説明

人体誘電率模擬液剤

【課題】 有機溶媒を含まずに、廃棄が容易であり、かつ使用中の誘電率の変化がないファントム形成用の人体誘電率模擬液剤の提供。
【解決手段】 非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを含む人体誘電率模擬液剤であって、芳香族カルボン酸塩は、人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として1〜2質量%の量で存在することを特徴とする人体誘電率模擬液剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁波と人体との相互作用の研究を行うために用いられるファントムを作成するための、人体誘電率模擬液剤に関する。より詳細には、非イオン性活性剤と安息香酸ナトリウムと水とを主成分とする人体誘電率模擬液剤に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話あるいは無線機器などを人体に近接して使用する場合、人体は電磁波に曝されその影響を受ける。しかしながら、試験の再現性あるいは長時間同一の姿勢を維持することが困難であることなどの理由により、この影響を試験するために人体を使用することは困難である。そこで、人体に類似した誘電率を有する材料で、人体の頭部または胸部を模擬したファントムと呼ばれる物を用いて試験することが行われてきた。
【0003】
また、人体による電磁波の吸収を評価するための指標として、SAR(比吸収率)が用いられてきている。SARは、電磁波に曝された際の、単位質量当たりの吸収電力である。SARの測定法は、国際電気標準会議(IEC)により画定されており(非特許文献1参照)、また、携帯無線端末の電波防護指針によってSARの許容値が示されている(非特許文献2参照)。
【0004】
しかしながら、非特許文献1には、1GHz以上のファントムを形成するための液剤として、水とグリコール系溶媒との混合物が推奨されている。しかしながら、グリコール系溶媒は、有害な「有機溶媒」に指定されているために廃棄にあたって産業廃棄物として処分しなければならず、また刺激臭を有しているために作業環境上好ましくないという問題点がある。
【0005】
最近になって、非イオン性界面活性剤と水との混合液である無公害ファントム液剤が提案されている(非特許文献3参照)。
【0006】
【非特許文献1】IEC 106/61/CDV
【非特許文献2】電波防護指針、電気通信技術審議会答申諮問89号、1997
【非特許文献3】"Traceable Dielectric Measurements of New Liquids for Specific Absorption Rate (SAR) Measurement in the Frequency Range 300MHz to 6 GHz", Proc. Conference on Precision Electromagnetic Measurements, 2004年1月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
グリコール系溶媒を含むファントム用液剤においては、前述の問題点に加えて、使用中に有機溶媒が揮発してその誘電率が変化するという問題点がある。
【0008】
したがって、本発明の目的は、有機溶媒を含まずに、廃棄が容易であり、かつ使用中の誘電率の変化がなく高精度の模擬を可能にする人体誘電率模擬液剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の人体誘電率模擬液剤は、非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを含み、前記芳香族カルボン酸塩は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として0.5〜2質量%の量で存在することを特徴とする。芳香族カルボン酸塩は、安息香酸ナトリウムであってもよい。また、非イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウエート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリステアレート、およびポリオキシエチレン(20)ソルビタントリオレエートからなる群から選択することができる。非イオン性界面活性剤は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として40〜60質量%の量で存在することが望ましい。
【発明の効果】
【0010】
以上のような構成を採る本発明の人体誘電率模擬液剤は、有機溶媒を含まず、したがって毒性を持たないために廃棄が容易であり、かつ揮発性の高い成分を含まないので使用中の組成変化による誘電率変化が少なく、高精度で人体の誘電率を模擬することができる。また、本発明の人体誘電率模擬液剤は、腐敗等による劣化がなく、かつ有効成分の揮発もないので、水分量の調整を行うだけで長期間の使用が可能である。また、本発明の人体誘電率模擬液剤は、その誘電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲において使用することが可能である。以上の利点によって、本発明の人体誘電率模擬液剤は、電磁波が人体に与える影響を調査するためのファントムの形成に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の第1の実施形態の人体誘電率模擬液剤は、非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを主成分とする水溶液である。
【0012】
非イオン性界面活性剤は、本発明の人体誘電率模擬液剤に対して、該液剤の比誘電率(すなわち、比複素誘電率の実部および虚部の両方)を低下させる機能を有する。本発明において用いることができる非イオン性界面活性剤は、脂肪酸系界面活性剤(ショ糖脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル類など)、高級アルコール系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル類など)、アルキルフェノール系界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類など)、脂肪酸アミド系界面活性剤(脂肪酸アルカノールアミド類など)を含む。より好ましい界面活性剤は、Tweenの商品名で販売されているポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウエート(Tween 20)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテート(Tween 40)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート(Tween 60)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート(Tween 80)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリステアレート(Tween 65)、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリオレエート(Tween 85)などを含む。
【0013】
本発明の人体誘電率模擬液剤は、該液剤の総重量を基準として40〜60質量%、より好ましくは43〜55質量%の範囲内の非イオン性界面活性剤を含む。
【0014】
本発明で用いられる芳香族カルボン酸塩は、本発明の人体誘電率模擬液剤に対して、比誘電率を増大させる機能を有する。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、ナフトエ酸、トルイル酸、クロロ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸(サリチル酸を含む)、ジヒドロキシ安息香酸、ジニトロ安息香酸およびそれらの位置異性体を用いることができる。芳香族カルボン酸塩を形成するための陽イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムなどのアルカリ金属のイオンを用いることができる。好ましい芳香族カルボン酸塩は安息香酸塩であり、特に好ましくは安息香酸ナトリウムである。安息香酸ナトリウムは、防腐作用を有する点からも、本発明の人体誘電率模擬液剤に用いることが好ましい。本発明の芳香族カルボン酸塩は、該液剤の総重量を基準として0.5〜2質量%、より好ましくは1.0〜1.3質量%の範囲内の芳香族カルボン酸塩を含む。
【0015】
本発明の人体誘電率模擬液剤は、任意選択的成分として、塩化ナトリウム(食塩)などの添加剤をさらに含むことができる。これら添加剤は、通常は人体誘電率模擬液剤の2質量%以下、好ましくは1.4質量%以下の量で用いることが望ましい。
【0016】
本発明の人体誘電率模擬液剤の残余は、水である。水としては、蒸留水、イオン交換水、脱イオン水などの精製水を用いることが好ましい。
【0017】
本発明の人体誘電率模擬液剤は、その調合を変化させることによって、アマチュア無線端末などで用いられている50MHz帯、144MHz帯、430MHz帯および1200MHz帯、ならびに携帯電話などで用いられている835MHz帯、900MHz帯、1450MHz帯、1950MHz帯、2450MHz帯を含む種々の周波数帯における人体の誘電率を模擬することができる。たとえば、非イオン性界面活性剤の量を増加させることによって、人体誘電率模擬液剤の比誘電率を低下させることができる。一方、芳香族カルボン酸塩の量を増加させることによって、人体誘電率模擬液剤の比誘電率を増大させることができる。これら2つの材料は、比複素誘電率の実部および虚部への影響の程度が異なり、これらの作用を適宜調整して、人体誘電率模擬液剤の比複素誘電率を、所望の周波数帯における人体の比複素誘電率に合致させることができる。また、補助的に食塩を使用して、さらに高精度で人体の比複素誘電率に合致させることが可能となる。
【0018】
以上の成分を少なくとも含む本発明の人体誘電率模擬液剤は、腐敗等による劣化がなく、かつ有効成分(非イオン性界面活性剤および芳香族カルボン酸塩)の揮発もないので、揮発などによって失われる水の量(すなわち、有効成分の濃度)を調整することによって、長期間にわたる使用が可能である。
【実施例】
【0019】
(実施例1) 144MHz帯用の人体誘電率模擬液剤
144MHz帯はアマチュア無線端末などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は腰または胸に取り付けて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を全身の均一組織用標準として用いられている2/3筋肉用の値(比複素誘電率の実部46.06、虚部65.14)とした。
【0020】
イオン交換水45.89gに対して、51.75gのTween 20、1.0gの安息香酸ナトリウム、および1.37gの食塩を溶解させて、人体誘電率模擬液剤を形成した。
【0021】
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、21℃においてNPL製の同軸セル型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は46.23であり、虚部は64.64であった。目標値からの誤差は、実部において0.37%、虚部において−0.78%であった。以上のように、得られた人体誘電率模擬液剤は目標値に良好に合致した誘電特性を示した。
【0022】
(実施例2) 1450MHz帯用の人体誘電率模擬液剤
1450MHz帯は携帯電話などで使用されている周波数帯であり、これらの端末は頭部に接近させて使用される。したがって、比複素誘電率の目標値を頭部等価組織の値(比複素誘電率実部41.00、虚部14.90)とした。
【0023】
イオン交換水52.21gに対して、46.30gのTween 20、1.0gの安息香酸ナトリウムおよび0.49gの食塩を溶解させて、人体誘電率模擬液剤を形成した。
【0024】
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、21℃においてAgilent製の同軸開放端型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は40.25であり、虚部は14.97であった。目標値からの誤差は、実部において−1.86%、虚部において0.47%であった。
【0025】
(比較例1) 従来の人体誘電率模擬液剤
イオン交換水53.82gに対して、45.51gのDGBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)および0.67gの食塩を混合して、人体誘電率模擬液剤を形成した。
【0026】
得られた人体誘電率模擬液剤の誘電特性を、Agilent製の同軸開放端型プローブを用いて測定したところ、比複素誘電率の実部は39.41であり、虚部は15.13であった。目標値からの誤差は、実部において−4.03%、虚部において1.52%であった。
【0027】
さらに、実施例2および比較例1の人体誘電率模擬液剤に関して、18〜25℃における比複素誘電率の実部および虚部の温度依存性を検討した。結果を、目標値からの誤差として、図1(実部)および図2(虚部)に示す。図1に示されるように、実施例2および比較例1の液剤ともに、比複素誘電率の実部に関しては、各温度において標準測定法で許されている±5%以内の値を示した。しかしながら、図2に示すように、比較例1の液剤は、比複素誘電率の虚部の温度依存性が大きく、特に18℃においては、標準測定法で許されている±5%を超える誤差を示した。これに対して、実施例2の液剤は、比複素誘電率の虚部の温度依存性が小さく、各温度において安定した値を示した。
【0028】
以上のことから、非イオン性界面活性剤および芳香族カルボン酸ナトリウムを用いた本発明の人体誘電率模擬液剤が、目標値に良好に合致した誘電特性を示し、かつその温度依存性が小さく広い温度範囲において使用できることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】実施例2および比較例1の人体誘電率模擬液剤における、比複素誘電率の実部の目標値からの誤差の温度依存性を示すグラフである。
【図2】実施例2および比較例1の人体誘電率模擬液剤における、比複素誘電率の虚部の目標値からの誤差の温度依存性を示すグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
非イオン性界面活性剤と、芳香族カルボン酸塩と、水とを含む人体誘電率模擬液剤であって、前記芳香族カルボン酸塩は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として0.5〜2質量%の量で存在することを特徴とする人体誘電率模擬液剤。
【請求項2】
前記芳香族カルボン酸塩は、安息香酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1に記載の人体誘電率模擬液剤。
【請求項3】
前記非イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウエート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレン(20)ソルビタントリステアレート、およびポリオキシエチレン(20)ソルビタントリオレエートからなる群から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の人体誘電率模擬液剤。
【請求項4】
前記非イオン性界面活性剤は、前記人体誘電率模擬液剤の総重量を基準として40〜60質量%の量で存在することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の人体誘電率模擬液剤。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−78232(P2006−78232A)
【公開日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−260197(P2004−260197)
【出願日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【出願人】(000102739)エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社 (265)
【Fターム(参考)】