IEEE-verkkosivusto asettaa evästeitä laitteellesi tarjotakseen sinulle parhaan mahdollisen käyttökokemuksen. Käyttämällä verkkosivustoamme hyväksyt näiden evästeiden asettamisen. Lisätietoja on tietosuojakäytännössämme.
Johtavat RF-dosimetrian asiantuntijat analysoivat 5G:n aiheuttamaa kipua – sekä altistumisen ja annoksen välistä eroa
Kenneth R. Fosterilla on vuosikymmenten kokemus radiotaajuisen (RF) säteilyn ja sen vaikutusten biologisiin järjestelmiin tutkimisesta. Nyt hän on kirjoittanut uuden tutkimuksen aiheesta yhdessä kahden muun tutkijan, Marvin Ziskinin ja Quirino Balzanon, kanssa. Yhdessä heillä kolmella (kaikki vakituisia IEEE-stipendiaatteja) on yli vuosisadan kokemus aiheesta.
International Journal of Environmental Research and Public Health -lehdessä helmikuussa julkaistu tutkimus tarkasteli radiotaajuusaltistuksen arvioinnin ja dosimetrian tutkimusta viimeisten 75 vuoden aikana. Siinä kirjoittajat kertovat yksityiskohtaisesti, kuinka pitkälle ala on edennyt ja miksi he pitävät sitä tieteellisenä menestystarinana.
IEEE Spectrum keskusteli sähköpostitse Pennsylvanian yliopiston emeritusprofessori Fosterin kanssa. Halusimme oppia lisää siitä, miksi radiotaajuusaltistuksen arviointitutkimukset ovat niin menestyksekkäitä, mikä tekee radiotaajuusdosimetriasta niin vaikeaa ja miksi yleisön huolet terveydestä ja langattomasta säteilystä eivät koskaan näytä katoavan.
Niille, jotka eivät tunne eroa, mikä on altistuksen ja annoksen välinen ero?
Kenneth Foster: Radiotaajuusturvallisuuden yhteydessä altistuminen viittaa kehon ulkopuoliseen kenttään ja annos kehon kudokseen absorboituneeseen energiaan. Molemmat ovat tärkeitä monissa sovelluksissa – esimerkiksi lääketieteessä, työterveyshuollossa ja kulutuselektroniikan turvallisuustutkimuksessa.
"Hyvän katsauksen 5G:n biologisia vaikutuksia koskevaan tutkimukseen löydät [Ken] Karipidisin artikkelista, jossa ei löydetty vakuuttavia todisteita siitä, että yli 6 GHz:n matalataajuiset radiotaajuuskentät, kuten 5G-verkoissa käytettävät, olisivat haitallisia ihmisten terveydelle." "" -- Kenneth R. Foster, Pennsylvanian yliopisto
Foster: Radiotaajuuskenttien mittaaminen vapaassa tilassa ei ole ongelma. Joissakin tapauksissa todellinen ongelma on radiotaajuusaltistuksen suuri vaihtelu. Esimerkiksi monet tiedemiehet tutkivat radiotaajuuskenttien tasoja ympäristössä vastatakseen kansanterveyteen liittyviin huolenaiheisiin. Kun otetaan huomioon suuri määrä radiotaajuuslähteitä ympäristössä ja radiotaajuuskentän nopea heikkeneminen mistä tahansa lähteestä, tämä ei ole helppo tehtävä. Yksilöllisen altistumisen tarkka karakterisointi radiotaajuuskentille on todellinen haaste, ainakin niille harvoille tiedemiehille, jotka yrittävät tehdä niin.
Kun sinä ja kanssakirjoittajasi kirjoititte IJERPH-artikkelinne, oliko tavoitteenanne tuoda esiin altistumisen arviointitutkimusten onnistumisia ja dosimetrisiä haasteita? Foster: Tavoitteenamme on tuoda esiin altistumisen arviointitutkimuksen merkittävä edistysaskel vuosien varrella. Tämä on selkeyttänyt radiotaajuuskenttien biologisten vaikutusten tutkimusta ja johtanut merkittäviin edistysaskeliin lääketieteellisessä teknologiassa.
Kuinka paljon näiden alueiden välineet ovat parantuneet? Voitko kertoa, mitä työkaluja sinulla oli käytettävissäsi urasi alussa verrattuna nykyiseen? Miten parannetut välineet edistävät altistumisarviointien onnistumista?
Foster: Terveys- ja turvallisuustutkimuksessa radiotaajuuskenttien mittaamiseen käytetyt laitteet pienenevät ja tehostuvat. Kuka olisi uskonut muutama vuosikymmen sitten, että kaupallisista kenttälaitteista tulisi riittävän kestäviä työpaikalle tuotaviksi, että ne kykenisivät mittaamaan riittävän voimakkaita radiotaajuuskenttiä aiheuttaakseen työperäisen vaaran, mutta silti riittävän herkkiä mittaamaan heikkoja kenttiä kaukaisten antennien läheltä? Samalla määritetään signaalin tarkka spektri sen lähteen tunnistamiseksi?
Mitä tapahtuu, kun langaton teknologia siirtyy uusille taajuusalueille – esimerkiksi millimetri- ja terahertsiaalloille matkapuhelinverkossa tai 6 GHz:lle Wi-Fi-verkossa?
Foster: Jälleen kerran ongelma liittyy altistumistilanteen monimutkaisuuteen, ei instrumentointiin. Esimerkiksi korkeataajuiset 5G-matkapuhelinverkkojen tukiasemat lähettävät useita säteitä, jotka liikkuvat avaruudessa. Tämä vaikeuttaa matkapuhelinverkkojen lähellä olevien ihmisten altistumisen kvantifiointia sen varmistamiseksi, että altistuminen on turvallista (kuten se lähes aina on).
”Olen henkilökohtaisesti enemmän huolissani liiallisen ruutuajan mahdollisista vaikutuksista lapsen kehitykseen ja yksityisyyteen liittyviin kysymyksiin.” – Kenneth R. Foster, Pennsylvanian yliopisto
Jos altistumisen arviointi on ratkaistu ongelma, mikä tekee tarkan dosimetrian edistymisestä niin vaikeaa? Mikä tekee ensimmäisestä niin paljon yksinkertaisemman kuin jälkimmäisestä?
Foster: Dosimetria on haastavampaa kuin altistuksen arviointi. Radiotaajuusanturia ei yleensä voida työntää ihmisen kehoon. On monia syitä, miksi tätä tietoa saatetaan tarvita, kuten syövän hoidossa käytettävissä hypertermiahoidoissa, joissa kudos on lämmitettävä tarkasti määritellyille tasoille. Liian vähän lämmittämällä ei ole terapeuttista hyötyä, liian paljon lämmittämällä potilas poltetaan.
Voitko kertoa minulle lisää siitä, miten dosimetriaa tehdään nykyään? Jos et voi työntää anturia jonkun kehoon, mikä on seuraavaksi paras vaihtoehto?
Foster: On ihan ok käyttää vanhanaikaisia radiotaajuusmittareita ilman kenttien mittaamiseen moniin eri tarkoituksiin. Tämä pätee tietenkin työturvallisuustyöhön, jossa on mitattava työntekijöiden kehoilla esiintyviä radiotaajuuskenttiä. Kliinisen hypertermian yhteydessä potilaita saatetaan edelleen joutua sitomaan lämpöantureilla, mutta laskennallinen dosimetria on parantanut huomattavasti lämpöannosten mittaamisen tarkkuutta ja johtanut merkittäviin edistysaskeliin teknologiassa. Radiotaajuisten biologisten vaikutusten tutkimuksissa (esimerkiksi eläimille asetettujen antennien avulla) on tärkeää tietää, kuinka paljon radiotaajuusenergiaa absorboituu kehoon ja minne se menee. Puhelinta ei voi vain heiluttaa eläimen edessä altistuksen lähteenä (mutta jotkut tutkijat tekevät niin). Joissakin merkittävissä tutkimuksissa, kuten äskettäin tehdyssä National Toxicology Program -tutkimuksessa rottien elinaikaisesta altistumisesta radiotaajuusenergialle, ei ole todellista vaihtoehtoa laskennalliselle dosimetrialle.
Miksi mielestäsi langattoman säteilyn tasoa huolestuttaa niin paljon, että ihmiset mittaavat sitä kotona?
Foster: Riskien havaitseminen on monimutkainen asia. Radiosäteilyn ominaisuudet ovat usein huolenaihe. Sitä ei voi nähdä, altistumisen ja joidenkin ihmisten huolestuttavien vaikutusten välillä ei ole suoraa yhteyttä, ihmiset sekoittavat usein radiotaajuusenergian (ei-ionisoiva, eli sen fotonit ovat liian heikkoja rikkomaan kemiallisia sidoksia) ionisoiviin röntgensäteisiin jne. Säteily (todella vaarallista). Jotkut uskovat olevansa "yliherkkiä" langattomalle säteilylle, vaikka tiedemiehet eivät ole kyenneet osoittamaan tätä herkkyyttä asianmukaisesti sokkoutetuissa ja kontrolloiduissa tutkimuksissa. Jotkut ihmiset tuntevat olonsa uhatuiksi langattomassa viestinnässä käytettyjen antennien yleisyydestä. Tieteellinen kirjallisuus sisältää monia terveyteen liittyviä raportteja, joiden laatu vaihtelee, ja joista voi löytää pelottavia tarinoita. Jotkut tiedemiehet uskovat, että terveysongelma saattaa todellakin olla olemassa (vaikka terveysvirasto totesi, että heillä ei ollut juurikaan huolta, mutta sanoi, että "lisää tutkimusta" tarvitaan). Lista jatkuu.
Altistumisen arvioinneilla on tässä merkitystä. Kuluttajat voivat ostaa edullisia mutta erittäin herkkiä RF-ilmaisimia ja tutkia ympäristönsä RF-signaaleja, joita on paljon. Jotkut näistä laitteista "naksahtavat" mittaaessaan radiotaajuuspulsseja laitteista, kuten Wi-Fi-tukiasemista, ja ne kuulostavat maailman pelottavalta kuin ydinreaktorin Geiger-mittari. Joitakin RF-mittareita myydään myös haamujen metsästykseen, mutta tämä on eri sovellus.
Viime vuonna British Medical Journal julkaisi kehotuksen pysäyttää 5G-käyttöönotto, kunnes teknologian turvallisuus on varmistettu. Mitä mieltä olet näistä kehotuksista? Uskotko, että ne auttavat tiedottamaan asiasta kiinnostuneelle yleisölle radiotaajuusaltistuksen terveysvaikutuksista vai aiheuttavatko ne lisää hämmennystä? Foster: Viittaat [epidemiologi John] Frankin mielipidekirjoitukseen, ja olen eri mieltä suurimmasta osasta siitä. Useimmat tieteellistä tutkimusta tarkastelleet terveysviranomaiset ovat yksinkertaisesti vaatineet lisää tutkimusta, mutta ainakin yksi – Alankomaiden terveysvirasto – on vaatinut moratoriota korkeataajuisen 5G:n käyttöönotolle, kunnes turvallisuustutkimusta on tehty lisää. Nämä suositukset varmasti herättävät yleisön huomiota (vaikka HCN pitää myös epätodennäköisenä, että terveysongelmia olisi).
Artikkelissaan Frank kirjoittaa: "Laboratoriotutkimusten uudet vahvuudet viittaavat radiotaajuisten sähkömagneettisten kenttien tuhoisiin biologisiin vaikutuksiin."
Ongelmana on se, että kirjallisuudessa on tuhansia radiotaajuuskenttien biologisia vaikutuksia koskevia tutkimuksia. Päätepisteet, terveysmerkitys, tutkimusten laatu ja altistustasot vaihtelivat suuresti. Useimmat niistä raportoivat jonkinlaisesta vaikutuksesta kaikilla taajuuksilla ja kaikilla altistustasoilla. Useimmissa tutkimuksissa oli kuitenkin merkittävä harhan riski (riittämätön dosimetria, sokkouttamisen puute, pieni otoskoko jne.), ja monet tutkimukset olivat ristiriidassa muiden tutkimusten kanssa. "Uudet tutkimuksen vahvuudet" eivät ole kovin järkeviä tässä hämärässä kirjallisuudessa. Frankin tulisi luottaa terveysviranomaisten tarkempaan tarkasteluun. Nämä eivät ole johdonmukaisesti löytäneet selkeää näyttöä ympäröivien radiotaajuuskenttien haittavaikutuksista.
Frank valitti epäjohdonmukaisuudesta julkisessa "5G"-keskustelussa – mutta hän teki saman virheen jättämällä mainitsematta taajuuskaistoja viitatessaan 5G:hen. Itse asiassa matala- ja keskitaajuuksien 5G toimii taajuuksilla, jotka ovat lähellä nykyisiä matkapuhelinverkkojen taajuuksia, eikä näytä aiheuttavan uusia altistumisongelmia. Korkeataajuuksien 5G toimii taajuuksilla, jotka ovat hieman millimetriaaltoalueen alapuolella, alkaen 30 GHz:stä. Tämän taajuusalueen biologisista vaikutuksista on tehty vain vähän tutkimuksia, mutta energia tuskin tunkeutuu ihoon, eivätkä terveysviranomaiset ole ilmaisseet huolta sen turvallisuudesta tavallisilla altistustasoilla.
Frank ei tarkentanut, mitä tutkimusta hän halusi tehdä ennen "5G:n" käyttöönottoa, mitä hän sitten tarkoittikaan. [FCC] vaatii luvanhaltijoita noudattamaan altistumisrajojaan, jotka ovat samanlaisia kuin useimmissa muissa maissa. Ei ole ennakkotapausta siitä, että uutta radiotaajuusteknologiaa arvioitaisiin suoraan radiotaajuusvaikutusten osalta ennen hyväksyntää, mikä saattaa vaatia loputtoman määrän tutkimuksia. Jos FCC:n rajoitukset eivät ole turvallisia, niitä tulisi muuttaa.
Yksityiskohtaisen katsauksen 5G:n biologisten vaikutusten tutkimukseen löydät [Ken] Karipidisin artikkelista, jossa todettiin, että "ei ole olemassa vakuuttavaa näyttöä siitä, että yli 6 GHz:n matalataajuiset radiotaajuuskentät, kuten 5G-verkoissa käytettävät, olisivat haitallisia ihmisten terveydelle. Katsauksessa vaadittiin myös lisätutkimuksia."
Tieteellinen kirjallisuus on vaihtelevaa, mutta toistaiseksi terveysviranomaiset eivät ole löytäneet selviä todisteita ympäristön radiotaajuuskenttien aiheuttamista terveysriskeistä. Mutta on totta, että millimetriaaltojen biologisia vaikutuksia käsittelevää tieteellistä kirjallisuutta on suhteellisen vähän, noin 100 tutkimusta, ja niiden laatu vaihtelee.
Hallitus tienaa paljon rahaa myymällä 5G-viestinnän taajuuksia, ja sen tulisi investoida osa siitä korkealaatuiseen terveystutkimukseen, erityisesti korkeataajuiseen 5G:hen. Henkilökohtaisesti olen enemmän huolissani liiallisen ruutuajan mahdollisista vaikutuksista lapsen kehitykseen ja yksityisyyteen liittyviin kysymyksiin.
Onko olemassa parannettuja menetelmiä dosimetriatyöhön? Jos on, mitkä ovat mielenkiintoisimmat tai lupaavimmat esimerkit?
Foster: Todennäköisesti suurin edistysaskel on laskennallisessa dosimetriassa, jossa on otettu käyttöön äärellisen differenssiaikatason (FDTD) menetelmät ja kehon numeeriset mallit, jotka perustuvat korkean resoluution lääketieteellisiin kuviin. Tämä mahdollistaa erittäin tarkan laskennan kehon radiotaajuusenergian absorptiosta mistä tahansa lähteestä. Laskennallinen dosimetria on antanut uutta eloa vakiintuneille lääketieteellisille hoitomuodoille, kuten syövän hoidossa käytetylle hypertermialle, ja johtanut parempien magneettikuvausjärjestelmien ja monien muiden lääketieteellisten teknologioiden kehittämiseen.
Michael Koziol on IEEE Spectrumin apulaistoimittaja, joka kattaa kaikki televiestinnän osa-alueet. Hän on valmistunut Seattlen yliopistosta englannin ja fysiikan kandidaatiksi sekä tiedejournalismin maisteriksi New Yorkin yliopistosta.
Vuonna 1992 Asad M. Madni otti BEI Sensors and Controlsin johtoon ja valvoi tuotelinjaa, joka sisälsi erilaisia antureita ja inertianavigointilaitteita, mutta jolla oli pienempi asiakaskunta – pääasiassa ilmailu- ja puolustuselektroniikkateollisuus.
Kylmä sota päättyi ja Yhdysvaltain puolustusteollisuus romahti. Eikä liiketoiminta toivu lähiaikoina. BEI:n piti nopeasti tunnistaa ja houkutella uusia asiakkaita.
Näiden asiakkaiden hankkiminen edellyttää yrityksen mekaanisten inertia-anturijärjestelmien hylkäämistä uuden, kokeilemattoman kvartsiteknologian hyväksi, kvartsiantureiden pienentämistä ja kymmeniä tuhansia kalliita antureita vuodessa tuottavan valmistajan muuttamista miljoonien antureiden edullisemmaksi tuottajaksi.
Madni ponnisteli kovasti sen eteen ja saavutti GyroChipille enemmän menestystä kuin kukaan olisi voinut kuvitella. Tämä edullinen inertiamittausanturi on ensimmäinen laatuaan, joka on integroitu autoon. Sen avulla elektroninen ajonvakautusjärjestelmä (ESC) voi havaita luiston ja käyttää jarruja estääkseen kaatumisen. Koska ESC-järjestelmät asennettiin kaikkiin uusiin autoihin viiden vuoden aikana vuosina 2011–2015, nämä järjestelmät pelastivat 7 000 ihmishenkeä pelkästään Yhdysvalloissa, National Highway Traffic Safety Administrationin mukaan.
Laitteisto on edelleen lukemattomien kaupallisten ja yksityisten lentokoneiden ytimessä, samoin kuin Yhdysvaltojen ohjusohjausjärjestelmien ajonvakautusjärjestelmissä. Se matkusti jopa Marsiin osana Pathfinder Sojourner -mönkijää.
Nykyinen rooli: UCLA:n arvostettu apulaisprofessori; BEI Technologiesin eläkkeellä oleva presidentti, toimitusjohtaja ja teknologiajohtaja
Koulutus: 1968, RCA College; kandidaatin tutkinto 1969 ja 1972, maisterin tutkinto UCLA:sta, molemmat sähkötekniikassa; tohtorin tutkinto California Coast Universitysta 1987
Sankarit: Yleisesti ottaen isäni opetti minulle oppimista, ihmisenä olemista sekä rakkauden, myötätunnon ja empatian merkitystä; taiteessa Michelangelo; tieteessä Albert Einstein; tekniikassa Claude Shannon.
Lempimusiikki: Länsimaisesta musiikista Beatles, Rolling Stones ja Elvis; itämaisesta musiikista ghazalit.
Organisaation jäsenet: IEEE Life Fellow; Yhdysvaltain kansallinen insinööritieteiden akatemia; Yhdistyneen kuningaskunnan kuninkaallinen insinööritieteiden akatemia; Kanadan insinööritieteiden akatemia
Merkittävin palkinto: IEEE:n kunniamitali: "Uraauurtava panos innovatiivisten anturi- ja järjestelmäteknologioiden kehittämiseen ja kaupallistamiseen sekä erinomainen tutkimusjohtajuus"; UCLA:n vuoden alumni 2004
Madni sai vuoden 2022 IEEE:n kunniamitalin GyroChipin uraauurtavasta työstä ja muista panoksista teknologian kehittämiseen ja tutkimusjohtajuuteen.
Insinööritieteet eivät olleet Madnin ensisijainen uravalinta. Hän halusi olla hyvä taiteilija-maalari. Mutta hänen perheensä taloudellinen tilanne Mumbaissa, Intiassa (silloin Mumbai) 1950- ja 1960-luvuilla veti hänet insinööritieteiden pariin – erityisesti elektroniikan pariin, koska hän oli kiinnostunut taskutransistoriradioiden uusimmista innovaatioista. Vuonna 1966 hän muutti Yhdysvaltoihin opiskelemaan elektroniikkaa RCA Collegessa New Yorkissa, joka perustettiin 1900-luvun alussa kouluttamaan langattomia operaattoreita ja teknikkoja.
"Haluan olla insinööri, joka voi keksiä asioita", Madeney sanoi, "ja tehdä asioita, joilla on lopulta vaikutusta ihmisiin. Koska jos en voi vaikuttaa ihmisiin, minusta tuntuu, että urani jää täyttymättä."
Madni aloitti opinnot UCLA:ssa vuonna 1969 sähkötekniikan kandidaatin tutkinnolla kahden vuoden elektroniikkatekniikan ohjelmassa RCA Collegessa. Hän jatkoi opintojaan maisterin ja tohtorin tutkinnoilla käyttäen digitaalista signaalinkäsittelyä ja taajuusalueen heijastusmittausta analysoidakseen tietoliikennejärjestelmiä väitöskirjatutkimustaan varten. Opiskeluaikanaan hän työskenteli myös luennoitsijana Pacific State Universityssa, varastonhallinnassa Beverly Hillsin vähittäiskauppiaalla David Orgellilla ja insinöörinä suunnitellessaan tietokoneiden oheislaitteita Pertecillä.
Sitten, vuonna 1975, äskettäin kihloissa ja entisen luokkatoverinsa vaatimuksesta hän haki työpaikkaa Systron Donnerin mikroaaltouuniosastolta.
Madni alkoi suunnitella maailman ensimmäistä digitaalisella tallennuksella varustettua spektrianalysaattoria Systron Donnerilla. Hän ei ollut koskaan aiemmin käyttänyt spektrianalysaattoria – ne olivat tuolloin erittäin kalliita – mutta hän tunsi teorian riittävän hyvin vakuuttaakseen itsensä ottamaan työn vastaan. Sen jälkeen hän käytti kuusi kuukautta testaukseen ja hankki käytännön kokemusta laitteesta ennen kuin yritti suunnitella sen uudelleen.
Projekti kesti kaksi vuotta ja Madnin mukaan se johti kolmeen tärkeään patenttiin, mikä aloitti hänen "kiipeilynsä kohti suurempia ja parempia asioita". Se opetti hänelle myös arvostamaan eroa "teoreettisen tiedon ja muita auttavan teknologian kaupallistamisen" välillä, hän sanoi.
Voimme myös räätälöidä RF-passiivisia komponentteja tarpeidesi mukaan. Voit siirtyä räätälöintisivulle antaaksesi tarvitsemasi tiedot.
https://www.keenlion.com/customization/
Sähköpostiosoite:
sales@keenlion.com
tom@keenlion.com
Julkaisun aika: 18. huhtikuuta 2022
