複合誘電体、およびそれを用いた固体生体ファントム、ならびに固体生体ファントムの製造方法。
【課題】 量産性が高く、短時間、低コストで固体生体ファントムの製造が可能であり、かつ電気的特性が均一に安定している複合誘電体を提供する。
【解決手段】 熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。また、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【解決手段】 熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。また、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合誘電体、およびマイクロ波帯における疑似人体として用いられる固体生体ファントムに関する。
【０００２】
【従来の技術】人体近傍で使用される携帯無線通信機などの電磁波を発する機器の開発、評価においては、電磁波の波長の関係で生体に干渉されやすい場合や、吸収されやすい場合があり、電磁波と人体との相互作用を明らかにしておく必要がある。しかしながら、上記のような電磁波の人体への影響を考慮する場合、実際の人体評価では人体の個体差があるため、定量性が保てず、標準化が困難である。また、長時間の連続測定が不可能であり、人体内部の電磁波の挙動を実際に直接評価することもできない。そこで、疑似人体である生体ファントムを用いて電磁波の人体への影響を推定したり、観察評価したりしている。
【０００３】従来より、上記のような生体ファントム材料としては、塩化ナトリウム水溶液、ポリエチレン粉末およびゲル化剤からなる半流動体材料が用いられてきたが、この半流動体材料は、時間経過とともに表面が乾燥したり、内部からの水の分離が生じるといった経時変化があり、カビやバクテリアが繁殖したり、形状保持のための容器が必要であるなどの問題点があり、扱いが難しい。
【０００４】そこで、上記のような問題点を解決すべく、フッ素樹脂に炭素粉末と高誘電率系セラミック粉末とを分散させた複合誘電体（従来例１）が特開平４−１０９５０８号公報に開示され、その製造方法が特開平４−１１４６３１号公報に開示されている。また、ゴムに炭素繊維を分散させた複合誘電体（従来例２）が特開平８−２３９５１３号公報に開示されている。このような複合誘電体を用いることにより、疑似人体の固体化を実現し、半流動体材料の場合にみられた問題点を解決している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の複合誘電体および固体生体ファントムには以下のような問題点があった。まず、従来例１の場合について説明する。従来例１は、樹脂として熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂を用いており、固体生体ファントムを作製するにあたり、射出成形等により板状ピースに成形する工程と、それらを積層接着してブロック状にする工程と、さらにこのブロックをモデル形状に切削加工する工程とが必要である。したがって、量産性が低く、加工時間が長いうえ、コストがかかるという問題がある。
【０００６】次に、従来例２の場合について説明する。従来例２の固体生体ファントムは、ゴムに数重量％の炭素繊維を分散させて、マイクロ波帯で生体相当の高い電気的特性を得ているため、以下のような問題点があった。
（１）電気的特性に炭素繊維の方向が関与するため、固体生体ファントムの電気的特性に異方性が生じる。
（２）炭素繊維をゴムに分散させる際に炭素繊維の破砕が生じるため、分散条件管理が困難である。
（３）１重量％程度の炭素繊維の添加量の差で電気的特性が数倍も変化するため、組成管理が困難である。
【０００７】本発明の目的は、量産性が高く、短時間、低コストで固体生体ファントムの製造が可能であり、かつ電気的特性が均一に安定している複合誘電体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【０００９】このような組成にすることによって、マイクロ波帯で人体と同等の誘電特性を有するとともに、常温で固体であるので扱いやすく、電気的特性を均一に安定させることができる。また、マトリクス樹脂に熱硬化性樹脂を用いているので、注型等で成型することができ、容易に、短時間で製造することができ、かつ生産性も高い複合誘電体とすることができる。
【００１０】第２の発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【００１１】上記誘電体セラミック粉末を添加しなくても、人体と同程度の誘電特性を持たせることはできるが、このように誘電体セラミック粉末を添加し、その添加量を調整することによって、より微妙な誘電特性の調整が容易に行える複合誘電体とすることができる。
【００１２】また、第３の発明の固体生体ファントムは、第１の発明または第２の発明に記載の複合誘電体の成形体からなることを特徴とする。
【００１３】このような構成にすることにより、常温で固体の疑似人体として用いることができ、容易に電磁波による人体への影響を測定することができる。
【００１４】また、第４の発明の固体生体ファントムは、第１の発明または第２の発明に記載の複合誘電体を材質とし、人体の少なくとも一部を模した略人型形状を有することが好ましい。
【００１５】このように測定したい人体の部位を模した形に成形することによって、幾何学的な形状に成形したものに比べ、疑似人体としてより正確なデータを得ることができる。
【００１６】また、第５の発明の固体生体ファントムは、前記略人型形状の関節部分が可動することが好ましい。
【００１７】このような構成にすることにより、固体生体ファントムにある程度自由にポーズをとらせることができ、電磁波を出す機器がどのような形状であっても対応することができるとともに、実際に人間が使用している状態に近似した状態でデータを取ることができる。
【００１８】また、第６の発明の固体生体ファントムの製造方法は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて人型形状となすことを特徴とする。
【００１９】このような製造方法にすることによって、成形する部分成形体が複雑な形状であっても、容易にかつ短時間で成形することができる。また、固体生体ファントムを分割して成形することにより、部分成形体同士を独立して可動させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末と導電性粉末とを混合してなる。上記複合誘電体は、マイクロ波帯で人体と同程度の誘電特性を有するものである。なお、マイクロ波帯で人体と同程度の誘電特性とは、測定周波数が１GHzの場合、比誘電率（εｒ’）が５〜８０程度、誘電損失（tanδ）が０．１〜１．０程度のことを指す。
【００２１】また、上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化する樹脂であれば特に限定はしない。また、複合誘電体中の熱硬化性樹脂の含有量は４０〜９０vol％であるが、好ましくは４０〜６０vol％である。
【００２２】また、上記誘電体セラミック粉末は、一定範囲の誘電率を有するものであればよい。具体的には、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、酸化チタン系等が挙げられる。また、誘電体セラミック粉末の添加量は０〜５０vol％であるが、好ましくは０〜２５vol％である。
【００２３】また、上記導電性粉末としては、グラファイトやカーボンブラック等の炭素粉体、金属メッキしたプラスチック粉体、金属粉体等が挙げられる。また、導電性粉末の添加量は１０〜６０vol％である。なお、誘電体セラミック、導電性粉末ともにその粒径、形状は特に限定しない。
【００２４】また、本発明の固体生体ファントムは、上記複合誘電体を成形してなる。その成形方法は、所望の形状が得られるのであれば、特に限定するものではないが、成形の正確さ、容易さ、成形時間等から、注型成形が好ましい。また、固体生体ファントムの形状は、人体の頭、手、腕、胴体の形状を模した部分成形体を組み合わせたものが挙げられるが、それらに類する球状、楕円球状、円柱状、楕円柱状等に成形しても構わない。また、部分成形体を組み合わせる場合には、部分成形体同士を直接嵌合させて保持してもよいし、関節部材を用いて保持してもよい。ただし、関節部材には電磁波への影響が少ない材質のものを使用する必要があり、例えば、ポリカーボネート、ナイロン、アクリル樹脂等のプラスチックが挙げられる。また、上記部分成形体のうち電磁波の測定が不要なものについては、必ずしも上記複合誘電体で構成する必要はない。例えば、上記部分成形体のうち腕にあたる部分をプラスチック製のアームで構成してもよい。次に、本発明の複合誘電体および固体生体ファントムを実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００２５】
【実施例】（実施例１）本発明の複合誘電体を以下のようにして作製した。まず、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂である直鎖脂肪族グリシジルエーテルと、熱硬化性樹脂の硬化剤として環状脂肪族アミンとを用意し、エポキシ樹脂と硬化剤を重量で３：１の割合で混合し、２液混合樹脂とした。
【００２６】次に、誘電体セラミック粉末として、１kHzにおける比誘電率（εｒ’）が１００００、１kHzにおける誘電損失（tanδ）が０．０１、平均粒径が２μｍのＢａＯ−ＣａＯ−ＺｒＯ−ＭｇＯ−ＴｉＯ系セラミックを用意した。
【００２７】次に、導電性粉末として、電気比抵抗が１５００μΩ・cm、平均粒径が２５μｍの炭素粉末を用意した。
【００２８】さらに、２液混合樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末を表１に示すような組成比に調合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を真空混練して脱泡し、外径７mmφ、内径３mmφ、長さ５mmの円筒形状のテストピース型に真空注型した後、１００℃で２時間加熱し、混合物を硬化させて複合誘電体を得た。
【００２９】この複合誘電体の１GHzでの比誘電率（εｒ’）および誘電損失（tanδ）を測定した。その結果を表１に示す。なお、表中の「×」は誘電特性が人体の誘電特性に合致しない、もしくは成形できないもの、「△」は比誘電率が５〜８０、誘電損失が０．１〜１．０を満足し、人体の誘電特性範囲内であるもの、「○」は「△」の中で比誘電率が２０〜７０、誘電損失が０．２〜０．８を満足し、十分疑似人体として用いることができるもの、「○○」は「○」の中で比誘電率が４０〜６０、かつ誘電損失が０．３〜０．６を満足し、人体の筋肉等の高含水組織の誘電特性に非常に近いものを示す。また、表中の※印は本発明の範囲外を示す。
◎
【表１】
表１に示すように、本実施例の複合誘電体は、１GHzにおいて、人体組織の誘電特性である比誘電率（εｒ’）が約５〜８０、誘電損失（tanδ）が約０．１〜１．０を満たしていることが確認できる。
【００３０】ここで、請求項１、請求項２において熱硬化性樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末の含有量を限定した理由を説明する。
【００３１】請求項１において、熱硬化性樹脂の含有量を４０vol％以上としたのは、試料番号１のように、熱硬化性樹脂の含有量が４０vol％より少ない場合には、複合誘電体が成形できないからである。
【００３２】また、請求項１において、導電性粉末の含有量を１０vol％以上としたのは、試料番号１４のように、導電性粉末の含有量が１０vol％より少ない場合には、誘電損失（tanδ）が０．１より小さくなり好ましくないからである。
【００３３】また、請求項１または請求項２において、熱硬化性樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末のそれぞれの上限を設けたのは、その上限値を超えて含有させた場合は、熱硬化性樹脂もしくは導電性粉末の含有量が下限値に満たないため、上記のような複合誘電体が成形できなかったり、誘電損失（tanδ）が低下したりという不具合が生じるからである。
（実施例２）実施例１の試料番号１９の複合誘電体を用いて、図１、図２のように、人体の頭部、肩部、胸部、上腕部、下腕部、手首部、手部を模した形状となるような成形型に真空注型し、熱硬化させた。冷却後、複合誘電体を型から取り出して、頭部５ａ、肩部５ｂ、胸部５ｃ、上腕部５ｄ1下腕部５ｄ2からなる腕部５ｄ、手首部５ｅ、手部５ｆの部分成形体を得た。この部分成形体をプラスチックを材質とする関節部材７を介して、各関節部で可動するように組み合わせ、プラスチックからなる設置台８に設置して固体生体ファントム１を作製した。
【００３４】本実施例の固体生体ファントム１は、無線携帯通信機の発する電磁波の影響を測定するためのものである。
【００３５】また、本実施例では、固体生体ファントム１に用いる複合誘電体３を１種類としたが、実際の人体の各部に対応するように、異なる比誘電率、誘電損失を持つ複合誘電体で構成するようにしてもよい。なお、本発明の固体生体ファントムにおける可動箇所は、必ずしも本実施例のようにしなくてもよい。例えば、上腕部５ｄ1と下腕部５ｄ2とを一体成形としてもよいし、腕部５ｄと手首部５ｅとを一体成形としてもよい。
（実施例３）実施例１の試料番号１９の複合誘電体を用いて、図３のように、人体の頭部、肩部、胸部、手部を模した形状となるような成形型に真空注型し、熱硬化させた。冷却後、複合誘電体を型から取り出して、頭部５ａ、肩部５ｂ、胸部５ｃ、手部５ｆの部分成形体を得た。この部分成形体を組み合わせ、プラスチックからなる設置台８に設置して固体生体ファントム１を作製した。なお、手部５ｆは、２本のプラスチック製のアーム１０を介して設置台８に取り付けられている。この２本のアーム１０は、保持部材１０ａによって保持され、アーム１０同士の角度を自在に調整することができる。従って、アーム１０の先端に設けられた手部５ｆの位置調整が容易に、かつ広範囲に行うことができる。
【００３６】ここで、本発明の固体生体ファントムを用いた電磁波の測定方法を説明する。まず、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生する電磁波の人体による遮蔽、吸収、散乱等の影響を考慮したアンテナ放射特性を評価する場合には、図４に示すように、電波暗室１１内で、固体ファントム１近傍に実際に人が使用するような状態に携帯無線通信機９を設置し、固体生体ファントム１周辺での携帯無線通信機９から発信した電界強度を受信アンテナ１３で受信し、アンプ１７を介して、スペクトラムアナライザ１９によってアンテナ放射特性を測定する。
【００３７】また、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生される電磁波の人体への影響評価指標としてのＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）を測定する場合は、図５に示すように、固体生体ファントム１近傍に実際に人が使用するような状態に携帯無線通信機９を設置し、固体生体ファントム１内部に穴を開けて測定センサ１５を挿入して固体生体ファントム１の内部から電磁波を受信し、アンプ１７を介して、スペクトラムアナライザ１９で直接電界強度を測定する。
【００３８】また、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生される電磁波の人体への影響評価指標としてのＳＡＲを測定する場合には、縦方向に２分割した固体生体ファントム近傍より一定強度、一定時間電磁波を照射し、直後に固体生体ファントムを２分割して、その断面の温度上昇をサーモグラフで測定する方法もある。
【００３９】
【発明の効果】本発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなるので、マイクロ波帯で人体と同等の誘電特性を有するとともに、常温で固体であるので扱いやすく、電気的特性を均一に安定させることができる。また、マトリクス樹脂に熱硬化性樹脂を用いているので、注型等で成型することができ、容易に、短時間で製造することができ、かつ生産性も高い複合誘電体とすることができる。
【００４０】また、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなるので、その電気的特性の調整を容易に行うことができる。
【００４１】また、固体生体ファントムは、本発明の複合誘電体の成形体からなるので、常温で固体の疑似人体として用いることができ、容易に電磁波による人体への影響を測定することができる。
【００４２】また、本発明の複合誘電体を材質とし、人体の少なくとも一部を模した略人型形状を有しているので、幾何学的な形状に成形したものに比べ、測定したい部位の疑似人体としてより正確なデータを得ることができる。
【００４３】また、略人型形状の関節部分が少なくとも１箇所可動するので、固体生体ファントムにある程度自由にポーズをとらせることができ、電磁波を出す機器がどのような形状であっても対応することができるとともに、実際に人間が使用している状態に近似した状態でデータを取ることができる。
【００４４】また、本発明の固体生体ファントムの製造方法は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて人型形状となすので、成形する部分成形体が複雑な形状であっても、容易にかつ短時間で成形することができる。また、固体生体ファントムを分割して成形することにより、部分成形体同士を独立して可動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である固体生体ファントムの正面図。
【図２】本発明の一実施例である固体生体ファントムの側面図。
【図３】本発明の他の実施例である固体生体ファントムの正面図。
【図４】アンテナ放射特性の測定方法を示す説明図。
【図５】ＳＡＲの測定方法を示す説明図。
【符号の説明】
１ 固体生体ファントム
３ 複合誘電体
５ 部分成形体
５ａ 頭部
５ｂ 肩部
５ｃ 胸部
５ｄ 腕部
５ｅ 手首部
５ｆ 手部
７ 関節部材
８ 設置台
９ 無線携帯通信機
１０ アーム
１０ａ 保持部材
１１ 電波暗室
１３ 受信アンテナ
１５ 測定センサ
１７ アンプ
１９ スペクトラムアナライザ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合誘電体、およびマイクロ波帯における疑似人体として用いられる固体生体ファントムに関する。
【０００２】
【従来の技術】人体近傍で使用される携帯無線通信機などの電磁波を発する機器の開発、評価においては、電磁波の波長の関係で生体に干渉されやすい場合や、吸収されやすい場合があり、電磁波と人体との相互作用を明らかにしておく必要がある。しかしながら、上記のような電磁波の人体への影響を考慮する場合、実際の人体評価では人体の個体差があるため、定量性が保てず、標準化が困難である。また、長時間の連続測定が不可能であり、人体内部の電磁波の挙動を実際に直接評価することもできない。そこで、疑似人体である生体ファントムを用いて電磁波の人体への影響を推定したり、観察評価したりしている。
【０００３】従来より、上記のような生体ファントム材料としては、塩化ナトリウム水溶液、ポリエチレン粉末およびゲル化剤からなる半流動体材料が用いられてきたが、この半流動体材料は、時間経過とともに表面が乾燥したり、内部からの水の分離が生じるといった経時変化があり、カビやバクテリアが繁殖したり、形状保持のための容器が必要であるなどの問題点があり、扱いが難しい。
【０００４】そこで、上記のような問題点を解決すべく、フッ素樹脂に炭素粉末と高誘電率系セラミック粉末とを分散させた複合誘電体（従来例１）が特開平４−１０９５０８号公報に開示され、その製造方法が特開平４−１１４６３１号公報に開示されている。また、ゴムに炭素繊維を分散させた複合誘電体（従来例２）が特開平８−２３９５１３号公報に開示されている。このような複合誘電体を用いることにより、疑似人体の固体化を実現し、半流動体材料の場合にみられた問題点を解決している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の複合誘電体および固体生体ファントムには以下のような問題点があった。まず、従来例１の場合について説明する。従来例１は、樹脂として熱可塑性樹脂であるフッ素樹脂を用いており、固体生体ファントムを作製するにあたり、射出成形等により板状ピースに成形する工程と、それらを積層接着してブロック状にする工程と、さらにこのブロックをモデル形状に切削加工する工程とが必要である。したがって、量産性が低く、加工時間が長いうえ、コストがかかるという問題がある。
【０００６】次に、従来例２の場合について説明する。従来例２の固体生体ファントムは、ゴムに数重量％の炭素繊維を分散させて、マイクロ波帯で生体相当の高い電気的特性を得ているため、以下のような問題点があった。
（１）電気的特性に炭素繊維の方向が関与するため、固体生体ファントムの電気的特性に異方性が生じる。
（２）炭素繊維をゴムに分散させる際に炭素繊維の破砕が生じるため、分散条件管理が困難である。
（３）１重量％程度の炭素繊維の添加量の差で電気的特性が数倍も変化するため、組成管理が困難である。
【０００７】本発明の目的は、量産性が高く、短時間、低コストで固体生体ファントムの製造が可能であり、かつ電気的特性が均一に安定している複合誘電体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【０００９】このような組成にすることによって、マイクロ波帯で人体と同等の誘電特性を有するとともに、常温で固体であるので扱いやすく、電気的特性を均一に安定させることができる。また、マトリクス樹脂に熱硬化性樹脂を用いているので、注型等で成型することができ、容易に、短時間で製造することができ、かつ生産性も高い複合誘電体とすることができる。
【００１０】第２の発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする。
【００１１】上記誘電体セラミック粉末を添加しなくても、人体と同程度の誘電特性を持たせることはできるが、このように誘電体セラミック粉末を添加し、その添加量を調整することによって、より微妙な誘電特性の調整が容易に行える複合誘電体とすることができる。
【００１２】また、第３の発明の固体生体ファントムは、第１の発明または第２の発明に記載の複合誘電体の成形体からなることを特徴とする。
【００１３】このような構成にすることにより、常温で固体の疑似人体として用いることができ、容易に電磁波による人体への影響を測定することができる。
【００１４】また、第４の発明の固体生体ファントムは、第１の発明または第２の発明に記載の複合誘電体を材質とし、人体の少なくとも一部を模した略人型形状を有することが好ましい。
【００１５】このように測定したい人体の部位を模した形に成形することによって、幾何学的な形状に成形したものに比べ、疑似人体としてより正確なデータを得ることができる。
【００１６】また、第５の発明の固体生体ファントムは、前記略人型形状の関節部分が可動することが好ましい。
【００１７】このような構成にすることにより、固体生体ファントムにある程度自由にポーズをとらせることができ、電磁波を出す機器がどのような形状であっても対応することができるとともに、実際に人間が使用している状態に近似した状態でデータを取ることができる。
【００１８】また、第６の発明の固体生体ファントムの製造方法は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて人型形状となすことを特徴とする。
【００１９】このような製造方法にすることによって、成形する部分成形体が複雑な形状であっても、容易にかつ短時間で成形することができる。また、固体生体ファントムを分割して成形することにより、部分成形体同士を独立して可動させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末と導電性粉末とを混合してなる。上記複合誘電体は、マイクロ波帯で人体と同程度の誘電特性を有するものである。なお、マイクロ波帯で人体と同程度の誘電特性とは、測定周波数が１GHzの場合、比誘電率（εｒ’）が５〜８０程度、誘電損失（tanδ）が０．１〜１．０程度のことを指す。
【００２１】また、上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化する樹脂であれば特に限定はしない。また、複合誘電体中の熱硬化性樹脂の含有量は４０〜９０vol％であるが、好ましくは４０〜６０vol％である。
【００２２】また、上記誘電体セラミック粉末は、一定範囲の誘電率を有するものであればよい。具体的には、チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、酸化チタン系等が挙げられる。また、誘電体セラミック粉末の添加量は０〜５０vol％であるが、好ましくは０〜２５vol％である。
【００２３】また、上記導電性粉末としては、グラファイトやカーボンブラック等の炭素粉体、金属メッキしたプラスチック粉体、金属粉体等が挙げられる。また、導電性粉末の添加量は１０〜６０vol％である。なお、誘電体セラミック、導電性粉末ともにその粒径、形状は特に限定しない。
【００２４】また、本発明の固体生体ファントムは、上記複合誘電体を成形してなる。その成形方法は、所望の形状が得られるのであれば、特に限定するものではないが、成形の正確さ、容易さ、成形時間等から、注型成形が好ましい。また、固体生体ファントムの形状は、人体の頭、手、腕、胴体の形状を模した部分成形体を組み合わせたものが挙げられるが、それらに類する球状、楕円球状、円柱状、楕円柱状等に成形しても構わない。また、部分成形体を組み合わせる場合には、部分成形体同士を直接嵌合させて保持してもよいし、関節部材を用いて保持してもよい。ただし、関節部材には電磁波への影響が少ない材質のものを使用する必要があり、例えば、ポリカーボネート、ナイロン、アクリル樹脂等のプラスチックが挙げられる。また、上記部分成形体のうち電磁波の測定が不要なものについては、必ずしも上記複合誘電体で構成する必要はない。例えば、上記部分成形体のうち腕にあたる部分をプラスチック製のアームで構成してもよい。次に、本発明の複合誘電体および固体生体ファントムを実施例を用いてさらに具体的に説明する。
【００２５】
【実施例】（実施例１）本発明の複合誘電体を以下のようにして作製した。まず、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂である直鎖脂肪族グリシジルエーテルと、熱硬化性樹脂の硬化剤として環状脂肪族アミンとを用意し、エポキシ樹脂と硬化剤を重量で３：１の割合で混合し、２液混合樹脂とした。
【００２６】次に、誘電体セラミック粉末として、１kHzにおける比誘電率（εｒ’）が１００００、１kHzにおける誘電損失（tanδ）が０．０１、平均粒径が２μｍのＢａＯ−ＣａＯ−ＺｒＯ−ＭｇＯ−ＴｉＯ系セラミックを用意した。
【００２７】次に、導電性粉末として、電気比抵抗が１５００μΩ・cm、平均粒径が２５μｍの炭素粉末を用意した。
【００２８】さらに、２液混合樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末を表１に示すような組成比に調合し、混合物を得た。次に、得られた混合物を真空混練して脱泡し、外径７mmφ、内径３mmφ、長さ５mmの円筒形状のテストピース型に真空注型した後、１００℃で２時間加熱し、混合物を硬化させて複合誘電体を得た。
【００２９】この複合誘電体の１GHzでの比誘電率（εｒ’）および誘電損失（tanδ）を測定した。その結果を表１に示す。なお、表中の「×」は誘電特性が人体の誘電特性に合致しない、もしくは成形できないもの、「△」は比誘電率が５〜８０、誘電損失が０．１〜１．０を満足し、人体の誘電特性範囲内であるもの、「○」は「△」の中で比誘電率が２０〜７０、誘電損失が０．２〜０．８を満足し、十分疑似人体として用いることができるもの、「○○」は「○」の中で比誘電率が４０〜６０、かつ誘電損失が０．３〜０．６を満足し、人体の筋肉等の高含水組織の誘電特性に非常に近いものを示す。また、表中の※印は本発明の範囲外を示す。
◎
【表１】
表１に示すように、本実施例の複合誘電体は、１GHzにおいて、人体組織の誘電特性である比誘電率（εｒ’）が約５〜８０、誘電損失（tanδ）が約０．１〜１．０を満たしていることが確認できる。
【００３０】ここで、請求項１、請求項２において熱硬化性樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末の含有量を限定した理由を説明する。
【００３１】請求項１において、熱硬化性樹脂の含有量を４０vol％以上としたのは、試料番号１のように、熱硬化性樹脂の含有量が４０vol％より少ない場合には、複合誘電体が成形できないからである。
【００３２】また、請求項１において、導電性粉末の含有量を１０vol％以上としたのは、試料番号１４のように、導電性粉末の含有量が１０vol％より少ない場合には、誘電損失（tanδ）が０．１より小さくなり好ましくないからである。
【００３３】また、請求項１または請求項２において、熱硬化性樹脂、誘電体セラミック粉末、導電性粉末のそれぞれの上限を設けたのは、その上限値を超えて含有させた場合は、熱硬化性樹脂もしくは導電性粉末の含有量が下限値に満たないため、上記のような複合誘電体が成形できなかったり、誘電損失（tanδ）が低下したりという不具合が生じるからである。
（実施例２）実施例１の試料番号１９の複合誘電体を用いて、図１、図２のように、人体の頭部、肩部、胸部、上腕部、下腕部、手首部、手部を模した形状となるような成形型に真空注型し、熱硬化させた。冷却後、複合誘電体を型から取り出して、頭部５ａ、肩部５ｂ、胸部５ｃ、上腕部５ｄ1下腕部５ｄ2からなる腕部５ｄ、手首部５ｅ、手部５ｆの部分成形体を得た。この部分成形体をプラスチックを材質とする関節部材７を介して、各関節部で可動するように組み合わせ、プラスチックからなる設置台８に設置して固体生体ファントム１を作製した。
【００３４】本実施例の固体生体ファントム１は、無線携帯通信機の発する電磁波の影響を測定するためのものである。
【００３５】また、本実施例では、固体生体ファントム１に用いる複合誘電体３を１種類としたが、実際の人体の各部に対応するように、異なる比誘電率、誘電損失を持つ複合誘電体で構成するようにしてもよい。なお、本発明の固体生体ファントムにおける可動箇所は、必ずしも本実施例のようにしなくてもよい。例えば、上腕部５ｄ1と下腕部５ｄ2とを一体成形としてもよいし、腕部５ｄと手首部５ｅとを一体成形としてもよい。
（実施例３）実施例１の試料番号１９の複合誘電体を用いて、図３のように、人体の頭部、肩部、胸部、手部を模した形状となるような成形型に真空注型し、熱硬化させた。冷却後、複合誘電体を型から取り出して、頭部５ａ、肩部５ｂ、胸部５ｃ、手部５ｆの部分成形体を得た。この部分成形体を組み合わせ、プラスチックからなる設置台８に設置して固体生体ファントム１を作製した。なお、手部５ｆは、２本のプラスチック製のアーム１０を介して設置台８に取り付けられている。この２本のアーム１０は、保持部材１０ａによって保持され、アーム１０同士の角度を自在に調整することができる。従って、アーム１０の先端に設けられた手部５ｆの位置調整が容易に、かつ広範囲に行うことができる。
【００３６】ここで、本発明の固体生体ファントムを用いた電磁波の測定方法を説明する。まず、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生する電磁波の人体による遮蔽、吸収、散乱等の影響を考慮したアンテナ放射特性を評価する場合には、図４に示すように、電波暗室１１内で、固体ファントム１近傍に実際に人が使用するような状態に携帯無線通信機９を設置し、固体生体ファントム１周辺での携帯無線通信機９から発信した電界強度を受信アンテナ１３で受信し、アンプ１７を介して、スペクトラムアナライザ１９によってアンテナ放射特性を測定する。
【００３７】また、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生される電磁波の人体への影響評価指標としてのＳＡＲ（Specific Absorption Rate：比吸収率）を測定する場合は、図５に示すように、固体生体ファントム１近傍に実際に人が使用するような状態に携帯無線通信機９を設置し、固体生体ファントム１内部に穴を開けて測定センサ１５を挿入して固体生体ファントム１の内部から電磁波を受信し、アンプ１７を介して、スペクトラムアナライザ１９で直接電界強度を測定する。
【００３８】また、人体近傍で使用される携帯無線通信機から発生される電磁波の人体への影響評価指標としてのＳＡＲを測定する場合には、縦方向に２分割した固体生体ファントム近傍より一定強度、一定時間電磁波を照射し、直後に固体生体ファントムを２分割して、その断面の温度上昇をサーモグラフで測定する方法もある。
【００３９】
【発明の効果】本発明の複合誘電体は、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなるので、マイクロ波帯で人体と同等の誘電特性を有するとともに、常温で固体であるので扱いやすく、電気的特性を均一に安定させることができる。また、マトリクス樹脂に熱硬化性樹脂を用いているので、注型等で成型することができ、容易に、短時間で製造することができ、かつ生産性も高い複合誘電体とすることができる。
【００４０】また、熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と（ただし、合計１００vol％）を含有してなるので、その電気的特性の調整を容易に行うことができる。
【００４１】また、固体生体ファントムは、本発明の複合誘電体の成形体からなるので、常温で固体の疑似人体として用いることができ、容易に電磁波による人体への影響を測定することができる。
【００４２】また、本発明の複合誘電体を材質とし、人体の少なくとも一部を模した略人型形状を有しているので、幾何学的な形状に成形したものに比べ、測定したい部位の疑似人体としてより正確なデータを得ることができる。
【００４３】また、略人型形状の関節部分が少なくとも１箇所可動するので、固体生体ファントムにある程度自由にポーズをとらせることができ、電磁波を出す機器がどのような形状であっても対応することができるとともに、実際に人間が使用している状態に近似した状態でデータを取ることができる。
【００４４】また、本発明の固体生体ファントムの製造方法は、熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて人型形状となすので、成形する部分成形体が複雑な形状であっても、容易にかつ短時間で成形することができる。また、固体生体ファントムを分割して成形することにより、部分成形体同士を独立して可動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である固体生体ファントムの正面図。
【図２】本発明の一実施例である固体生体ファントムの側面図。
【図３】本発明の他の実施例である固体生体ファントムの正面図。
【図４】アンテナ放射特性の測定方法を示す説明図。
【図５】ＳＡＲの測定方法を示す説明図。
【符号の説明】
１ 固体生体ファントム
３ 複合誘電体
５ 部分成形体
５ａ 頭部
５ｂ 肩部
５ｃ 胸部
５ｄ 腕部
５ｅ 手首部
５ｆ 手部
７ 関節部材
８ 設置台
９ 無線携帯通信機
１０ アーム
１０ａ 保持部材
１１ 電波暗室
１３ 受信アンテナ
１５ 測定センサ
１７ アンプ
１９ スペクトラムアナライザ
【特許請求の範囲】
【請求項１】熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と、（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする複合誘電体。
【請求項２】熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と、（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする複合誘電体。
【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の複合誘電体の成形体からなることを特徴とする固体生体ファントム。
【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の複合誘電体を材質とし、人体形状の少なくとも一部を模した略人型形状を有することを特徴とする請求項３に記載の固体生体ファントム。
【請求項５】 前記略人型形状の関節部分が可動することを特徴とする請求項４に記載の固体生体ファントム。
【請求項６】 熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて所定の形状となすことを特徴とする固体生体ファントムの製造方法。
【請求項１】熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、導電性粉末１０〜６０vol％と、（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする複合誘電体。
【請求項２】熱硬化性樹脂４０〜９０vol％と、誘電体セラミック粉末５０vol％以下（ただし、０vol％は含まない）と、導電性粉末１０〜６０vol％と、（ただし、合計１００vol％）を含有してなることを特徴とする複合誘電体。
【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の複合誘電体の成形体からなることを特徴とする固体生体ファントム。
【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の複合誘電体を材質とし、人体形状の少なくとも一部を模した略人型形状を有することを特徴とする請求項３に記載の固体生体ファントム。
【請求項５】 前記略人型形状の関節部分が可動することを特徴とする請求項４に記載の固体生体ファントム。
【請求項６】 熱硬化性樹脂中に、誘電体セラミック粉末および導電性粉末を混練し、成形型に注型して熱硬化させることによって部分成形体を得た後、前記部分成形体を組み合わせて所定の形状となすことを特徴とする固体生体ファントムの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０００−８２３３３（Ｐ２０００−８２３３３Ａ）
【公開日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１６１６６８
【出願日】平成１１年６月８日（１９９９．６．８）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【公開日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年６月８日（１９９９．６．８）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
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