Denne undersøgelse beskriver en protokol for at måle eksponeringsniveauer i 2,4 GHz-båndet, undgå den usikkerhed, der skyldes brugen af personlige exposimeters som måleinstrumenter. Disse ændringer af eksponeringsniveauer bør tages i betragtning, især i overensstemmelsestestning, hvor eksponeringsgrænser defineres fra ikke-bestyrtet data.
En veldefineret eksperimentel procedure er fremsat for at vurdere maksimale eksponeringsforhold i et worst-case scenario, samtidig undgå usikkerhed forårsaget ved brug af personlige exposimeters (PEMs) som måleinstrumenter: kroppen skygge effekt (BSE), den begrænset følsomhed, og identifikation af stråling kilde. En øvre grænse for eksponeringsniveauer til EMF i flere indendørs kabinetter er blevet målt og simuleret. Frekvens anvendes til undersøgelsen er 2,4 GHz, da det er den mest almindeligt anvendte band i indendørs kommunikation. Selv om registrerede værdier er langt under den internationale Kommission for ikke-ioniserende stråling Protection (ICNIRP) referenceniveauer, er der et særligt behov for at give pålidelige eksponeringsniveauer inden for særligt følsomme miljøer. Med hensyn til elektromagnetisk felt (EMF) eksponering, har etableret i nationale og internationale standarder for sundhedsbeskyttelse været grænseværdierne for uforstyrrede eksponeringsforhold; Det er for rigtige og objektive eksponeringsdata, der ikke er blevet ændret på nogen måde.
Brugen af trådløse lokalnetværk (WLAN) er blevet betydeligt mere udbredt i de seneste år. Trådløse teknologier er blevet alternativer til traditionelle fast adgang dem, og derfor et stort antal access point (AP) er blevet installeret i bolig, erhvervsmæssige og offentlige områder1,2. Dette store antal AP og personlige kommunikationsenheder har ført til betydelig interesse i de mulige risici relateret til elektromagnetisk felt (EMF) eksponering3.
Personlig exposimeters (PEMs) er bærbare enheder til måling af individuelle eksponering, typisk anvendt inden for epidemiologi. Flere undersøgelser har opdaget usikkerhed, når du bruger PEMs i EMF målinger. Disse resultater viser effekterne at PEMs har på niveauet af pålidelighed i de opnåede resultater4. Nogle løsninger har været foreslået at minimere effekten af disse usikkerheder, som god PEM-iført teknikker, lille dataindsamlingsintervaller og målinger af tilstrækkelig længde5.
Visse forfattere har offentliggjort arbejde på vigtigheden af at overveje told faktor (eller normeret maksimalydelse) i eksponering målinger. I virkelige situationer sende Wi-Fi Hjælpemidler aldrig med en fuld arbejdscyklus. Wi-Fi-signaler består af intermitterende stød af radiofrekvens (RF) energi og perioder uden nogen transmissioner. Der er derfor en stor del af rapporterede eksponering målinger der er meget lavt, ofte falder under følsomhed, og som er logget som ikke registrerer af PEMs. Flere værker foreslår anvendelse af faktorer at opnå reelle værdier via en teoretisk beregning6.
Usikkerheden af skygge effekten af den menneskelige krop er blevet behandlet med særlig interesse, da PEMs er designet til at være båret af brugeren, med tilstedeværelsen af bæreren forårsager usikkerhed i den logførte data. Viden og kvantificering af BSE bidrage til at give korrekte fortolkninger af eksponeringsdata, uden hvilken, det ville være nødvendigt at gennemføre strenge måleprocedurer. BSE kan undgås ved at bære flere PEMs, placeret på forskellige dele af den menneskelige krop7, eller ved at anvende korrektionsfaktorer for de opnåede resultater5,9,10,11,12 . I mellemtiden, i andre tilfælde, kroppen er blevet erstattet i simulering teknikker med brug af cylindre13. Nogle værker foreslår gennemføre specifikke måleteknikker for at undgå påvirkning af den menneskelige krop13. Den nuværende undersøgelse foreslår en målemetode, målingernes der undgår påvirkning af kroppen i rigtige indendørs indhegninger uden manipulere eksponeringsdata.
En funktion af PEMs er ikke identifikation af stråling kilde. PEMs måle elektrisk felt (E-field)-niveauer i visse frekvensbånd, men hvis flere kilder eller enheder udstråle på samme frekvens, at PEM foranstaltninger E-feltet niveauer uden at identificere bidrag fra hver bestemt kilde.
Kræver derfor, på grund af disse kilder til usikkerhed i PEMs’ logførte data, eksponering niveau analyse procedurer til eksperimentelle evalueringen og de numeriske forudsigelse af EMF niveauer for at opnå pålidelige resultater. Dette arbejde præsenterer en egnet metode, der kan bruges til at vurdere eksponeringen for E-felter (2,4 GHz) i indendørs indhegninger. Ved hjælp af denne metode, den tidligere nævnte usikkerhed forårsaget af undervurdering på grund af BSE, overvurdering skyldes ikke-registrerer, og upålidelighed af identifikation af stråling kilde undgås. Denne forbedret pålidelighed betyder, at de data, der er opnået med den foreslåede metode give en øvre grænse for ugunstige forhold i EMF eksponering. Eksponeringsgrænserne etableret i nationale og internationale standarder for sundhedsbeskyttelse blev defineret for uforstyrrede EMF data, uændret ved enhver virkning eller agent. Den foreslåede eksperimentelle procedure er passende i forhold til regulerende test overholdelse, da usikkerheden er undgået i den logførte data, giver pålidelige oplysninger, der kan sammenholdes med tærsklerne for eksponering.
Efter gennemførelse af eksperimentelle protokollen, har de opnåede resultater i forhold til tærsklerne og anbefalede eksponeringsværdier i den europæiske lovgivning. Dette er gjort for at kontrollere den regulerende overholdelse af EMF eksponering på grund af Wi-Fi-systemer, i typisk indendørs miljøer, som igen repræsenterer fælles arbejdsplads sammenhænge. I øjeblikket er et Wi-Fi frekvens på 2,4 GHz en af kommunikation bands, der er mere bredt tilgængelige data om eksponering for den brede offentlighed. Den politiske interesse i denne specifikke band er på grund af udbredt bekymring over de mulige sundhedsmæssige virkninger af eksponering til radiofrekvensenergi udsendes af trådløse-kompatible enheder i følsomme miljøer, såsom sundhedspleje centre, hospitaler, skoler, og selv husholdningernes indstillinger15.
Dette arbejde præsenterer en protokol for at give uforstyrrede målinger vedrørende E-feltet eksponeringsbetingelser, undgå usikkerhed forbundet med brugen af PEMs. Dette arbejde sigter mod at forbedre brugen af PEMs som måleinstrumenter i reglernes overholdelse.
Aspekt af denne protokol, der er afgørende for pålidelig indsamling af data vedrørende eksponering, uden indflydelse af PEM usikkerhed, er placeringen af PEM. PEM skal være beliggende 1 m væk fra brugeren for at undgå Undervurderingen skyldes påvirkning af kroppen, og implicit, for at undgå et stort antal-registrerer ikke i den logførte data. Der er aspekter af protokollen, som kan blive ændret; ændringer og begrænsninger af den foreslåede teknik er vurderet som følger.
Måling instrument udvalgt til at gennemføre forsøget er PEM, som har været brugt i talrige undersøgelser til analyse af EMF eksponering i udendørs miljøer, dynamisk og i store geografiske områder24,25, 26. Selvom data målt med PEMs ikke er så nøjagtige som de målinger, der leveres af en spectrum analyzer (SA), talrige epidemiologiske undersøgelser bruger PEMs på grund af deres nem håndtering og måle sats26, 4 s er den mindste stikprøveperioden. PEMs anvendes i arbejdet har en minimumsgrænse for følsomhed på 0,05 V/m. Mere moderne PEMs har været markedsført med bredere følsomhed intervaller, 0,005 V/m er den laveste grænse for frekvensbåndet på 2,4 GHz, så antallet af ikke-registrerer vil være lavere når kroppen er afskærmning i PEM. Men dette faktum er ikke relevante for dette eksperiment, da de opnåede resultater uden BSE usikkerhed var altid større end 0,05 V/m. Der er andre modeller af PEMs med lavere prøveudtagning perioder, men den model, der anvendes i dette eksperiment er valgt, fordi det er nemt at transportere på kroppen, i taljehøjde, hvor kroppen er maksimalt afskærmning i PEM.
I indledende forsøg, var et trådløst AP opererer på frekvensbåndet Wi-Fi på 2,4 GHz ansat som en stråling kilde. Efter vurderingen af den magt, der udsendes af AP med en SA, foretog en check til at bekræfte, at oplysninger pakker ikke var indberettes løbende, og at der var perioder uden transmission27,28. Som følge heraf en betydelig del af RF EMF niveau lå under detektionsgrænsen (0,05 V/m) af PEMs. Den mindste WiFi-AP normeret maksimalydelse var fastsat af beacon signaler og var omkring 0,01%. I mellemtiden, en kontinuerlig signal med øverste duty cycle grænse på 100%, gengiver de værst tænkelige eksponeringsbetingelser, samtidig undgå den ikke registrerer usikkerhed. Derfor blev et signalgenerator og en biconical antenne brugt som kilder til at generere en kontinuerlig bølge af 100 mW strøm, med hyppigheden, Wi-Fi, og uden graduering.
E-felt-niveauer i de fire udvalgte indendørs kabinetter, har været forudset med en ray-tracing software baseret på image teori. Evalueringen af de eksperimentelle resultater ved hjælp af en anden eksperimentel teknik, som en SA med en sonde, har ikke været overvejet, da formålet er at analysere indflydelse af BSE og andre PEM usikkerheder og ikke PEMS evne til at fungere som en anden måleapparat. Begrænsninger af billede teori er på grund af de ikke-ideelle miljømæssige forhold, det vil sige, når de reflekterende overflader ikke er tynde, flade eller Plane. Formering modelresultater indsamler usikkerhed refleksion koefficienter, når de miljømæssige betingelser er ikke-ideal. Når overfladerne er begrænset i omfang, er det muligt at fjerne de stråler, der ikke opsnappe med dem. Da antallet af Reflektioner stiger, størrelsen af Fresnel ellipsoids øger, og tilnærmelse er værre. Men stråler fra flere refleksioner vil blive svagere og har mindre indflydelse på de endelige resultater.
Den naive tilgang anvendes for at løse usikkerheden af den ikke registrerer. Denne metode består af substitution af værdier under følsomhed vifte grænse med den lavere påvisning grænse29. Findes andre metoder for at korrigere usikkerheden af ikke-registrerer med substitution af logførte data. Den robuste regression på ordre statistik (ROS) metode forudser uopdaget værdierne, i betragtning af at de følger en lognormale fordeling. Andre metoder kan anvendes på data, men estimaterne fremlægge altid en fejlmargin. Metode til substitution af lavere detektionsgrænse har været brugt, som erstatning af en fast værdi giver mulighed for identifikation af den ikke registrerer. Denne region i CDFs fremstiller desuden ikke relevante forskelle blandt de flere sager under analyse.
Usikkerheden af skygge effekten af den menneskelige krop skal behandles med særlig interesse, idet PEMs er designet til at bæres af brugeren, og tilstedeværelsen af bæreren er årsag til denne usikkerhed. Derudover undervurderingen af BSE kan indebære en stigning i ikke-registrerer. BSE kan også undgås ved at bære flere PEMs på forskellige dele af kroppen30,31; gennemsnit de logførte data af to PEMs beliggende på modsatte sider af kroppen fører til en mindre undervurdering, og en mindre usikkerhed end de logførte data af én enkelt PEM5. En anden alternativ metode er at tage hensyn til ændring af eksponeringsniveauer på grund af BSE i fortolkningen af eksponeringsdata og anvende passende korrektionsfaktorer. Men, disse skal fastsættes individuelt i funktion af aktiviteten og miljø, og er meget kompliceret at anvende korrekt. Også, teknik, der anvendes i dette studie foreslår en praktisk måde at undgå den BSE, der kun kræver et enkelt PEM, undgå behandling af data.
Under hensyntagen til fremskridtene i mobilteknologi, og interessen for det menneskelige legeme dæmpning i fremtiden 5G (femte generation) radio systemer32, teknikken præsenteret i denne undersøgelse kan bruges til at evaluere menneskers eksponering for nye generation netværk undgå de førnævnte usikkerheder.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev støttet af projektet “Elektromagnetisk karakterisering i Smart miljøer af sundhedspleje”, og deres deltagelse i personlige, erhvervsmæssige og miljøsundhed, (DGPY-1285/15, PI14CIII/00056), og med de menneskelige ressourcer i de projektet “Network Platform for den udvikling af telemedicin i Spanien” (DGPY-1301/08-1-TS-3), både finansiering fra Sub Directorate General for Research vurdering og fremme (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 |