IEEE's hjemmeside placerer cookies på din enhed for at give dig den bedste brugeroplevelse. Ved at bruge vores hjemmeside accepterer du placeringen af disse cookies. For at få mere at vide, læs venligst vores privatlivspolitik.
Førende eksperter i RF-dosimetri dissekerer smerten ved 5G – og forskellen mellem eksponering og dosis
Kenneth R. Foster har årtiers erfaring med at studere radiofrekvensstråling (RF) og dens virkninger på biologiske systemer. Nu har han sammen med to andre forskere, Marvin Ziskin og Quirino Balzano, forfattet en ny undersøgelse om emnet. Tilsammen har de tre (alle fastansatte IEEE-stipendiater) mere end et århundredes erfaring med emnet.
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i International Journal of Environmental Research and Public Health i februar, så på de seneste 75 års forskning i vurdering af RF-eksponering og dosimetri. I den beskriver medforfatterne, hvor langt feltet har udviklet sig, og hvorfor de anser det for at være en videnskabelig succeshistorie.
IEEE Spectrum talte via e-mail med professor emeritus Foster fra University of Pennsylvania. Vi ønskede at lære mere om, hvorfor studier af RF-eksponeringsvurdering er så succesfulde, hvad der gør RF-dosimetri så vanskelig, og hvorfor offentlighedens bekymringer om sundhed og trådløs stråling aldrig synes at forsvinde.
For dem der ikke er bekendt med forskellen, hvad er forskellen mellem eksponering og dosis?
Kenneth Foster: I forbindelse med RF-sikkerhed refererer eksponering til feltet uden for kroppen, og dosis refererer til den energi, der absorberes i kroppens væv. Begge er vigtige for mange anvendelser - for eksempel inden for medicin, arbejdsmiljø og sikkerhedsforskning inden for forbrugerelektronik.
"For en god gennemgang af forskning i de biologiske effekter af 5G, se [Ken] Karipidis' artikel, som fandt 'ingen afgørende beviser for, at lavniveau-RF-felter over 6 GHz, såsom dem, der bruges af 5G-netværk, er skadelige for menneskers sundhed.'" -- Kenneth R. Foster, University of Pennsylvania
Foster: Måling af RF-felter i det frie rum er ikke et problem. Det virkelige problem, der opstår i nogle tilfælde, er den høje variation i RF-eksponering. For eksempel undersøger mange forskere RF-feltniveauer i miljøet for at imødekomme folkesundhedsproblemer. I betragtning af det store antal RF-kilder i miljøet og det hurtige henfald af RF-feltet fra enhver kilde er dette ikke en nem opgave. Præcis karakterisering af individuel eksponering for RF-felter er en reel udfordring, i hvert fald for de få forskere, der forsøger at gøre det.
Da du og dine medforfattere skrev jeres IJERPH-artikel, var jeres mål så at påpege succeserne og de dosimetriske udfordringer ved eksponeringsvurderingsstudier? Foster: Vores mål er at pege på de bemærkelsesværdige fremskridt, som forskning i eksponeringsvurdering har gjort gennem årene, hvilket har tilføjet en masse klarhed til studiet af de biologiske effekter af radiofrekvensfelter og har drevet store fremskridt inden for medicinsk teknologi.
Hvor meget er instrumenteringen på disse områder forbedret? Kan du fortælle mig, hvilke værktøjer du havde til rådighed i starten af din karriere, for eksempel sammenlignet med hvad der er tilgængeligt i dag? Hvordan bidrager forbedrede instrumenter til succes med eksponeringsvurderinger?
Foster: Instrumenter, der bruges til at måle RF-felter i sundheds- og sikkerhedsforskning, bliver mindre og mere kraftfulde. Hvem skulle have troet for et par årtier siden, at kommercielle feltinstrumenter ville blive robuste nok til at blive taget med på arbejdspladsen, i stand til at måle RF-felter, der er stærke nok til at forårsage en arbejdsrelateret fare, men alligevel følsomme nok til at måle svage felter fra fjerne antenner? Samtidig bestemme det præcise spektrum af et signal for at identificere dets kilde?
Hvad sker der, når trådløs teknologi bevæger sig ind i nye frekvensbånd – for eksempel millimeter- og terahertzbølger til mobiltelefoner eller 6 GHz til Wi-Fi?
Foster: Igen har problemet at gøre med kompleksiteten af eksponeringssituationen, ikke instrumenteringen. For eksempel udsender 5G-mobilbasestationer med højt båndbredde flere stråler, der bevæger sig gennem rummet. Dette gør det vanskeligt at kvantificere eksponeringen for personer i nærheden af mobilstationer for at verificere, at eksponeringen er sikker (som den næsten altid er).
"Jeg er personligt mere bekymret over den mulige indvirkning af for meget skærmtid på børns udvikling og privatlivsproblemer." – Kenneth R. Foster, University of Pennsylvania
Hvis eksponeringsvurdering er et løst problem, hvad gør så springet inden for præcis dosimetri så vanskeligt? Hvad gør den første så meget enklere end den sidstnævnte?
Foster: Dosimetri er mere udfordrende end eksponeringsvurdering. Man kan generelt ikke indsætte en RF-sonde i en persons krop. Der er mange grunde til, at man kan have brug for disse oplysninger, f.eks. ved hypertermibehandlinger til kræftbehandling, hvor væv skal opvarmes til præcist specificerede niveauer. Varm for lidt op, og der er ingen terapeutisk fordel, for meget opvarmning, og man forbrænder patienten.
Kan du fortælle mig mere om, hvordan dosimetri udføres i dag? Hvis man ikke kan indsætte en sonde i en persons krop, hvad er så det næstbedste?
Foster: Det er okay at bruge gammeldags RF-målere til at måle felter i luften til en række forskellige formål. Dette er selvfølgelig tilfældet med arbejdsmiljøarbejde, hvor man skal måle de radiofrekvensfelter, der forekommer på arbejdernes kroppe. Til klinisk hypertermi kan det stadig være nødvendigt at forsyne patienter med termiske sonder, men computerdosimetri har forbedret nøjagtigheden af måling af termiske doser betydeligt og har ført til vigtige fremskridt inden for teknologien. Til undersøgelser af RF-biologiske effekter (f.eks. ved hjælp af antenner placeret på dyr) er det afgørende at vide, hvor meget RF-energi der absorberes i kroppen, og hvor den går hen. Man kan ikke bare vifte med sin telefon foran et dyr som en eksponeringskilde (men det gør nogle forskere). Til nogle større undersøgelser, såsom den nylige undersøgelse fra National Toxicology Program af livstidseksponering for RF-energi hos rotter, er der intet reelt alternativ til computerdosimetri.
Hvorfor tror du, at der er så mange vedvarende bekymringer om trådløs stråling, at folk måler niveauet derhjemme?
Foster: Risikoopfattelse er en kompleks sag. Radiostrålingens karakteristika er ofte bekymrende. Man kan ikke se det, der er ingen direkte forbindelse mellem eksponering og de forskellige effekter, som nogle mennesker bekymrer sig om, folk har en tendens til at forveksle radiofrekvensenergi (ikke-ioniserende, hvilket betyder, at dens fotoner er for svage til at bryde kemiske bindinger) med ioniserende røntgenstråler osv. Stråling (virkelig farlig). Nogle mener, at de er "overfølsomme" over for trådløs stråling, selvom forskere ikke har været i stand til at påvise denne følsomhed i korrekt blindede og kontrollerede undersøgelser. Nogle mennesker føler sig truet af det allestedsnærværende antal antenner, der bruges til trådløs kommunikation. Den videnskabelige litteratur indeholder mange sundhedsrelaterede rapporter af varierende kvalitet, hvorigennem man kan finde en uhyggelig historie. Nogle forskere mener, at der faktisk kan være et sundhedsproblem (selvom sundhedsmyndighederne fandt, at de havde ringe bekymring, men sagde, at "mere forskning" var nødvendig). Listen fortsætter.
Eksponeringsvurderinger spiller en rolle i dette. Forbrugere kan købe billige, men meget følsomme RF-detektorer og undersøge RF-signaler i deres omgivelser, hvoraf der findes mange. Nogle af disse enheder "klikker", når de måler radiofrekvenspulser fra enheder som Wi-Fi-adgangspunkter, og de vil lyde som en geigertæller i en atomreaktor for verden. Uhyggeligt. Nogle RF-målere sælges også til spøgelsesjagt, men dette er en anden anvendelse.
Sidste år offentliggjorde British Medical Journal en opfordring til at stoppe 5G-udrulningerne, indtil teknologiens sikkerhed var fastslået. Hvad synes du om disse opfordringer? Tror du, at de vil hjælpe med at informere den del af offentligheden, der er bekymret over de sundhedsmæssige virkninger af RF-eksponering, eller forårsage mere forvirring? Foster: Du henviser til en opinionsartikel af [epidemiolog John] Frank, og jeg er uenig i det meste af den. De fleste sundhedsagenturer, der har gennemgået videnskaben, har simpelthen opfordret til mere forskning, men mindst én - det hollandske sundhedsråd - har opfordret til et moratorium for udrulningen af high-band 5G, indtil der er udført mere sikkerhedsforskning. Disse anbefalinger vil helt sikkert tiltrække offentlighedens opmærksomhed (selvom HCN også anser det for usandsynligt, at der er nogen sundhedsmæssige bekymringer).
I sin artikel skriver Frank: "De nye styrker i laboratorieundersøgelser tyder på de destruktive biologiske virkninger af RF-EMF [radiofrekvente elektromagnetiske felter]."
Det er problemet: Der findes tusindvis af studier af biologiske RF-effekter i litteraturen. Endepunkter, relevans for sundhed, studiernes kvalitet og eksponeringsniveauer varierede meget. De fleste af dem rapporterede en eller anden form for effekt ved alle frekvenser og alle eksponeringsniveauer. De fleste studier havde dog en betydelig risiko for bias (utilstrækkelig dosimetri, manglende blinding, lille stikprøvestørrelse osv.), og mange studier var uforenelige med andre. "Nye forskningsstyrker" giver ikke meget mening i denne obskure litteratur. Frank bør stole på nærmere undersøgelse fra sundhedsmyndigheder. Disse har konsekvent ikke fundet klare beviser for negative virkninger af omgivende RF-felter.
Frank klagede over inkonsekvensen i den offentlige diskussion af "5G" -- men han begik den samme fejl ved ikke at nævne frekvensbånd, når han refererede til 5G. Faktisk opererer lavbånds- og mellembånds-5G ved frekvenser tæt på nuværende mobilbånd og ser ikke ud til at præsentere nye eksponeringsproblemer. Højbånds-5G opererer ved frekvenser lidt under mmWave-området, startende ved 30 GHz. Der er udført få undersøgelser af biologiske effekter i dette frekvensområde, men energien trænger knap nok ind i huden, og sundhedsmyndighederne har ikke rejst bekymringer om dets sikkerhed ved almindelige eksponeringsniveauer.
Frank specificerede ikke, hvilken forskning han ønskede at udføre, før han udrullede "5G", hvad han nu mente. [FCC] kræver, at licenshavere overholder sine eksponeringsgrænser, som ligner dem i de fleste andre lande. Der er ingen præcedens for, at en ny RF-teknologi skal vurderes direkte for RF-sundhedseffekter før godkendelse, hvilket kan kræve en endeløs række undersøgelser. Hvis FCC-restriktionerne ikke er sikre, bør de ændres.
For en detaljeret gennemgang af forskning i 5G's biologiske effekter, se [Ken] Karipidis' artikel, som fandt, at "der ikke er noget afgørende bevis for, at lavniveau-RF-felter over 6 GHz, såsom dem, der bruges af 5G-netværk, er skadelige for menneskers sundhed." Gennemgangen opfordrede også til mere forskning.
Den videnskabelige litteratur er blandet, men indtil videre har sundhedsmyndigheder ikke fundet klare beviser for sundhedsfarer fra omgivende RF-felter. Men det skal understreges, at den videnskabelige litteratur om mmWaves biologiske effekter er relativt lille med omkring 100 undersøgelser og af varierende kvalitet.
Regeringen tjener mange penge på at sælge spektrum til 5G-kommunikation, og bør investere noget af det i sundhedsforskning af høj kvalitet, især 5G på højt bånd. Personligt er jeg mere bekymret over den mulige indvirkning af for meget skærmtid på børns udvikling og privatlivsproblemer.
Findes der forbedrede metoder til dosimetriarbejde? Hvis ja, hvad er de mest interessante eller lovende eksempler?
Foster: Det største fremskridt ligger sandsynligvis inden for beregningsdosimetri med introduktionen af FDTD-metoder (finite difference time domain) og numeriske modeller af kroppen baseret på medicinske billeder i høj opløsning. Dette muliggør en meget præcis beregning af kroppens absorption af RF-energi fra enhver kilde. Beregningsdosimetri har givet nyt liv til etablerede medicinske behandlinger, såsom hypertermi, der anvendes til behandling af kræft, og har ført til udviklingen af forbedrede MR-billeddannelsessystemer og mange andre medicinske teknologier.
Michael Koziol er assisterende redaktør hos IEEE Spectrum og dækker alle områder inden for telekommunikation. Han er uddannet fra Seattle University med en BA i engelsk og fysik og en MA i videnskabsjournalistik fra New York University.
I 1992 overtog Asad M. Madni roret hos BEI Sensors and Controls, hvor han havde tilsyn med en produktlinje, der omfattede en række sensorer og inertienavigationsudstyr, men havde en mindre kundebase – primært inden for luftfarts- og forsvarselektronikindustrien.
Den kolde krig sluttede, og den amerikanske forsvarsindustri kollapsede. Og erhvervslivet vil ikke komme sig lige foreløbig. BEI var nødt til hurtigt at identificere og tiltrække nye kunder.
At erhverve disse kunder kræver, at virksomheden dropper sine mekaniske inertisensorsystemer til fordel for uprøvet ny kvartsteknologi, miniaturiserer kvartssensorer og omstiller en producent, der producerer titusindvis af dyre sensorer om året, til at producere millioner billigere.
Madni pressede hårdt på for at få det til at ske og opnåede mere succes, end nogen kunne have forestillet sig for GyroChip. Denne billige inertialmålingssensor er den første af sin slags, der er integreret i en bil, og gør det muligt for elektroniske stabilitetskontrolsystemer (ESC) at registrere glidning og betjene bremserne for at forhindre væltning. Da ESC'er blev installeret i alle nye biler i femårsperioden fra 2011 til 2015, reddede disse systemer 7.000 liv alene i USA ifølge National Highway Traffic Safety Administration.
Udstyret er fortsat kernen i utallige kommercielle og private fly, såvel som stabilitetskontrolsystemer til amerikanske missilstyringssystemer. Det rejste endda til Mars som en del af Pathfinder Sojourner-roveren.
Nuværende rolle: Distinguished Adjunct Professor ved UCLA; Pensioneret præsident, administrerende direktør og teknisk direktør for BEI Technologies
Uddannelse: 1968, RCA College; BS, 1969 og 1972, MS, UCLA, begge i elektroteknik; Ph.D., California Coast University, 1987
Helte: Generelt lærte min far mig, hvordan man lærer, hvordan man er menneske, og betydningen af kærlighed, medfølelse og empati; i kunst, Michelangelo; i videnskab, Albert Einstein; i ingeniørvidenskab, Claude Shannon
Yndlingsmusik: Inden for vestlig musik, Beatles, Rolling Stones, Elvis; østlig musik, ghazals
Organisationsmedlemmer: IEEE Life Fellow; US National Academy of Engineering; UK Royal Academy of Engineering; Canadian Academy of Engineering
Mest betydningsfulde pris: IEEE Medal of Honor: "Banebrydende bidrag til udvikling og kommercialisering af innovative sensor- og systemteknologier samt enestående forskningsledelse"; UCLA Alumni of the Year 2004
Madni modtog IEEE Medal of Honor i 2022 for banebrydende arbejde med GyroChip, blandt andre bidrag inden for teknologisk udvikling og forskningsledelse.
Ingeniørfaget var ikke Madnis førstevalg inden for karriere. Han ville gerne være en god kunstner og maler. Men den økonomiske situation i hans familie i Mumbai, Indien (dengang Mumbai) i 1950'erne og 1960'erne vendte ham mod ingeniørfaget – især elektronik, takket være hans interesse for de nyeste innovationer i lommetransistorradioer. I 1966 flyttede han til USA for at studere elektronik på RCA College i New York City, som blev oprettet i begyndelsen af 1900-tallet for at uddanne trådløse operatører og teknikere.
"Jeg vil være ingeniør, der kan opfinde ting," sagde Madeney, "og gøre ting, der i sidste ende vil påvirke mennesker. For hvis jeg ikke kan påvirke mennesker, føler jeg, at min karriere vil være uopfyldt."
Madni startede på UCLA i 1969 med en bachelorgrad i elektroteknik efter to år på elektronikteknologiprogrammet på RCA College. Han fortsatte med en kandidatgrad og en doktorgrad, hvor han brugte digital signalbehandling og frekvensdomænereflektometri til at analysere telekommunikationssystemer til sin afhandling. Under sine studier arbejdede han også som underviser ved Pacific State University, arbejdede med lagerstyring hos detailhandleren David Orgell i Beverly Hills og som ingeniør, der designede computerudstyr hos Pertec.
Så, i 1975, nyforlovet og på foranledning af en tidligere klassekammerat, søgte han et job i Systron Donners mikrobølgeafdeling.
Madni begyndte at designe verdens første spektrumanalysator med digital lagring hos Systron Donner. Han havde aldrig brugt en spektrumanalysator før – de var meget dyre på det tidspunkt – men han kendte teorien godt nok til at overbevise sig selv om at tage jobbet. Han brugte derefter seks måneder på at teste instrumentet og fik praktisk erfaring med det, før han forsøgte at redesigne det.
Projektet tog to år og resulterede ifølge Madni i tre vigtige patenter, hvilket startede hans "klatring mod større og bedre ting". Det lærte ham også en forståelse for forskellen mellem "hvad det vil sige at have teoretisk viden og at kommercialisere teknologi, der kan hjælpe andre," sagde han.
Vi kan også tilpasse de passive rf-komponenter efter dine behov. Du kan gå ind på tilpasningssiden for at angive de specifikationer, du har brug for.
https://www.keenlion.com/customization/
Emaili:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
Opslagstidspunkt: 18. april 2022
