第 7 章 細胞実験への放射型および漏れ波型ばく露装置の適用 61
7.2 設定したばく露条件とガイドラインとの比較
表7.1. ICNIRPガイドライン1998 [18]，IEEE ガイドライン (C95.1. 2005) [19].
ICNIRP 1998 IEEE C 95.1-2005, IEEE C 95-1-2010 f ≥10 GHz 3 GHz≤f ≤30 GHz 30 GHz ≤f
1 cm2 1 mW/cm2 1 mW/cm2
(spatial average 20 cm2) (over 100 λ2) (over 100 cm2)
20 cm2 18.56f0.699 20 mW/cm2
(spatial average 1 cm2) (spatial peak) (spatial peak)
∗f の単位はGHz
7.2 設定したばく露条件とガイドラインとの比較 7.2.1 解析方法
培養容器内のばく露条件（細胞の存在する空間の電磁界強度）がガイドラインの基本制限 に基づく皮膚組織内の内部電磁界強度を超えていることを確認する．周波数は，40, 60, 120,
300 GHzとした．各周波数での電力密度の空間平均値は 1 mW/cm2 と同程度かそれ以上と
した．入射電力密度1 mW/cm2は，周波数10–300 GHzにおけるICNIRPのガイドラインで の基本制限 (一般公衆)と同じ値である．
体表での単位入射電力密度に対する内部電磁界強度の最大値を算出するため，多層平板モ デルを用いて1次元皮膚モデル内の電磁界分布を算出した．
図7.1と図7.2に皮膚への各誘電率測定法より構築された各パラメトリックモデルの値を それぞれ示す [6, 45, 69, 70]．測定法は，同軸プローブ法 [45, 69], THz-TDS [6], 導波管プロー ブ法 [70]である．皮膚の複素比誘電率は，周波数40, 60 GHzにて Alekseev ら [70]，周波数 120, 300 GHzにて Pickwell らのパラメトリックモデル [6] を用いる．用いたAlekseevらと Pickwell らの誘電率は，図7.1と図7.2から，佐々木らのブタの表皮 (in vitro) への測定結果 に近い値である[45]．皮膚の厚みは1 mmとした [71]．皮下脂肪の複素比誘電率は，Gabriel らのパラメトリックモデルを用い，厚みは無限遠とした [69]．
7.2.2 解析結果とガイドラインとの比較
図7.3に，周波数40, 60, 120, 300 GHzの平面波入射における皮膚モデル内の電界分布を示 す．入射電力密度は，それぞれ1 mW/cm2 (入射電界強度 Ein = 61.4 V/m，入射磁界強度
Hin = 0.163 A/m) とした．電界強度は，皮膚モデル内で指数関数的に減少し，全ての周波
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第7 章 細胞実験への放射型および漏れ波型ばく露装置の適用
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図7.1. 周波数30–300 GHz での皮膚の複素比誘電率のパラメトリックモデルを用いた各値(実部).
Gabriel; 周波数: 130 MHz–20 GHz, 組織: ヒトの乾燥皮膚 in vivo [69], Alekseev; 周波数: 37–74 GHz, 組織: ヒトの皮膚前腕 in vivo [70], Pickwell; 周波数: 0.1–3 THz, 組織: ヒトの皮膚前腕 in vivo [6], Sasaki;周波数: 0.5–110 GHz,組織: ブタの表皮と真皮 in vitro [45]．
表7.2. 各周波数で使用した電気定数．
周波数 (GHz) 皮膚 脂肪
比誘電率 導電率(S/m) 比誘電率 導電率 (S/m)
40 12.0 32.2 5.21 6.58
60 8.12 37.2 4.40 8.39
120 4.65 50.8 3.48 11.4
300 3.71 54.1 2.90 15.2
数で皮膚表面 (z = 0 mm)で最大となった．z = 0 mmでの内部最大電界強度をE0(f)，内部 最大磁界強度をH0(f)とした．表7.3には，皮膚表面での内部電界強度E0(f)と内部磁界強 度H0(f)を示す．
表7.4に培地内底面での空間平均値のばく露条件を示す．設定したばく露条件での各周波 数のばく露量は，体表組織換算の入射電力密度 1 mW/cm2での内部電磁界強度と同程度以 上となった．
7.2設定したばく露条件とガイドラインとの比較
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図 7.2. 周波数 30–300 GHz での皮膚の複素比誘電率のパラメトリックモデルを用いた各値 (虚
部) [6, 45, 69, 70].
表7.3. 皮膚表面での内部電界強度 E0(f)と内部磁界強度 H0(f)．
周波数(GHz) E0(f) (V/m, H0(f) (A/m,
括弧内はdBV/m) 括弧内はdBA/m)
40 23.3 (27.4) 0.27 (−11.4)
60 26.5 (28.5) 0.26 (−11.7)
120 31.6 (30.0) 0.25 (−12.0)
300 38.6 (31.7) 0.23 (−12.8)
表7.4. 各周波数で設定したばく露条件．電磁界強度は培地内底面での空間平均値．
周波数(GHz) 入力電力 (mW) 電界強度(V/m) 磁界強度(A/m)
40 90 23.6 0.38
60 90 25.4 0.35
120 100 58.7 0.63
300 15 46.9 0.36
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