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統計計算科学によるミリ波帯無線システム安全性の国際標準化

研究課題

研究課題/領域番号 21K04000
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

小寺 紗千子  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40874219)

研究分担者 平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)
増田 宏  久留米大学, 医学部, 助教 (10321861)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード人体ばく露 / 国際標準化 / 温度上昇 / 温熱生理応答 / 生体電磁
研究開始時の研究の概要

今後利用が拡大するミリ波帯電波に対する人体の安全性について関心が高まっている。電波防護に関する国際ガイドラインでは、ミリ波帯における科学的根拠が未だ不足していることから、さらなる知見の取得が求められている。
本研究では、独自に開発してきた複合物理・温熱生理応答統合計算法を、動物実験データとの融合により高精度化、さらに複数モデル、複数条件により計算結果を蓄積、統計的に処理することで、国際ガイドラインで問題提起されている個々人や環境因子における変動を定量化・可視化する。

研究成果の概要

ミリ波帯におけるばく露量の変動評価を目的とし、温熱生理応答計算モデルを用いてばく露量とそれに伴う温度上昇までを含めた統合的検討を行った。まず、機械学習により、被験者のMRIから直接組織の物理定数を推定する非セグメンテーションモデルを開発、物理定数の個々人間のばらつきを考慮可能とした。次に、ばく露実験で得られた温度上昇と皮膚血流の関係から温熱生理応答モデルの高精度化を行い、物理定数の個々人間のばらつきを考慮することで、ばく露量、温度上昇ともに変動が小さくなることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電波防護に関する国際ガイドラインでは6 GHz超における科学的根拠が不足しており、数値計算にもとづき概算されたものである。本研究で開発した非セグメンテーションモデルにより、組織の水分含有率などに基づく電気・熱定数の個々人間のばらつきを考慮することを可能にした。さらに、これらを考慮することにより、6 GHz超における吸収電力量、温度上昇の個人間の変動は小さくなることなどを明らかにした。本これらの知見は、国際ガイドラインにおける、生物学的変動や環境要因などの不確かさを考慮した低減係数のより詳細な検討を行う際に有効な手法になるといえる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] South China Agricultural University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 28GHz人体背部ばく露による体温上昇解析2024

    • 著者名/発表者名
      木下 晃太朗、増田 宏、小寺 紗千子
    • 巻
      J107-C
    • 号
      5
    • ページ
      225-227
    • DOI

      10.14923/transelej.2023STF0001

    • ISSN
      1881-0217
    • 年月日
      2024-05-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computation of Whole-Body Average SAR in Realistic Human Models From 1 to 100 GHz2024

    • 著者名/発表者名
      Kodera Sachiko、Taguchi Kenji、Diao Yinliang、Kashiwa Tatsuya、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques

      巻: 72 号: 1 ページ: 91-100

    • DOI

      10.1109/tmtt.2023.3289562

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Whole-Body Exposure System Using Horn Antennas With Dielectric Lens at 28 GHz2023

    • 著者名/発表者名
      S. Kodera, N. Miura, Y. Diao, M. Inoue, T. Hikage, K. Taguchi, H. Masuda, and A. Hirata
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology

      巻: vol. 7 号: 1 ページ: 67-72

    • DOI

      10.1109/jerm.2022.3218812

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Recent advances and challenges in computational dosimetry above 6 GHz2024

    • 著者名/発表者名
      S. Kodera, K. Li, F. Kaburcuk
    • 学会等名
      IEEE ICES Workshop on Computational Bioelectromagnetics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 機械学習を用いたパーソナライズ脳刺激における電界推定2024

    • 著者名/発表者名
      平田晃正, 小寺紗千子, ラシド エッサム, 田村 学, 本谷 秀堅
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パッチアレイアンテナを用いた人体背部ばく露装置の開発2024

    • 著者名/発表者名
      加藤将馬, 小寺 紗千子, 平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 超高周波全身電波ばく露における人体深部温度の外気温依存性2024

    • 著者名/発表者名
      億田龍太朗, 小寺 紗千子, 平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Intercomparison of Spatially Averaged Absorbed Power Density above 10 GHz2023

    • 著者名/発表者名
      K. Li, S. Kodera, D. Poljak, Y. Diao, K. Sasaki, A. Susnjara, A. Prokop, K. Taguchi, J. Xi, S. Zhang, M. Yao, G. Sacco, M. Zhadobov, W. E. Hajj, and A. Hirata
    • 学会等名
      URSI GASS 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature elevation during back skin exposure to 28 GHz wave in human volunteer2023

    • 著者名/発表者名
      M. Inoue, S. Matsufuji, E. Ijima, T. Ishitake, S. Kodera, A. Hirata, A. Matsumoto, and H. Masuda
    • 学会等名
      URSI GASS 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel whole-body and localized exposure systems to investigate human systems2023

    • 著者名/発表者名
      T. Hikage, H. Masuda, S. Kodera, and A. Hirata
    • 学会等名
      URSI GASS 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミリ波ばく露における皮膚温度上昇評価2023

    • 著者名/発表者名
      木下 晃太朗,小寺 紗千子,増田 宏,平田 晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 28 GHz局所ばく露における知覚温度上昇の検討2023

    • 著者名/発表者名
      2.新井紀香,小寺紗千子,上原信太郎,湯浅明子,牛澤一樹,大高洋平,日景 隆,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミリ波帯域を想定した複数周波数電波における適合性評価の検討2023

    • 著者名/発表者名
      南元佑太,小寺紗千子,井山隆弘,東山潤司,鈴木恭宜,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 6GHz以下および以上の複数周波数ばく露における適合性評価の検討2023

    • 著者名/発表者名
      三浦乃里佳,小寺紗千子,井山隆弘,東山潤司,鈴木恭典,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of temperature rise using the human models with non-uniform thermal parameters2022

    • 著者名/発表者名
      S. Kodera, E. A. Rashed, and A. Hirata
    • 学会等名
      BioEM 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of head exposure at multiple frequencies below and above 6 GHz2022

    • 著者名/発表者名
      N. Miura, S. Kodera, J. Higashiyama T. Iyama, Y. Suzuki, A. Hirata
    • 学会等名
      2022 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 吸収電力密度におけるアンテナーモデル間相互結合に関する一検討2022

    • 著者名/発表者名
      新井紀香,小寺紗千子,Ynliang Diao, Kun Li, 平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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