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无线问题掩盖了射频研究的胜利


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射频剂量学领域的领先专家剖析 5G 带来的痛苦——以及暴露和剂量之间的区别

Kenneth R. Foster 在研究射频 (RF) 辐射及其对生物系统的影响方面拥有数十年的经验。现在,他与另外两名研究人员 Marvin Ziskin 和 Quirino Balzano 共同撰写了一项关于该主题的新调查。其中(所有 IEEE 终身研究员)在该主题上拥有一个多世纪的经验。
该调查于 2 月发表在《国际环境研究与公共卫生杂志》上,着眼于过去 75 年对射频暴露评估和剂量学的研究。在其中,合著者详细说明了该领域的进步程度以及他们考虑的原因这是一个科学成功的故事。
IEEE Spectrum 通过电子邮件与宾夕法尼亚大学名誉教授福斯特进行了交谈。我们想更多地了解为什么射频暴露评估研究如此成功,是什么让射频剂量测定如此困难,以及为什么公众对健康和无线辐射的担忧似乎从未消失。
对于那些不熟悉差异的人,暴露和剂量之间有什么区别?

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Kenneth Foster:在射频安全的背景下,暴露是指体外的场,剂量是指身体组织内吸收的能量。两者对于许多应用都很重要——例如,医疗、职业健康和消费电子安全研究。
”有关 5G 生物效应研究的良好评论,请参阅 [Ken] Karipidis 的文章,该文章发现“没有确凿的证据表明 6 GHz 以上的低水平射频场(例如 5G 网络使用的射频场)对人类有害健康。'“”——肯尼斯·R·福斯特,宾夕法尼亚大学
Foster:测量自由空间中的射频场不是问题。在某些情况下出现的真正问题是射频暴露的高度可变性。例如,许多科学家正在研究环境中的射频场水平以解决公共健康问题。考虑到环境中的大量射频源和任何源的射频场迅速衰减,这不是一件容易的事。准确表征个人暴露于射频场是一个真正的挑战,至少对于少数试图这样做的科学家来说.

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当您和您的合著者撰写您的 IJERPH 文章时,您的目标是指出暴露评估研究的成功和剂量学挑战吗?福斯特:我们的目标是指出暴露评估研究多年来取得的显着进展,其中为射频场的生物学效应研究增加了很多清晰度,并推动了医疗技术的重大进步。
这些领域的仪器改进了多少?您能告诉我在您的职业生涯开始时您可以使用哪些工具,例如,与今天可用的工具相比吗?改进的仪器如何有助于暴露评估的成功?
Foster:在健康和安全研究中用于测量射频场的仪器变得越来越小,功能越来越强大。几十年前谁会想到商业现场仪器会变得足够强大,可以带到工作场所,能够测量足够强的射频场造成职业危害,但又足够灵敏以测量来自远处天线的弱场?同时,确定信号的精确频谱以识别其来源?
当无线技术进入新的频段时会发生什么——例如,用于蜂窝的毫米波和太赫兹波,或用于 Wi-Fi 的 6 GHz?
福斯特:同样,问题与暴露情况的复杂性有关,而不是仪器。例如,高频段 5G 蜂窝基站会发射多个穿过空间的波束。这使得难以量化对小区附近人员的暴露网站来验证暴露是安全的(因为它们几乎总是如此)。
“我个人更担心屏幕时间过多对儿童发展和隐私问题的可能影响。”——肯尼斯·R·福斯特,宾夕法尼亚大学

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如果暴露评估是一个已解决的问题,是什么让准确剂量学的跳跃如此困难?是什么让第一个比后者简单得多?
Foster:剂量测定比暴露评估更具挑战性。您通常无法将射频探头插入某人的身体。您可能需要此信息的原因有很多,例如在癌症治疗的热疗治疗中,必须将组织加热到精确的指定水平. 加热太少,没有治疗益处,加热太多,你会烧伤病人。
你能告诉我更多关于今天如何进行剂量测定的信息吗?如果你不能将探针插入某人的身体,那么下一个最好的方法是什么?
福斯特:使用老式射频仪测量空气中的场可以用于各种目的。职业安全工作当然就是这种情况,您需要测量工人身体上出现的射频场。对于在临床热疗中,您可能仍需要用热探头为患者串接,但计算剂量学极大地提高了测量热剂量的准确性,并导致了该技术的重要进步。对于射频生物效应的研究(例如,使用放置在动物),了解身体吸收了多少射频能量以及它的去向至关重要。您不能只是在动物面前挥动手机作为暴露源(但一些调查人员会这样做)。对于一些专业研究,例如最近的国家毒理学计划对大鼠终生暴露于射频能量的研究,没有真正的替代计算剂量学。
为什么您认为人们在家中测量水平的无线辐射存在如此多的持续关注?

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福斯特:风险感知是一项复杂的业务。无线电辐射的特性往往令人担忧。你看不到它,暴露与一些人担心的各种影响之间没有直接联系,人们往往会混淆射频能量(非电离,意味着它的光子太弱而无法破坏化学键)与电离 X 射线等辐射(非常危险)。有些人认为它们对无线辐射“过于敏感”,尽管科学家们无法证明这一点在适当的盲法和对照研究中的敏感性。有些人对无处不在的用于无线通信的天线感到威胁。科学文献包含许多与健康相关的不同质量的报告,通过这些报告可以找到一个可怕的故事。一些科学家认为可能确实存在是一个健康问题(尽管卫生机构发现他们几乎没有担心,但表示需要“更多的研究”)。名单还在继续。

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暴露评估在其中发挥了作用。消费者可以购买廉价但非常敏感的射频检测器,并研究其环境中的射频信号,其中有很多。其中一些设备在测量来自 Wi-Fi 等设备的射频脉冲时会“点击”。 Fi 接入点,听起来就像世界核反应堆中的盖革计数器。可怕。一些 RF 仪表也出售用于捉鬼,但这是一个不同的应用。
去年,《英国医学杂志》发布了一项呼吁,在确定该技术的安全性之前停止部署 5G。您如何看待这些呼吁?您认为它们是否有助于让关注 RF 对健康影响的公众部分了解暴露,还是造成更多的混乱?福斯特:你指的是[流行病学家约翰]弗兰克的一篇观点文章,我不同意其中的大部分内容。大多数审查过科学的卫生机构只是呼吁进行更多的研究,但至少其中一个——荷兰卫生委员会——呼吁暂停推出高频段 5G,直到完成更多的安全研究。这些建议肯定会引起公众的关注(尽管 HCN 也认为不太可能存在任何健康问题)。
弗兰克在他的文章中写道,“实验室研究的新兴优势表明 [射频电磁场] RF-EMF 的破坏性生物效应。”

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这就是问题所在:文献中有数以千计的射频生物效应研究。终点、与健康的相关性、研究质量和暴露水平差异很大。其中大多数报告在所有频率和所有暴露水平下都有某种影响。然而,大多数研究存在显着偏倚风险(剂量学不足、缺乏盲法、小样本量等),并且许多研究与其他研究不一致。“新兴研究优势”对于这种晦涩难懂的文献没有多大意义。弗兰克应该依靠卫生机构的更密切的审查。这些​​一直未能找到不利的明确证据环境射频场的影响。
弗兰克抱怨在公开讨论“5G”时前后不一致——但他在提到 5G 时也犯了同样的错误,因为在提到 5G 时没有提及频段。事实上,低频段和中频段 5G 在接近当前蜂窝频段的频率上运行,并且不似乎提出了新的暴露问题。高频段 5G 在略低于毫米波范围的频率下运行,从 30 GHz 开始。很少有关于该频率范围内的生物效应的研究,但能量几乎不能穿透皮肤,卫生机构已经没有引起对其在常见暴露水平下的安全性的担忧。
弗兰克在推出“5G”之前没有具体说明他想做什么研究,不管他的意思是什么。[FCC] 要求被许可人遵守其暴露限制,这与大多数其他国家的限制相似。没有先例一种新的射频技术,在批准之前要直接评估射频健康影响,这可能需要进行无休止的一系列研究。如果 FCC 的限制不安全,就应该改变它们。

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有关 5G 生物效应研究的详细回顾,请参阅 [Ken] Karipidis 的文章,该文章发现“没有确凿的证据表明 6 GHz 以上的低电平射频场(例如 5G 网络使用的射频场)对人体健康有害。该审查还呼吁进行更多研究。
科学文献参差不齐,但到目前为止,卫生机构还没有发现环境射频场对健康有害的明确证据。但可以肯定的是,关于毫米波生物效应的科学文献相对较少,大约有 100 项研究,质量参差不齐.
政府卖5G通信频谱赚了很多钱,应该把一部分投入到高质量的健康研究上,尤其是高频段5G。我个人更担心屏幕时间过多对儿童发育可能产生的影响和隐私问题。
有没有改进的剂量学工作方法?如果有,最有趣或最有希望的例子是什么?

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福斯特:可能主要的进步是在计算剂量学方面,引入了有限差分时域 (FDTD) 方法和基于高分辨率医学图像的身体数值模型。这可以非常精确地计算身体对任何射频能量的吸收来源。计算剂量学为已建立的医学疗法赋予了新的生命,例如用于治疗癌症的热疗,并导致改进的 MRI 成像系统和许多其他医学技术的发展。
Michael Koziol 是 IEEE Spectrum 的副主编,涵盖电信的所有领域。他毕业于西雅图大学,获得英语和物理学学士学位,以及纽约大学科学新闻学硕士学位。
1992 年,Asad M. Madni 掌舵 BEI Sensors and Controls,负责监督包括各种传感器和惯性导航设备的产品线,但客户群较小——主要是航空航天和国防电子行业。

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冷战结束,美国国防工业崩溃。商业不会很快恢复。BEI需要快速识别和吸引新客户。
获得这些客户需要放弃公司的机械惯性传感器系统,转而采用未经证实的新石英技术,使石英传感器小型化,并将每年生产数万个昂贵传感器的制造商转变为更便宜地生产数百万个传感器。传感器的制造商。
Madni 努力实现这一目标,并为 GyroChip 取得了超出任何人想象的成功。这种廉价的惯性测量传感器是同类产品中第一个集成到汽车中,使电子稳定控制 (ESC) 系统能够检测打滑和根据美国国家公路交通安全管理局的数据,从 2011 年到 2015 年的五年期间,所有新车都安装了 ESC,这些系统仅在美国就挽救了 7,000 人的生命。
该设备仍然是无数商用和私人飞机以及美国导弹制导系统的稳定控制系统的核心。它甚至作为探路者旅居者漫游者的一部分前往火星。
现任职务:加州大学洛杉矶分校特聘兼职教授;BEI Technologies 退休总裁、首席执行官兼首席技术官

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教育:1968年,RCA学院;BS,1969 年和 1972 年,MS,加州大学洛杉矶分校,均在电气工程专业;博士,加州海岸大学,1987
英雄:总的来说,我父亲教我如何学习,如何做人,以及爱、同情和同理心的意义;在艺术方面,米开朗基罗;科学,阿尔伯特·爱因斯坦;在工程中,克劳德香农
喜欢的音乐:在西方音乐中,披头士、滚石、猫王;东方音乐,Ghazals
组织成员:IEEE Life Fellow;美国国家工程院;英国皇家工程院;加拿大工程院
最有意义的奖项:IEEE 荣誉勋章:“对创新传感和系统技术的开发和商业化的开创性贡献,以及杰出的研究领导力”;加州大学洛杉矶分校 2004 年度校友
Madni 因开创 GyroChip 以及在技术开发和研究领导方面的其他贡献而获得 2022 年 IEEE 荣誉勋章。
工程并不是 Madni 的首选职业。他想成为一名优秀的艺术家兼画家。但他在 1950 年代和 1960 年代在印度孟买(当时的孟买)的家庭经济状况使他转向工程——尤其是电子,这要归功于他对袖珍晶体管收音机的最新创新感兴趣。1966 年,他移居美国,在纽约市的 RCA 学院学习电子学,该学院创建于 1900 年代初期,旨在培训无线操作员和技术人员。
“我想成为一名能够发明事物的工程师,”马德尼说,“并且做一些最终会影响人类的事情。因为如果我不能影响人类,我觉得我的职业生涯将无法实现。”

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Madni 在 RCA 学院电子技术课程学习两年后,于 1969 年进入加州大学洛杉矶分校,获得电气工程学士学位。他继续攻读硕士和博士学位,使用数字信号处理和频域反射计分析电信系统以完成他的论文研究。在学习期间,他还曾在太平洋州立大学担任讲师,在比佛利山庄零售商 David Orgell 从事库存管理工作,并在 Pertec 担任设计计算机外围设备的工程师。
然后,在 1975 年,新订婚的他在一位前同学的坚持下,申请了 Systron Donner 的微波部门的工作。
Madni 开始在 Systron Donner 设计世界上第一台带数字存储的频谱分析仪。他以前从未真正使用过频谱分析仪——当时它们非常昂贵——但他对理论的了解足以说服自己接受这项工作。然后他花了六个月的时间进行测试,在尝试重新设计仪器之前获得了仪器的实践经验。
该项目历时两年,据 Madni 称,获得了三项重要专利,开始了他“向更大更好的方向攀登”。它还让他认识到“拥有理论知识和将技术商业化意味着什么”之间的区别可以帮助别人,”他说。

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发布时间:2022年4月18日