１０の場合で５００ｇ以下、固形誘電体１０′の場合で１０００ｇ以下となり、例えば図８に示すように無線送信機３を保持器４に保持固定した状態で測定者が片手でファントム２を持ち無線送信機３に近接させて実線矢印８方向に移動させ容易に走査することができる。プローブ１の走査軌跡６を図ではずらして示してある。ファントム２を固定し破線矢印８で示す方向に無線送信機３を移動させてもよい。規格化電力分布もＤ＝２００ｍｍの従来例の場合の規格化電力分布とほぼ同等の分布を示す。また、頭部模擬ファントムを構成する固形誘電体１０′の体積或は液剤１０を充填する密封された容器の容積が小さく、それだけ材料費用、製造コストを低減することになる。またファントム２と電磁界プローブ１とが一体化されているため、これらの間の相互位置関係を、移動走査の際に再現し易い。
図９にこの発明の他の実施例を示す。これは図７に示した頭部模擬ファントム２の、少くとも無線送信機３と近接対向する表面部分、つまり電磁界プローブ１の位置に近い表面部分に厚さの薄いスペーサ２２が被覆される。スペーサ２２は接着固定してもよく、粘着剤で取り外し自在に、あるいはそれ自体の形状により適合させて取り外し自在に取付ける。図１０に示すように頭部模擬ファントム２のほぼ全表面をスペーサ２２により被覆してもよい。スペーサ２２は、アクリル樹脂、テフロン（登録商標）、発泡スチロール、木材その他の空気に近い低誘電率材料で構成され、スペーサ２２の存在による電磁界分布の乱れがなるべくないようにされる。
この構成により図１１に示すように頭部模擬ファントム２と無線送信機３を接触させた状態でファントム２と無線送信機３を図において上下にまた前後に実線又は破線矢印８に示すように相対的に移動走査させることができ、その際に両者間が常に一定の距離で離隔保持され、吸収電力測定の再現性を向上することができる。また、この接触走査の際に無線送信機３に突出物が形成付属している場合においても、頭部模擬ファントム２がこの突出物により損傷されず、電磁界プローブ１のセンサ部の破損も防止できる。図１０に示したようにスペーサ２２をファントム２の全面に形成した場合は、スペーサ２２はファントム２を機械的損傷から保護する作用も得られる。
スペーサ２２の厚さは、人体の耳の厚さを模擬したり、無線送信機３のカバーの厚さを模擬したり、これら両模擬を行う。したがって、スペーサ２２の厚さは最大２０ｍｍの程度、最小１ｍｍ程度が望ましく、かつスペーサ２２の厚さを変更することにより、各種の模擬を行うことができる。例えば図１２に示すように厚さが互いに異なる複数の半球状スペーサ２２を用意し、これらをファントム２に着脱交換して取付ける。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃと順次厚さが厚いスペーサ２２に交換取付けた場合を示す。
例えば図１３に示すように３枚のスペーサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが順次積み重ねられ、相互にスライド自在に結合されている。この結合は例えば、スペーサ２２ａのスペーサ２２ｂ側の両側縁部がその延長方向に沿って切除されて、くさび状結合部２４が形成され、スペーサ２２ｂのスペーサ２２ａとの対向面に、くさび状結合部２４がくさび結合される結合凹部２５が形成され、スペーサ２２ａと２２ｂはその延長方向に互いにスライドできるが、厚み方向においては互いに固定される。スペーサ２２ｂとスペーサ２２ｃとも同様にくさび結合により延長方向にスライド自在に、かつ厚さ方向において互いに固定される。
このような積み重ねスペーサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが図１４に示すようにファントム２と無線送信機３との間に介在されてファントム２に取付けられる。この構成によれば、スペーサをスライドさせることによりファントム２と無線送信機３との間にスペーサ２２ａのみを介在させたり、図１４に示すようにスペーサ２２ａと２２ｂを介在させたり、スペーサ２２ａと、２２ｂと２２ｃとを介在させたりすることができ、つまりファントム２と無線送信機３との間に介在されるスペーサ２２の厚さを変更することができる。重ねるスペーサ２２の数は３枚に限らず、適当に増減してもよく、また重ねるスペーサ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの各厚さは互いに異ならせてもよい。
図１５Ａに示すように、ファントム２のプローブ挿入孔２１の開口端部に、プローブ挿入孔２１と反対方向に延長された柄２３は例えば接着により固定され、柄２３を測定者の手４′で無線送信機３と接近させて、例えば図８に示したように走査測定する場合に、手４′が無線送信機３から遠ざかり無線送信機３から放射される電波が手４′の影響を受け難いようにすることができる。柄２３はアクリル樹脂、ふっ素樹脂、発泡スチロール樹脂、木材のような低誘電率材料により構成される。電磁界プローブ１のリード線１ａは柄２３に、プローブ挿入孔２１と連通形成された孔２６に通されている。この場合は孔２６に接着剤１４が充填されてプローブ１をファントム２に固定した場合である。柄２３は図１５Ｂに示すようにプローブ挿入孔２１の延長方向と直角方向に延長させてファントム２に取付けてもよい。
頭部模擬ファントム２の形状としては前述した球体に限らず、人体の頭部を模擬するという限定の範囲内において、幾何学的に単純な形状、例えば図１６Ａに示すような回転楕円体、図１６Ｂに示すような立方体、図１６Ｃに示すような直方体、図１６Ｄに示すような円柱体としてもよい。何れにしても、通常の人間の頭部の体積の１／８の程度以下の体積のもの、つまり５×１０５ｍｍ３以下のものとする。人体の頭部の模擬ファントムに限らず、人体の腕、胴など人体の一部を図１６Ａ〜Ｄに示した形状の模擬ファントムを構成してもよい。何れの場合も、その模擬する人体の一部の通常の体積の１／８以下の体積とする。
ファントム２を球体としたり図１６Ａ〜Ｄに示す幾何学的に単純な形状に構成することにより、無線送信機３をダイポールアンテナとして、プローブ挿入孔２１が形成されていないファントム２の内部の電磁界分布を解析的に得ることができ、この結果を基準にして電磁界プローブ１の校正係数を求めることができる。
人体頭部の形状を模擬したファントム２を構成し、つまり図１７Ａに示すように方形状平面２ａを正面としてその面で頭部の顔の前面を模擬し、プローブ挿入孔２１を、背面より正面２ａに接近するように形成し、これに電磁界プローブ１を挿入して、無線送信機３としてトランシーバを用いる場合の吸収電力測定部７を構成してもよい。１点鎖線による目、鼻の表示はその部分が実際の目、鼻と対応した形状となっていてもよいし、単なる平面であってもよく、その場合、便宜的に顔の正面を表わす点で表示をつけてもよい。また、図１７Ｂに示すように方形状平面２ａを正面としてその面で頭部の顔の側面を模擬し、これに電磁界プローブ１を挿入して、無線送信機３として携帯電話機を用いる場合の吸収電力測定部７を構成してもよい。１点鎖線による耳の表示はその部分が実際の耳と対応した形状となっていてもよいし、単なる平面であってもよく、その場合、便宜的に顔の側面を表す点で表示をつけてもよい。このファントムのように形状が比較的複雑な場合は、解析的に電磁界分布を得て電磁界プローブ１の校正係数を求めることはできないが、例えば時間差分領域法により数値的に電磁界分布を得て電磁界プローブ１の校正係数を求めることができる。
上述ではファントム２を固形誘電体１０′で構成した例を主として説明したが、図７Ｂに示した密封容器１１に液剤１０を封入した形式のファントム２を図９〜図１７にそれぞれ示した実施例におけるファントムとして用いてもよい。この場合、液剤１０が密封されているから、成分の蒸発による電磁気特性の経時変化を防ぐことができ、かつ取扱いが容易である。
第２発明
図１８にこの発明の他面の実施例を示し、図１〜図１７と対応する部分に同一参照符号を付けてある。
人体の電磁気特性を模擬したファントム２が設けられる。この場合は人体の一部の形状まで模擬するものでなくてもよい。図１８では比較的平らな立方体状の固形誘電体１０′によりファントム２が形成された場合である。ファントム２の一面より対向する面２ａに接近してプローブ挿入孔２１が形成され、プローブ挿入孔２１の内端部に電磁界プローブ１が挿入固定されて吸収電力測定部７が構成されている。この電磁界プローブ１の固定は図７Ａに示したように例えば接着剤１４による。
ファントム２の電磁界プローブ１が位置している近傍に無線送信機３が配され、無線送信機３がファントム２と対向した状態で走査機構１００により走査されるように構成されている。図１８の例では携帯電話機のような無線送信機３がアンテナ５をケース３ａから突出させた状態で、無線送信機３がファントム２のプローブ１が近接する面２ａと平行に近接して配される。無線送信機３はそのケース３ａが保持器４に把持するように取付けられている。
走査機構１００は例えば方形枠状基台１１０の一対の平行辺上に、これに沿った駆動ねじ１２１，１２２が４つの支持部１１１により回動自在に取付けられ、他の一対の平行辺上にも、同様に駆動ねじ１２３，１２４が支持部１１１により回動自在に取付けられる。駆動ねじ１２１，１２２と平行した支持バー１３１の両端部に形成されたねじ孔に駆動ねじ１２１，１２２がそれぞれねじ込まれている。また駆動ねじ１２３，１２４と平行した支持バー１３２の両端部に形成されたねじ孔に駆動ねじ１２３，１２４がそれぞれねじ込まれている。支持バー１３１と１３２はファントム２の無線送信機対向面と垂直な方向において位置がわずかずらされている。
図１８Ｂに示すように、保持器４のファントム２と反対の面４ａにそれぞれ対向した一対の逆Ｌ字状係合片１４１ａ，１４１ｂと１４１ｃ，１４１ｄ、また１４２ａ，１４２ｂと１４２ｃ，１４２ｄが立てられ、支持バー１３１は係合片１４１ａと１４１ｂ間、１４１ｃと１４１ｄの間、更にこれら係合片の端部と保持器４の面４ａとの間にスライド自在に保持される。同様にして支持バー１３２は係合片１４２ａと１４２ｂ間、１４２ｃと１４２ｄ間にスライド自在に保持される。ただしこの場合は、支持バー１３２は、その両側縁部が係合片１４２ａ〜１４２ｄの端部に形成された溝に挿入されて、保持器の面４ａと直角方向の移動が制限される。
駆動ねじ１２１，１２２は、例えばモータを含む制御部１５１に正逆回転させることができ、駆動ねじ１２３，１２４は同様な制御部１５２により正逆回転させることができるようにされている。吸収電力側定部７は、基台１１０に固定された支持体１６０に取付けられ、ファントム２の面２ａが保持器４に保持された無線送信機３と近接対向されている。
よって駆動ねじ１２１，１２２を回転すると、その回転方向に応じて支持バー１３１がそのねじ１２１，１２２に沿って移動し、無線送信機３も同一方向に移動する。また駆動ねじ１２３，１２４を回転すると、その回転方向に応じて支持バー１３２がそのねじ１２３，１２４に沿って移動し、無線送信機３も同一方向に移動する。従って制御部１５１，１５２を制御することにより、無線送信機３に対し、プローブ１が相対的に図において位置をずらして示しているが軌跡６で示す２次元走査を行うことができる。例えば無線送信機３のアンテナ給電点３ｂをプローブ１と対向させた状態で、前記２次元走査によりファントム２の面２ａの全面における電波吸収電力を測定することができる。例えば図１９に示すように、無線送信機３に対し、ファントム２の面２ａにおける斜線で示す範囲９を測定することができる。なお電磁界プローブ１で測定されるのは走査軌跡６上の値であり、隣接走査線間Ｓにおける値はその周辺の測定値により補間して求める。走査線上においても測定時間を短かくする点から、連続的測定ではなく、間隔をおいて測定し、その間の各値は周辺の測定値により補間する。なお隣接走査線の間隔は例えば１ｃｍ程度とする。測定範囲（面積）９は無線送信機３の縦（アンテナ長も含む）の長さと横の長さとで決る方形範囲が好ましい。
ファントム２としては第１発明の場合と同様に、図２０に示すように、図１８Ａ中に示したと同様な形状とし、かつプローブ挿入孔２１を有する密封容器１１に液剤１０を充填したものを使用してもよい。
このように走査機構１００により、無線送信機と吸収電力測定部７が相対的に２次元走査されるため、ファントム２と対応する人体の各部を高い位置精度で電波吸収電力と対応したものを測定することができる。しかも図１に示したプローブ１を移動走査する測定方法による測定と同様の結果を得ることができ、液剤１０を用いたファントム２の場合に、蒸発により液剤１０の特性が変化するおそれがない。走査機構１００としては、上記例に限らず、各種のＸ・Ｙ駆動機構を利用することができる。
図２１に示すようにファントム２の内部に複数の電磁界プローブ１が一直線上に配列して固定されている。無線送信機３の移動走査は、電磁界プローブ１の配列方向においては、電磁界プローブ１の配置間隔Ｓ１の幅だけで、図１９に示した測定範囲が得られる。図２１ではプローブ１の配列方向を、無線送信機３の長手方向と平行としたが、この長手方向と直角方向としてもよい。
図２２に示すように複数の電磁界プローブ１をファントム２の面２ａと近接して平面的にマトリクス状に配列してもよい。この場合は、電磁界プローブ１の一方の配列方向においてその配置間隔Ｓ１と他方の配列方向においてその配置間隔Ｓ２だけそれぞれ走査すれば、図１９に示した範囲の測定を行うことができる。この場合も各測定点間については、その周辺の測定値で補間する。これらより、ファントム２内に設けるプローブ１の数は１〜１０個程度が考えられ、プローブ１の間隔Ｓ１＝Ｓ２＝２０ｍｍ程度が好ましい。
図２１に示した構成によれば図１８の例よりも走査移動範囲が小さく、それだけ短時間に測定することができ、走査機構１００も小形に構成することができる。図２２に示した実施例によれば、測定時間を更に短かく、走査機構を更に小形にすることができる。
図２３に示すように無線送信機３が移動走査によりＡの位置、つまり無線送信機３の大部分がファントム２と対向している状態にある時は、無線送信機３の放射特性はファントム２の影響を強く受けるが、Ｂの位置、つまり無線送信機３の可成りの部分がファントム２と対向していない、外れた状態にあるときには、無線送信機３の放射特性はファントム２と空気の両方の影響を受ける。
そこで例えば図２４に示すようにファントム２の形状を、無線送信機３に対して無限大の大きさと見なせる平板状とし、その平板状ファントム２の一面の中央部と無線送信機３を対向させ、無線送信機３の移動走査における何れの位置でも、無線送信機３の放射特性がファントム２により受ける影響をほぼ同一になるようにする。無線送信機３が接近する人体部分が平面に近く面積が広い程、電波の吸収が強くなる。従って吸収電力測定装置を図２４に示したように構成することにより、最大値評価を行うことができる。ファントム２が無線送信機３に対し無限大と見なせるには、アンテナ５の延長方向の長さＬ１を０．６λ以上、アンテナ５と垂直な方向の長さＬ２を０．５λ以上、厚さＬ３を０．３λ以上とする。λは無線送信機３の送信電波の波長である。
ファントム２としては図７、図１６、図１７に示した、実際の人体の各部を模擬したもの、あるいは幾何学的に単純な形状としたものを用いてもよい。ただし必ずしもファントム２の体積は対応する人体の部位のそれと同一としなくともよい。何れにしても例えば図１８に示したような走査機構１００などを用いて吸収電力測定部７と実線送信機３とを相対的に移動走査させて測定する。
走査機構１００としてベルトコンベアを用いた例を図２５に示す。ベルトコンベア３１をその幅方向をほぼ水平としてほぼ水平に走行させる。ベルトコンベア３１の駆動機構は図においては示していない。ベルトコンベア３１の上側にファントム２が支持体１６０に取付けられて固定配置されている。ファントム２のプローブ１が近接している面２ａが、ベルトコンベア３１の上面と間隔Ｄ１を保って、ベルトコンベア３１と対向されている。無線送信機３が、その長さ方向がベルトコンベア３１の幅方向となり、ケース３ａの厚さ方向がベルトコンベア３１の上面と垂直になるようにベルトコンベア３１に載せられ、無線送信機３のほぼ全長がファントム２の下を通過し、かつその際に、ファントム２の面２ａと無線送信機３がなるべく接近するように間隔Ｄ１が選定されている。
ベルトコンベア３１の上流側に無線送信機３を載せると、無線送信機３がファントム２の下を通過することにより、無線送信機３と吸収電力測定部７とが相対的に一次元走査されて、測定を行うことができる。この構成によれば、無線送信機３をベルトコンベア３１に順次載せることにより、多くの無線送信機３についてのファントム２への吸収電力の測定を自動的に行うことができる。
図２６に示すように、ファントム２内部に複数の電磁界プローブ１をベルトコンベア３１の幅方向に配列して設けることにより、無線送信機３をベルトコンベア３１に乗せて移動させるだけで吸収電力の測定範囲を２次元平面に広げることができる。更に、図２７に示すように、この複数の電磁界プローブ１を、ベルトコンベア３１の幅方向に関して斜めに配置することにより、電磁界プローブ１を互いに離すことができる。これにより、電磁界プローブ１を固定するプローブ挿入孔２１の影響によるファントム２の等価的な誘電率、導電率の低下を軽減することができる。なおこの場合は平板状ファントム２が無線送信機３に対し前述したように無限大とみなせる大きさのもので、無線送信機３がファントム２と向かい合っている間は無線送信機３の放射特性、アンテナ反射電力が変化しないようにされている。
図２８に示すように、同一の材料および形状を有する、複数、例えば３個のファントム２を、ベルトコンベア３１の走行方向に配列固定し、これらファントム２内の、ベルトコンベア３１の幅方向において互いに異なる位置に電磁界プローブ１がそれぞれ固定される。この場合のファントム２としては人体の部位に対応した大きさのものとされる。例えば図２、図１８Ａ、図２０に示したファントム２を使用してもよい。このようにすることにより、２次元的走査測定値が人体の部位の形状を加味したものとして得られ、かつ、各ファントム２の特性が、電磁界プローブ１の影響をほとんど受けない。各ファントム２内における電磁界プローブ１の位置のずれは、必ずしも、ベルトコンベア３１の幅方向に限らず走行方向でもよく、適当に位置を異ならしてもよい。
図２９に示すように、同一の材料および形状を有する、複数、例えば３個のファントム２を、ベルトコンベア３１の走行方向に配列固定し、それぞれのファントム２の同一位置、例えば中心部に電磁界プローブ１が取付けられる。ベルトコンベア３１の移動により各無線送信機３は３つの吸収電力測定部７により全く同一条件で吸収電力測定が行われ、これら同一無線送信機３ごとの複数の測定値の平均値をその無線送信機３からの電波の吸収電力とし、あるいは各無線送信機３ごとの複数の測定値の最大値をその無線送信機３からの電波の吸収電力とすることもできる。このような平均値を求めたり、最大値を求めることは図７中に示した演算表示部８０で行う。
図３０に示す例はファントム２に位置センサ５１を取付け、測定位置精度を向上させるようにしたものである。位置センサ５１は、プローブ１に対する位置を規定してファントム２に取付けられ、位置センサ５１が無線送信機３と対向しているか否かを検出するものである。位置センサ５１は例えば赤外線パルスビームをファントム２の面２ａと垂直に放射し、その反射赤外線パルスを受光するまでの時間又は反射赤外線パルスの強度から、位置センサ５１が無線送信機３と対向しているか否かを検出する。走査機構により無線送信機３が２次元的に移動走査されると、無線送信機３が検出された各点をプロットすることにより無線送信機３のファントム２との対向面の形状が検出される。プローブ１と位置センサ５１との、走査面と平行な面の相互位置は固定され、かつ予め知られているから、検出した無線送信機３の形状に対するプローブ１の各測定点位置を求めることができ、無線送信機３の形状を高い精度で求めれば、それだけ、プローブ１の測定点の位置を精度よく知ることができる。
走査機構として、図２５に示したベルトコンベア３１を用いる場合、ベルトコンベア３１を一定速度で走行させ、かつ一定時間間隔で無線送信機３をベルトコンベア３１上に載せるようにすれば、無線送信機３をベルトコンベア３１に載せた位置と、吸収電力測定部７までの距離を、ベルトコンベア３１の走行速度で割算することにより、無線送信機３が何時、プローブ１の位置に到達するかを予測することができる。この際図３０に示したように吸収電力測定部７に位置センサ５１を併用しておくことにより、ベルトコンベア３１上に無線送信機３を載せる位置がコンベア走行方向においてずれたり、載る時間間隔がずれたりしても、位置センサ５１により無線送信機３の到達を検出することにより、無線送信機３に対するプローブ１の測定位置を正しく知ることができる。
図３１に示すように、位置センサ５１を、プローブ１を囲うように設けることにより、無線送信機３とプローブ１との位置関係をより精度よく求めることができる。
図３２に吸収電力測定部７と走査機構１００を電波暗箱４１で囲った構成例を示す。この構成により外来の電波を電磁界プローブ１が検出することを防ぎ、かつ無線送信機３が放射する電波が外部に漏れることを防ぐことができる。
走査機構がベルトコンベア３１で構成されている場合には、図３３に示す様に、電波暗箱４１の一対の対向壁にベルトコンベア３１を通すための開口を４１ａ，４１ｂを対向して設け、これら開口４１ａ，４１ｂと連続する金属製の管４２ａ，４２ｂを取付ける。この場合、管４２ａ，４２ｂの開口は、その遮蔽周波数が、電波暗箱４１内部で無線送信機３の放射する電波の周波数よりも高いものを使用し、無線送信機３からの電波が管４２ａ，４２ｂを通ることができないようにする。或いは、図３４に示す様に、電波暗箱４１の開口４１ａ，４２ｂの上縁に、金属が織り込まれた布４３ａ，４３ｂを垂らし、無線送信機３が開口４１ａ，４１ｂを通過するときにその布４３ａ，４３ｂを押しのけることができるようにされる。
図２１〜図３４に示した実施例においても、ファントム２としては固形誘電体１０′のみならず、液剤１０で構成したものも使用することができる。この第２発明においてもファントムの無線送信機３側の表面２ａから２０ｍｍ以内の位置にプローブ１を配置することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は液状誘電体（液剤）を使用した頭部模擬ファントムを用いる従来の吸収電力測定装置を示す斜視図である。
図２は電磁界プローブを頭部模擬ファントムの内部に挿入し、吸収電力測定部を固定し、無線送信機を空間的に走査する従来の吸収電力測定装置を示す斜視図である。
図３は無線送信機を測定者の手で保持して走査する従来の吸収電力測定装置を示す斜視図である。
図４は頭部模擬ファントムの電力吸収状態を示す図である。
図５はファントム内の電磁界分布を計算するための頭部模擬ファントムと電波放射源としての半波長ダイポールアンテナの計算モデルのレイアウトを示す図である。
図６はアンテナの長さ方向におけるアンテナ位置に対する頭部模擬ファントムの内部に設けられるべき電磁界プローブの位置における規格化電力計算値を示すグラフ図である。
図７Ａは固形誘電体１０′を用いたこの発明による装置における吸収電力測定部の一例を示す断面図である。
図７Ｂは液剤１０を用いたこの発明装置における吸収電力測定部の一例を示す断面図である。
図８は無線送信機を固定し、この発明による吸収電力測定部を空間的に走査する様子を示す斜視図である。
図９はファントムの一部にスペーサを付けた例を示す断面図である。
図１０はファントムの全面をスペーサで覆った例を示す断面図である。
図１１はファントムのスペーサ部分を無線送信機に接触させた状態で、移動走査させ、ファントムと無線送信機間の距離を一定に保持できる様子を示す図である。
図１２は厚さの異なる着脱自在のスペーサにより頭部模擬ファントムと無線送信機との距離を変更させる様子を説明するための図である。
図１２Ａは小さな間隔とした状態を示す断面図である。
図１２Ｂは中間の間隔とした断面図である。
図１２Ｃは大きな間隔とした断面図である。
図１３は厚さ可変のスペーサの例の一部を示す斜視図である。
図１４は図１３に示したスペーサを用いて頭部模擬ファントムと無線送信機との間の距離を変えられる様子を示す図である。
図１５Ａは測定者が把持する柄がついたファントムの例を示す図である。
図１５Ｂは測定者が把持する柄がついたファントムの他の例を示す図である。
図１６Ａは回転楕円体で模擬したファントムを示す図である。
図１６Ｂは正立方体で模擬したファントムを示す図である。
図１６Ｃは直方体で模擬したファントムを示す図である。
図１６Ｄは円柱体で模擬したファントムを示す図である。
図１７Ａは頭部の形状を比較的実体に近く模擬し、測定面を顔の正面とした頭部模擬ファントムを示す斜視図である。
図１７Ｂは頭部の形状を比較的実体に近く模擬し、測定面を顔の側面とした頭部模擬ファントムを示す斜視図である。
図１８Ａは第２発明の実施例を示す斜視図である。
図１８Ｂは図１８Ａ中の保持器４の底面を上側とし、駆動バーと保持器とのスライド自在の係合保持機構例を示す斜視図である。
図１９は図１８Ａの構成において吸収電力測定部７を２次元的に走査したときの測定範囲の例を示す図である。
図２０は液剤１０を用いた吸収電力測定部７の例を示す断面図である。
図２１は複数の電磁界プローブをファントム内部に直線状に固定した吸収電力測定部の例を示す斜視図である。
図２２は複数の電磁界プローブをファントム内部にマトリクス状に固定した吸収電力測定部の例を示す斜視図である。
図２３は走査中に無線送信機の電波放射がファントムのみならず空中の影響を受ける状態を説明するための斜視図である。
図２４はファントムが無線送信機に対して無限大の大きさと見なせる平板状とした例を示す斜視図である。
図２５は走査機構をベルトコンベアで構成した例を示す斜視図である。
図２６はファントム内部に複数の電磁界プローブをベルトコンベアの流れの方向に対して垂直に配置した例を示す斜視図である。
図２７はファントム内部に複数の電磁界プローブをベルトコンベアの流れの方向に対して斜めに配置した例を示す斜視図である。
図２８は同一の材料および形状を有する複数のファントムと、それぞれのファントムの異なる位置に固定された電磁界プローブで吸収電力測定部を構成する例を示す斜視図である。
図２９は同一の材料および形状を有する複数のファントムと、それぞれのファントムの同一位置に固定された電磁界プローブで吸収電力測定部を構成する例を示す斜視図である。
図３０は位置検出センサがファントムに設置された例を示す斜視図である。
図３１は複数の位置検出センサで電磁界プローブを囲むようにファントムに設けられた例を示す斜視図である。
図３２は吸収電力測定部及び走査機構の全体を電波暗箱で囲う例を示す斜視図である。
図３３は吸収電力測定部を電波暗箱で囲い、電波暗箱内にベルトコンベアを通す構成とした例を示す斜視図である。
図３４は図３３の変形の例を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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