Denna studie beskriver ett protokoll för att mäta exponeringsnivåer i 2,4 GHz-bandet, undvika de osäkerheter som orsakas av användning av personliga exposimeters som mätinstrument. Dessa förändringar av exponeringsnivåerna bör beaktas, särskilt i efterlevnad test, där exponeringsgränser definieras från icke-oroade data.
En väldefinierad experimentell förfarande läggs fram för att utvärdera maximal exponering villkor i en fallsituation samtidigt undvika de osäkerheter som orsakas av användning av personliga exposimeters (PEMs) som mätinstrument: kroppen skugga effekt (BSE), den begränsade känslighet sortiment, och icke-identifiering av strålkällan. En övre gräns för exponering för EMF i flera inomhus höljen har uppmätt och simulerad. Den frekvens som används för att studera är 2,4 GHz, eftersom det är det vanligaste bandet i inomhus kommunikation. Även om redovisade värden långt under internationella kommissionen för icke-joniserande strålning skydd (ICNIRP) referensnivåer, finns det ett särskilt behov att tillhandahålla tillförlitlig exponeringsnivåer inom särskilt känsliga miljöer. När det gäller exponering för elektromagnetiska fält (EMF), har begränsningar som fastställs i nationella och internationella normer för hälsoskydd fastställts för ostörda exponeringsförhållanden; d.v.s. exponering för riktiga och objektiva data som inte har ändrats på något sätt.
Användning av trådlösa lokala nätverk (WLAN) har blivit betydligt vanligare under de senaste åren. Trådlös teknik har blivit alternativ till traditionella fasta tillgång och kära, och följaktligen ett stort antal åtkomstpunkter (AP) har installerats i bostadsområden, tjänstepensioner, och offentliga1,2. Detta stora antal AP och personlig kommunikationsenheter har lett till betydande intresse av möjliga risker i samband med elektromagnetiska fält (EMF) exponering3.
Personliga exposimeters (PEMs) är bärbara enheter för mätning av individuella exponering, vanligtvis används inom epidemiologi. Flera studier har upptäckt osäkerheter när du använder PEMs i EMF-mätningar. Dessa fynd visar effekterna att PEMs har på nivån av tillförlitlighet i de erhållna resultat4. Vissa lösningar har föreslagits för att minimera effekten av dessa osäkerheter, som bra PEM-klädd tekniker, liten provtagning intervaller och mätningar av tillräcklig längd5.
Vissa författare har publicerat arbete på vikten av den plikt faktor (eller intermittens) i exponering mätningar. I verkliga situationer överföra Wi-Fi-enheter aldrig med en full intermittens. Wi-Fi-signaler består av intermittent skurar av radiofrekvent (RF) energi och perioder utan några överföringar. Följaktligen finns det en stor andel av rapporterade exponering mätningar som är mycket låg, ofta faller under intervallet känslighet, och som är inloggad som icke-upptäcker PEMs. Flera verk föreslår användning av faktorer att få verkliga värden via en teoretisk beräkning6.
Osäkerheten i den skuggeffekten i den mänskliga kroppen har behandlats med särskilt intresse, eftersom PEMs är avsedd att bäras av användaren, med närvaro av bäraren orsakar osäkerhet i loggade data. Kunskap och kvantifiering av BSE hjälpa ge korrekta tolkningar av exponeringsdata, utan som det skulle vara nödvändigt att genomföra strikt mätmetoder. BSE kan undvikas genom att bära flera PEMs, belägna på olika delar av den mänskliga kropp7, eller genom att tillämpa korrektionsfaktorer erhållna resultat5,9,10,11,12 . Under tiden, i andra fall, kroppen har ersatts i simuleringstekniker med användning av cylindrar13. Några arbeten föreslå genomföra specifika mätmetoder för att undvika påverkan av den mänskliga kropp13. Den aktuella studien föreslår en mätmetodik som undviker påverkan av kroppen i verkliga inomhus kapslingar utan att manipulera exponeringsdata.
En funktion av PEMs är icke-identifiering av strålkällan. PEMs mäta elektriska fält (E-fält) nivåerna i vissa frekvensband, men om flera källor eller enheter utstrålar på samma frekvens, PEM mäter E-fält nivåer utan att identifiera bidraget från varje viss källa.
På grund av dessa källor till osäkerhet i den PEMs’ loggade data kräver exponeringsanalys därför förfaranden för experimentell utvärdering och numerisk prognos EMF nivåer för att få tillförlitliga resultat. Detta arbete utgör en lämplig metod som kan användas för att utvärdera exponering för E-fält (2.4 GHz frekvens) i inomhus kapslingar. Användningen av denna metod, de tidigare nämnda osäkerheterna som förorsakats av underskattning på grund av BSE, överskattning orsakas av icke-upptäcker, och otillförlitlighet av icke-identifiering av strålkällan undviks. Detta ökat reliabiliteten innebär att uppgifter som erhållits med hjälp av den föreslagna metoden ger en övre gräns när det gäller ogynnsamma förhållanden i den EMF-exponeringen. Gränsvärdena för exponering fastställs i nationellt och internationella normer för hälsoskydd definieras för ostörda EMF data, oförändrad vid någon effekt eller agent. Det föreslagna experimentella förfarandet är lämplig när det gäller rättsliga testet efterlevnad, eftersom osäkerheten undviks i loggade data, som tillhandahåller tillförlitlig information som kan jämföras med tröskelvärdena som exponering.
Efter genomförandet av experimentella protokollet, har de erhållna resultaten jämfört tröskelvärden och rekommenderas exponeringsvärdena i europeisk lagstiftning. Detta har gjorts för att kontrollera regelefterlevnaden EMF-exponering på grund av Wi-Fi-system, i typisk inomhus miljöer, som i sin tur representerar gemensamma arbetsplatsen sammanhang. Nu är en Wi-Fi frekvens på 2,4 GHz ett av banden kommunikation som är mer allmänt tillgängliga data om exponering för allmänheten. Politiska intresset för detta specifika band är på grund av utbredd oro för möjliga hälsa effekterna av exponering för RF-energi som avges av trådlösa-aktiverade enheter i känsliga miljöer, såsom hälso-och centra, sjukhus, skolor, och även hushållens inställningar15.
Detta arbete presenterar ett protokoll för att ge ostörda mätningar avseende E-fält exponeringsförhållanden, undvika de osäkerhet i samband med användning av PEMs. Syftet med detta arbete är att förbättra användningen av PEMs som mätinstrument i certifierande tester.
Aspekten av detta protokoll som krävs för tillförlitlig insamling av uppgifter om exponering, utan påverkan av PEM osäkerheten, är platsen för PEM. PEM måste vara belägna 1 m bort från användaren för att undvika underskattning orsakas av påverkan av kroppen och underförstått, för att undvika ett stort antal icke-upptäcker i loggade data. Det finns aspekter av det protokoll som kan ändras; ändringar och begränsningar av den föreslagna tekniken bedöms enligt följande.
De mätinstrument som valt att utföra experimentet är den PEM, som har använts i ett flertal studier för analys av EMF-exponering i utomhusmiljöer, dynamiskt och i stora geografiska områden24,25, 26. Även om data mätt med PEMs inte lika exakt som mätningarna som tillhandahålls av en spektrumanalysator (SA), ett flertal epidemiologiska studier använda PEMs på grund av deras enkel hantering och mäta hastighet26, 4 s vara minsta provtagningsperioden. De PEMs som använts i arbetet har en minsta gräns för känslighetsområde 0.05 V/m. Modernare PEMs har marknadsförts med bredare känslighet intervall, 0,005 V/m är den lägsta gränsen för frekvensbandet 2,4 GHz, så antalet icke-detekterar blir lägre när kroppen är avskärmning av PEM. Detta faktum är dock inte relevant för detta experiment eftersom de erhållna resultaten utan BSE osäkerheten var alltid större än 0.05 V/m. Det finns andra modeller av PEMs med lägre provtagningsperioder, men den modell som används i detta experiment har valts eftersom det är lätt bärbar på kroppen, i midjehöjd, där kroppen är maximally skärmning av PEM.
I preliminära experiment, var en WiFi-AP på frekvensbandet 2,4 GHz Wi-Fi anställd som en strålkälla. Efter bedömningen av kraften som avges av AP med en SA, genomfördes en check för att bekräfta att paketen information inte var överförs kontinuerligt och att det fanns perioder utan överföring27,28. Följaktligen var en betydande andel av RF EMF nivåer under detektionsgränsen (0.05 V/m) av PEMs. Minsta WiFi AP intermittensen var fast av beacon signaler och var cirka 0,01%. Under tiden en kontinuerlig signal, med övre duty cycle gränsen på 100%, återger de sämsta exponeringsförhållandena, samtidigt som man undviker de icke-detekterar osäkerhet. Av denna anledning användes en signalgenerator och en bikon-antenn som strålkällor för att generera en kontinuerlig våg av 100 mW power, den Wi-Fi-frekvens, och utan modulering.
E-fält nivåerna, i de fyra utvalda inomhus kapslingarna, har förutspåtts med en ray-tracing programvara baserat på bild teori. Utvärdering av experimentella resultat med en annan experimentell teknik, såsom en SA med en sond, har inte beaktats, eftersom syftet är att analysera påverkan av BSE och andra PEM osäkerheter, och inte den PEMS förmåga att fungera som en annan mätanordningen. Begränsningar i bild teori är på grund av icke-ideala miljöförhållanden, d.v.s. när de reflekterande ytorna inte är tunna, platta eller planar. Förökning modell resultaten samla osäkerheten i reflektion koefficienter när miljöförhållandena är icke-ideal. När ytorna är begränsade i omfattning, är det möjligt att eliminera de strålar som inte avlyssna med dem. Reflektioner ökar, ökar storleken på de Fresnel ellipsoider och tillnärmning är värre. Strålar från flera reflektioner kommer dock vara svagare och har mindre påverkan på de slutliga resultaten.
Den naiva inställning används för att lösa osäkerheten i den icke-upptäcker. Denna metod består av substitution av värdena under känslighet sortiment gräns med de lägsta upptäckt gräns29. Finns andra metoder för att korrigera osäkerheten i icke-upptäcker med substitution av loggade data. Robust regression på order statistik (ROS) metod förutspår de oupptäckta värden, med tanke på att de följer en lognormala fördelningen. Andra metoder kan tillämpas på data, men beräkningarna presentera alltid en felmarginal. Metoden för substitution av nedre detektionsgränsen använts, som ersätts av ett fast värde möjliggör identifiering av den icke-upptäcker. Denna region av CDFs utgör dessutom inte relevanta skillnader bland de flera fall under analys.
Osäkerheten i den skuggeffekten i den mänskliga kroppen måste ta itu med särskilt intresse, med tanke på att PEMs är avsedd att bäras av användaren, och förekomsten av bäraren är orsaken till denna osäkerhet. Dessutom underskattningen av BSE kan innebära en ökning i icke-upptäcker. BSE kan också undvikas genom att bära flera PEMs på olika delar av kroppen30,31; genomsnitt loggade data av två PEMs ligger på motsatta sidor av kroppen leder till en mindre underskattning, och en mindre osäkerhet än loggade data av en enda PEM5. En annan alternativ metod är att ta hänsyn till förändringen av exponeringsnivåerna på grund av BSE i tolkningen av uppgifter om exponering och tillämpa lämpliga korrektionsfaktorer. Men dessa måste avgöras individuellt i funktion av aktiviteten och miljön, och är mycket komplicerat att tillämpa korrekt. Den teknik som används i denna studie föreslår också, ett praktiskt sätt att undvika BSE som bara kräver en enda PEM, undvika behandling av uppgifter.
Med hänsyn till framsteg inom mobil teknik och intresset för den mänskliga kroppen dämpning i framtiden 5G (femte generationen) radio system32, den teknik som presenteras i denna studie kan användas för att bedöma människors exponering för nya generationens nätverk undvika de ovannämnda osäkerheterna.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöds av projektet ”elektromagnetisk karakterisering i Smart miljöer av hälso-och sjukvård”, och deras deltagande i personlig, arbets och miljömedicin, (DGPY-1285/15, PI14CIII/00056), och med de mänskliga resurserna inom den projektet ”nätverk plattform för the utvecklingen av telemedicin i Spanien” (DGPY-1301/08-1-TS-3), båda finansiering från Sub-Directorate-General för forskning bedömning och befordran (Carlos III Health Institute).
Personal exposimeter | SATIMO | EME SPY 121/100 | Worn personal exposimer to log expsure data |
Personal exposimeter | ANTENNESSA | EME SPY 121/120 | Worn personal exposimer to log expsure data |
Wi-Fi Access Point | CISCO | Aironet 1130 | Wi-Fi access point, vertial polarization |
Analog Signal Generator | AGILENT | N5181A MXG | Analog Signal Generator |
Precision Conical Dipole | SEIBERSDORF | PCD 8250 | Broadband antenna 80 MHz – 3 GHz. Dipole-like radiation pattern that is omnidirectional in the horizontal plane |
Cable | ROHDE & SCHWARZ | LARG-214/U | Low loss cable |