アイピピ 未来のお母さんとお父さんへ
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電磁波のお話とご説明

<スマートフォンの電磁波>


 スマートフォンは、販売される携帯電話の半分以上を占め、色々と便利なアプリケーションが有ることや、広い画面や指先で制御するなどのユーザーインターフェースが優れ、使い勝手が良いことから、今後一部を除いてはほとんど全ての携帯電話はスマートフォンになる。
 しかし、スマートフォンはインターネットに常時接続された小型のパソコンであり、使用如何によってはほぼ連続で電磁波を発信していることを注意したい。


(スマートフォンの接続先はインターネット)

 これまでの携帯電話は、基地局までは無線でそれ以降は電話会社の回線を使って相手先の電話まで接続されていました。スマートフォンも電話として使う場合は同じですが、基地局から携帯電話会社の回線を経て、インターネットへ接続されてネット上の各種サーバーにアクセスしてデータを請求します。 このインターネットへのアップリンクの電磁波は、強さは従来の携帯電話と同じだが、発信している時間の長さが従来の携帯電話よりも大幅に増えている。


(スマートフォンの電磁波の特徴)

 携帯電話も最近はインターネットに接続し、情報をダウンロードしますが、必要な情報を決めてネットのサーバーに請求します。従って、送信する信号は特定の情報を指定した限られたものです。一方、スマートフォンは画面をスクロールしたりクローズアップする時に、次の画面を作る不特定な情報を次々に請求します。つまり指で操作している時は、ほぼ連続でデータ請求の電磁波を発信します。 これまでの携帯電話の電磁波がピッ、ピッ、ピッ、であれば、スマートフォンはピーーーーと途切れません
 携帯電話もスマートフォンも電波法で送信出力は限られているので、最大800mWです。しかし、電磁波を出している時間は大幅に増え、送信エネルギーは大幅に増えています。この電磁波を手や腹部が浴びます。
 人体が電磁波を感じるのがピークの電力か、受けるエネルギーなのか、まだ分かりません。ピーク電力は変わらないので、エネルギーが増えたことによる効果がどうなるか、確認が必要ですが、大きいと見るべきでしょう。
 ドコモ、AU、ソフトバンクはそれぞれスマートフォンを発売しています。それぞれが使う電磁波の周波数は、これまでの携帯電話と同じ周波数帯域を使います。従って、アイ・ピピはそれそれドコモ・AU用とソフトバンク用をお使い頂けます。

<電磁波を弱める方法>


電磁波(電波)が身体の中に入らないようにするには、身体の外で電磁波(電波)を弱めます。この方法をいくつかお話しいたします。
この他に導電性の布などで身体を覆う方法も有りますが、身体の誘電率が高いため携帯電話帯の超高周波電磁波(電波)は覆っていないところに入り込みます。


(電磁波吸収体を使う)

 電磁波吸収体は、材料のインピーダンスを377Ωに調整して空間のインピーダンスと整合させることで到来電磁波が内部に浸透し、透磁率に比例する磁気損と誘電率に比例する誘電損、および抵抗損で吸収する方式です。 フェライトなどの鉄系の粉末を焼結タイルや樹脂に混ぜた磁気損失型と、カーボン粉末を使った誘電損型、です。吸収できる周波数は100MHz以上が多く、吸収する帯域幅は約1桁(例えば1GHz〜10GHz)で、減衰量は20〜40dBです。
 一番のメリットは、周波数特性が合えば形状にかかわらず到来電磁波を20dB程度は減衰させることができること。電磁波の反射や特定方向への電磁波(電波)の放射を防ぐために、携帯電話の内部や、UHF帯のICタグのリーダー周辺に貼る、などに使われています。 使い方は簡単ですが性能に比べて価格が高く、重いこと。対象とする電磁波(電波)の周波数に合わせて、吸収材料の組成や粒子サイズ、バインダーへの混合比などを調整する必要が有ります。


(導電体によるシールド方式)

 シールドとは、空間インピーダンスと整合されていない材料で電磁波(電波)の影響を受けたくない物体を覆うものです。インピーダンスの不連続面で電磁波は反射をします。正確に言えば、弱めているのではなく、脇へそらせることですから、付近に誘電率が高い物質があれば、そちらへ引き寄せられます。 空間インピーダンスの異なる材料として、導電性の布や金属箔が使われます。ただし、アルキメデスが自然は真空をきらう、と言った様にシールドに隙間があれば浸透し、裏側にも回りこみます。細い隙間が到来電磁波の偏波面に平行であると、電磁波(電波)はその隙間を通り抜け、シールド効果は低下します。シールド材で電磁波を遮蔽する空間を作るのは、空気の漏れない空間を作るのと同じで、隙間が有ると電磁波が漏れて中に入り込みます。
 導電性のメッシュ布を使ったシールド方法は、いわば隙間だらけですし布の端からは迂回した分も加わって裏側に回りこみます。約1波長、30cm程度、の長さがあればシールド布の裏側で迂回した電磁波は元通りの強さになります。


(アンテナ方式)

  アンテナ吸収方式は、対象とする電磁波(電波)の周波数に共振するアンテナの給電点に抵抗を付け、電磁波(電波)のエネルギーを熱に変えて吸収します。アンテナ方式では、アンテナに金属などの導電性の棒を偏波面と平行にして、長さを調節してアンテナのインピーダンスを空間インピーダンスに整合させます。 アンテナの長さが波長の2分の1であれば、アンテナは共振します。これがダイポールアンテナです。
 アイ・ピピが使うクローバー型のアンテナは、クローバー形状の周囲が波長の整数倍となっています。各クローバーの葉の部分はアンテナの働きには不要ですので、通気性を得るために金属は抜いてあります。アイ・ピピはアンテナですから、携帯電話の使う電磁波の周波数に合わせて有ります。これにより電磁波はシールド布の様に迂回することが無く、その裏面で電磁波は強くなりません。

<アンテナについて>


(空間インピーダンス)

 アンテナの語源は、昆虫の触覚で、外界の信号を受ける機能を持っていました。人間の使うアンテナは、無線信号の授受を行います。アンテナに受信機が接続されると、アンテナは空間にある特定の周波数の電磁波(電波)を捕らえ、ごくわずかな電気信号として受信機に送りこみます。 受信機はこの信号を処理して音や画像などの信号として取り出します。電磁波は、このように離れた地点間で情報をやり取りする際に、非常に大切です。
 電磁波は空間を伝播します。空間には固有のインピーダンスが有ります。空間インピーダンスは(透磁率/誘電率)の平方根で、値は377Ω。空間を進む電磁波の行く手にある物質のインピーダンスがこの値と異なると障害物となり、電磁波(電波)はその場所を避けて通ります。光も電磁波(電波)ですから、ガラスは可視光領域では透明で、 この時のインピーダンスは377Ωとなっています。ところが、波長が短くなり紫外光領域になると普通のソーダガラスでは紫外線を通さなくなります。この場合、紫外線の周波数に対するソーダガラスのインピーダンスは377Ωでガラス内に紫外線は入射します。ガラスの内部で原子あるいは分子が紫外線と共振してエネルギーを消費します。 フェライトなどを用いた電磁波吸収体はこれと同じ原理で、表面のインピーダンスは377Ωに整合し、内部で電磁波(電波)を熱に変換して吸収します。これに対して、金属板は光を反射します。これは空間のインピーダンスに対して金属のインピーダンスが大きく異なるため、光(電磁波です)は表面で反射されます。


(共振)

 アンテナが特定の周波数を捕らえることを共振と呼びます。アンテナの大きさや形状と、給電点のインピーダンスで共振周波数は決まります。共振をした時、空間から見たアンテナのインピーダンスは377Ωで空間のインピーダンスと整合しています。アンテナは電磁波(電波)には透明で障害物にならず、電磁波(電波)のエネルギーはアンテナに移ります。 このエネルギーを増幅、信号処理をして信号として利用するのが、TV、ラジオ、携帯電話、等の通信機器です。増幅せずに抵抗などで熱に変換すれば電磁波吸収体となります。
 電磁波吸収体は、フェライトなどを含む電磁波吸収体が一般的です。この電磁波吸収体は外部から見えるインピーダンスを377Ωに整合して透明にして内部に電磁波(電波)を取り込み、内部のフェライトやカーボンが磁気損、誘電損などでエネルギーを吸収します。透明になって取り込み、中で吸収と言う筋立てはアンテナも同じと言えます。

<携帯電話はいつ電磁波を放射するのでしょう>


1.通話をする時

 自分の携帯電話から電磁波(電波)を放射します。基地局に近い時は弱い電磁波(電波)を、遠い時は強い電磁波(電波)を出して、基地局が受ける電磁波(電波)の強さが他の携帯電話からの電磁波(電波)と同じ強さになるように、基地局からの信号で制御されます。


2.メールを出す時

 メールの送信時と受信時に、ごく短時間だけ電磁波(電波)を放射します。


3.インターネット接続

 携帯電話をインターネットに接続して、案内や情報を得る時、携帯電話はデーターベースに情報請求を送信します。この時に出す電磁波は、通話やメール送信と同じ強さです。


4.スマートフォン

 スマートフォンは携帯電話ではなくて、インターネット接続されたPCと同じです。従って、Skypeを使えば無料で国際間のビデオ会話も可能です。スマートフォンで情報検索をする時、つまり指で操作して自分の欲しい情報を検索している時、スマートフォンは電磁波をほぼ連続で出し続けます。従って、スマートフォンの電池消費量は大きく、頻繁な充電が必要です。 頻繁な充電が必要、な時は使っている人の手や体は電磁波を被曝していることになります。連続的な電磁波の被曝がどの様な影響を持つか、未知です。携帯電話の500mW以上の電磁波は強力です。携帯電話では長時間の使用が脳腫瘍の原因となることが明らかです。同じ電力を被曝する手がどのような影響を受けるか、未知です。今後の数年間で結果が出てくることでしょう。


5.移動中

 携帯電話が電磁波(電波)を放射するのは、会話やメールを送信する時だけではありません。携帯電話は常に自分が所属する区域(セルと呼ばれ、特定の基地局に管轄されます)を、携帯電話全体を統括するシステムに登録しています。 通話の際、基地局までは光ファイバーなどの有線回線を経由して通話の信号が送られてきて、基地局からは無線で携帯電話に信号が送られます。従って、“電話局”は携帯電話へどの基地局経由で信号を送るか、常に把握をしておく必要があります。 移動する時は、次々と管轄基地局に自分がその管轄下に入ったことを登録します。都市内で電話の利用者が多いときは、セルの大きさは小さく、利用者が少ない郊外では大きくなります。 基地局が受ける電磁波の強さを一定にするため、郊外では登録する電磁波は強くなります。
 電車や車に乗って移動する際、基地局と基地局の中間で、携帯電話は頻繁に登録の電磁波(電波)を放射します。時速40kmの電車が都市の中を走ると、20〜30秒に1回弱い電磁波(電波)を放射し、郊外では約3分に1回強い電磁波(電波)を出します。 速度が速ければ、もっと頻繁に電磁波(電波)を放射します。速度が倍になれば、頻度は倍になり、新幹線では都市内で移動中と同じ頻度で強い電磁波(電波)を出していることになります。


6.スイッチのオンオフ

 基地局との距離が分からないので、スイッチオンのときの最も強力な電磁波(電波)を出すと考えられます。ニワトリの有精卵の上約10cmで、連続で携帯電話のスイッチをオンオフした時に半分以上の卵が孵化しなかったことからも、スイッチオン時の電磁波が強力なことが分かります。

<TV放送のデジタル化について>


(アナログ放送の中止の意味)

 20011年7月24日にアナログ放送は終了し、地上波デジタルに移行します。デジタル化によって、現在の1ch〜3chの90M〜108MHz、4ch〜12chの170M〜222MHzの6MHzずつの帯域とそれに付随するケーブルTV用の帯域を空けて、 合計で90M〜468MHzまでを更地にしました。デジタル放送は470M〜770MHzにこれも1chあたり6MHzの帯域が使われます。  電磁波(電波)は目に見えませんが、大変に混雑しています。特に1GHz以下の電磁波(電波)は遠くまで飛ぶため、混信を避けながら計画的に利用しなければなりません。この点、放送局が決まった周波数で使うのには適しています。ですから長い間TV放送用として指定席になっていたわけです。電磁波(電波)を管理する総務省としては、今後この帯域を警察や消防、あるいは携帯電話を含む短距離通信システムなどの、他の用途に使うことになるとのことです。


(なぜデジタル化するか)

  デジタル放送はアナログ放送に比べて、画像圧縮技術が使われるため、アナログに比べて3分の1の帯域でSD画像を送れる。デジタルならHD画像をアナログSD用の帯域で送ることが出来る。(実際には13セグメントに分けたうちの4セグメントがSD、12セグメントを使うとHD)。 このように、デジタル化の第一のメリットは限られた帯域を有効利用すると言えます。また、デジタル波形は波形整形が可能なことから、ゴーストが出なくなる、遠距離でもノイズの無いキレイな画像が見える、などのメリットができます。ただし、電波が弱くて雑音に埋もれてしまう場合や、多方向からの反射波が強くてどれがメインの電波か分らない時は放送が全く見えなくなります。 放送電波の強い地域であれば、高価な八木アンテナを使わなくても、低価格の室内アンテナや針金2本を使った簡単なダイポールアンテナで十分に綺麗な画像を視聴できるでしょう。
 私事ですが、我が家はこれまで家の後にある大きなビルからの反射でできるゴーストを避けるために、前後のゲインの差を得るために大きな八木アンテナを使っていました。デジタル放送は波形整形が出来るので、多少のゴーストは消すことが出来ます。デジタル放送化で今はケーブルに加工をして長さ10cmほどのシースアンテナを作っていますが、きれいな画像が見えます。東京タワーから5Kmほどの見通し地域ですから、当然とはいえます。 スカイツリーからの放送が始まると、どんなアンテナが必要になるか、今から楽しみです。取り敢えずは、300KHzから2GHzまでの自作ログペリアンテナが有るので、それを使いながら専用アンテナを作ろうと思っています。

<人工の電磁波は自然の電磁波よりも強い>


(無線通信の送信機)

 無線通信は電磁波を使って情報を送る手段です。送信機は、送信する電磁波(電波)に、受信機が自然界の雑音と区別できるだけの高いエネルギーを持たせます。電磁波(電波)は距離の二乗に反比例して減衰するので、送信機は強い電磁波(電波)を放射することになります。無線通信という手段に役立たせるためにはいたし方の無いことです。 最近は他の無線機器からの妨害の影響をうけないように、信号を広い周波数帯域に分散させる、スペクトラム拡散方式が使われています。この方法は、副次的に電磁波(電波)のピーク電力を下げる効果も有り、受信側での信号強度が自然界の雑音よりも低くても通信が可能です。ただし、広い周波数帯域を使いますから、空間に放射されるエネルギーの総量は結局は変わらず、信号を伝えることが可能になります。


(混信を防ぐ)

  例えば、最近の無線LANは、2.45GHz帯の電磁波(電波)を使ってPCとHUBを接続しますが、無線LANが使用を許される電磁波(電波)の強度は10mW以下の非常に小さな電力です。これにより、隣の家が同じ周波数帯で無線LANを使っても、隣の家に電磁波(電波)が届いても、自然界の雑音よりも低くなるので、お互いの電磁波が影響をしないで済みます。 しかし、2.45GHz帯は電子レンジや親子電話、ブルーツースなど、沢山の無線装置が利用しています。特に、電子レンジは携帯電話に比べれば約1000倍の大電力ですから、電磁波(電波)が僅かに外に漏れても無線LANなどはデータが壊れてしまいます。そこで、スペクトラム拡散方式を使って、妨害信号の影響を避けるわけです。


(人工電磁波は強くなる)

 通信装置は信号Signalと雑音Noiseを区別するために、送信機は雑音よりも強いエネルギーで電磁波を放射します。信号と雑音の強さの比をSN比と呼びます。送信機から受信機の距離が遠くなると、信号強度は距離の二乗に反比例しますから、どんどん弱くなります。長距離送信の場合に受信機が受ける信号強度が自然界の雑音よりも強いままでとどくように(S/N>1の条件)、 送信機は強い電磁波(電波)を出すことになります。このような場合、送信機の近くでは電磁波(電波)が強すぎるため、送信機の電磁波(電波)から身を守る必要が生じます。一番簡単なのは、送信機から遠ざかることです。それが出来ない時は、送信機から放射される電磁波(電波)を遮って、自分の身体が無用な電磁波エネルギーを受けないように、自らが対処することが大切です。
  ここで、。自然界の雑音、と称してきましたが、元々自然界にはこの周波数帯域の電磁波は太陽や宇宙から来る、極々僅かな電磁波しか存在しませんでした。今は、他の無線機器から放射された電磁波(電波)がその原因です。つまり、私たちが通信のために電磁波(電波)を発することが、他の人たちに取っては雑音となっていることになります。 最近のスペクトラム拡散方式は、ピーク出力が低く遠方まで飛ばないので少し離れれば他者への雑音となりません。このように新しい技術を使うことで弱い電磁波で済むようになり、結果的にお互いに譲り合って通信できるようになってきています。

<人間は電磁波を吸収する?>


(水が電磁波を吸収する)

  電磁波(電波)は空間を伝播し、物体と関わります。電磁波(電波)は経路にある誘電率や透磁率の低い物体は避けて通り、金属には反射されます。誘電率や透磁率の高い物体には吸い込まれる経路を通りますが、例えば水の透磁率は約1ですが、誘電率が88と非常に大きいので電磁波(電波)を構成する電界を引き寄せます。人間の身体の95%は水ですから、電磁波を引き寄せます。


(身体がアンテナとなって電磁波に共振する)

  もうひとつ。人間の体の水分は95%で、塩分は約0.9%。立派な導体です。電磁波(電波)の通り道に有る導体の長さが電磁波(電波)の周波数の1/2の時、電磁波(電波)は導体に共振して電磁波(電波)のエネルギーを導体に渡します。人間の体をアンテナとすると、テレビの放送(100MHz)から、電子レンジの周波数(2.5GHz)まで、身体の色々な部分がこの周波数帯域の電磁波と共振できます。 下の図は各周波数と人体の共振する部位です。

  共振すると電磁波はエネルギーを導体(身体)に移します。このエネルギーが生体に与える影響は、従来は熱作用だけで評価をしていましたが、ここ10年は活性酸素の発生や、それによるDNAの切断が、生体にどのような作用を与えるかが、問題になっています。   幼児に携帯電話や親子電話の子器を持たせるのは、差し控えたほうが良いです。

<電磁波研究の歴史と現状>


 電磁波(電波)による障害は民間機関よりも、軍事技術の一環として国の研究所が人体実験を含めて1950年代に米国とソ連が研究を進め、冷戦終了後に一部が公開されました。この結果、ロシア政府と米国の一部の州では妊婦と幼児の携帯電話の使用を制限しています。
 ICNIRPの報告にはこのような軍事研究ほどの質の高さは望めず、ガンや奇形などの深刻な疾病には触れず、電磁波(電波)の表面的な熱障害だけに着目したもので、 これら両国のデータよりも緩い値を1998年にガイドラインとしました。しかし、その後携帯電話の電磁波に対象をしぼって、2000年から継続的に国際的な調査と研究が行なわれました。これがインターフォン・スタディです。

<携帯電話の電磁波の国際的な調査と研究>


 2000年から、携帯電話の電磁波障害の国際的な疫学研究作業がインターフォン・スタディとして行われました。研究結果は2004年に出ていましたが、5年の間報告書が提出されず、2009年になって異なる立場からの複数の報告書が出されました。これは、携帯電話を作る企業から資金の支援を受けている研究者グループの結論と、 支援を受けていない研究者グループの結論が異なったためです。まず、2009年8月25日に14ヶ国43名の支援を受けていない研究者達が、"Cellerphone and Brain Tumour 15 Reasones for Concern"(携帯電話と脳腫瘍が関連することの、15の根拠)としてレポートを公表しました。
  これまでの携帯電話無害説に対して科学的な見地から、具体的に障害の可能性を示しています。主に携帯電話のヘビーユーザーの脳腫瘍の症例を示していますが、感受性の強い小児や若者の携帯電話使用は障害の可能性が増すと、根拠を示して述べています。
  お腹の赤ちゃんはより感受性が強いですから、妊婦さんにはもっと気をつけて欲しいです。このレポートには多くの検証データと研究論文が掲載されており、今後順次翻訳されることでしょう。

<身近にある電磁波源からの被曝>

<IH調理器>


 IH調理器は携帯電話に比べて1000倍以上の強力な交流磁界を使います。携帯電話に比べれば非常に低い周波数で、神経の信号に近い周波数です。この周波数の磁界は、成人に対しては老化の促進などの影響が、動物実験で認められています。従ってIH調理器の使用に際しては、磁界が漏れないような調理器具を使うことと、漏れた磁界が身体を通らないように調理器に身体を密着させない、など使い方に注意が必要です。具体的には、
・IH専用のステンレスや鉄製の鍋類を使うこと。これはIH調理器の出す磁界は、鉄製品に吸収されて発熱するからです。アルミ製の鍋も発熱しますが、鉄の様に磁界を引き付けないので、周囲に磁界が漏れます。
・妊娠中は大事を取って、小型の鍋やヤカンは使わないこと。IH調理器の磁界を出すコイルは大型の鍋に合わせて有り、小型の鍋では大きなコイルがはみ出して、磁界が漏れます。なお、最近の調理器は鍋の大きさを検知して、小さな鍋では磁界を出す部分をちいさくするなどで、なるべく磁界が漏れないようにしてあります。
・もし、赤外線ヒーターも一緒についている機種ならば、出来る限りそちらをお使い下さい。

<ハイブリッド車、電気自動車>


 ハイブリッド車や電気自動車は非常に大きな電流が、比較的低い周波数のパルスとして流れ、モーターとバッテリーを結ぶ配線の周囲に強い磁界を発生します。配線等に注意をしているようですが、座席のすぐ下を大きな電流が流れるため、磁界を押さえ切れず車内に漏れています。車種によって異なりますが、座る位置などに注意が必要です。
・妊婦や赤ちゃんは後席に長時間乗らないこと。これは、どの車でもバッテリーは後部座席とトランクの間に置かれており、バッテリーから出る磁界を全部押さえるのは難しいからと思われます。
・急加速と急ブレーキは控えること。これは、急加速や急ブレーキの時にモーターとバッテリ-との間に大きな電流が流れるからです。
50、60Hzの商用周波数磁界のICNIRPガイドラインによる短時間規制値は83〜100μTです。スウェーデンやイタリアの商用周波数磁界における長時間被曝規制値は短時間規制値の100分の1以下の0.2〜0.4μTです。 これらの車の発生する数百〜1KHzのパルス磁界に対する短時間規制値は6.23〜10μTですが、ハイブリッドや電気自動車の車内は短時間規制値の100分の1以下の長時間被曝条件をクリアできているか、確認の必要があります。 家電製品の使用時間と比べて自動車に乗っている時間は長く、予防原則の観点から長時間被曝条件も考慮することを勧めます。