度値を生じ, かなり高い値である. 本案では基本制限 電場・磁場および電磁場 の許容基準の提案理由 値(最大許容値 〉に対して約30 倍の安全率を採って いるので特に問題はないが,200 m Tの静磁場でもそ 1998(H. 10)年 の誘導電流値は考慮に値し,許容値の上限は無制限に はあげられないと考えられる. 1. 静磁場 b) K o li n の式( v=μHdv10- 8[volt] ) 7) によれば, 1) 定義 200mTの静磁場によって大動脈弓の両端に誘導され 0-0. 2 5 Hz以下の磁場を指す. る電圧は約4m V となってさほど小さいとはいえな 2 ) 測定法 測定は ベ クトルの最大値を採る(3 軸を備えたプロー いが, 体外から記録する心電図では約 1/20 に減少し プでは,最大値 = -./X2 +y2 +Z2 が 1回の測定で得ら て記録される. しかし, この電位は心機能には特に影 れる) . 響 を与えない. 3 ) 発生源としての主な装置・作業 5 ) 留意 点 M RI, 電解装置,励磁装置, 粒子加 速器, 直流発 ①多くの心臓ペース メーカ(18社 1200 以上の製品 電機, 泡箱, アイソトープ分離 装置,超電導磁気浮上 の87%) は5m T以下で影響を受けたの. 本邦の調査 式鉄道,超 電導推進船,熔融炉制御,核融合実験装置, 報告ではペ ース メーカに影響を与える最低の磁束密度 磁気流体発電, 海底電線敷設など は 1.1 m Tであったの. その他, 電気で作動する体内 埋め込み装置や強 磁性体を用いた 装置・部品もmT 4 ) 許容値 四肢への安全率を2.5 とする. のオ ーダーで影響を受けるので, これらの医療機器装 また, 最大許容値 へ の曝露は1 時間以内とする. 着者は強磁場に近寄らない注 意が必要である. 本邦で I室外への漏洩磁束密 は,M RI の設置におけるM R 許容値 頭部・躯幹 四肢 。 1 200mT (1.63XI04Am-1) I 500 mT 度を0.5m T以下に抑えるシールドを設計の 目安とし ている. ② 3mTを超 える場所では金属片が磁石に向かつ て飛ぶ可能性があるので, 酸素ボン ベ,医用の メス な 5 ) 設定の根拠 ①ヒトの曝露例 ど殊に事前の注 意 ・検討が必要である. 加 速器の泡箱やサイ クロトロンの調整で 2 Tの静磁 場に曝露される機会は物理学者には珍しくなく,196 2 2 . 低周波の時間変動電場・磁場 1) 定義と生物学的効果 年にアンケ ートで天井値として 2 Tには耐えられる, 特に問題はなさそうだとの報告がある1.) 4 TのM RI る装置の多くは電場と磁場の比(インピーダンス ) が 試作機でボラン ティアを使って全身を曝露させた実験 一定せず電場と磁場が混在した状態である. 生体への では, 磁場内で頭を動かすと目舷, 悪心, 舌の金属味 効果は主として体内に生じた誘導電流による. 0.2 5 Hz-100 kHz以下の電磁場で, 産業に応用され 神経や があったが, 臨床的な不具合はなかったの. Marsh 筋の刺激がもっとも著明であり, この効果を規制の基 らが電解工業の3 20 人を調査した報告のでは, 白血球 準としている. 1 Hz以下の電場には許容値 を設けな 像の正常範囲のわずかなずれ以外に特に問題となる所 2 ) 発 生源としての主な装置・事業 見は見出されなかった. ②動物実験の例 商用発電・変電・送電, 工業用動力, 交流交通機関, 電気溶接, パルス 磁場生体刺激装置, EP I( e c h o p a l 3 - 5 Tの強磁場へ 2 日の曝露ではマウス は動 きが nar mage i r ) ,金属熔融炉, 金属加工など 少なく,餌水の摂取が少なくl時 的な体重の減少が 認められた4) ショウジョウパエの0.6T 静磁場への r s実効値,1日作業時間の平均値,f は 3 ) 許容値(m 24 時間曝露では,DN A損傷修復欠損株では体細胞異 頭書の周波数) 常による雄r{エの減少があったが, 正常のハエで、は認 周波数 められなかったの. さらにこのDN A損傷修復欠損株 0.25-1.0 Hz を用いた試験で,5T へ24 時間の曝露で w i ng sp ot 1.0-25 Hz test( 麹の細胞の変異の組替え率を見る試験) で同じ く修復欠損株では組替え率が増えるが, 正常のハエで は変化がなかったの. 25-500 Hz 500-814 Hz 0.814-60 kHz ③電磁気理論から a) 磁場内で誘導される渦電流密度の推定式(J=Bf 60-100 kHz 電 場 20 k Vm-1 磁束密度 磁場強度 50/t [mTJ 4.08x 103/t[Am-1J 500/t [kVm-1J 614 Vm-1 0.1 mT 81.4 [Am一1J 6/t [mTJ 4800/t [Am-1J πr σ) から,200m T の静磁場で0 .2m を 1秒で往 電場・磁場とも, 許容値は基本制限値 の 1/3 に設 復する動きを考えると,Jの値 は 12.6m Am-2( 磁束 定されている(後述) ので, こ れらの値の 3 倍 を最 r 密度; B=0.2 , 周波数 ; f= 1, 動いた距離の半分; ニ 0.1, 伝導度; σ=0 .2 ) となる. 大許容値と考えることができるが曝露は短時間である こ れは 1 Hz の変動 磁場の許容磁束密度50m T( 後述) の4 倍の電流密 こと. 4 ) 設定の根拠 -98- 。 Hzまでを 614 Vm-1とする. 814Hz以上10 k i o及びi nv i tro実験で,低周波域では100 ① i nv v 1000 形状 要因とし 中間的な N RPB の 6.7x 1O-9SHz-1m-1を mAm-2の電流密度で末梢及び枢 中 神経 系を 刺 採用すると,50 Hz(10kVm -1) における心臓部の誘 激できることが知られている10) したがって,許容値 は人体内にこの電流密度の1 /10 (基本制限値) を 生 導電流値は 3. 3 mAm-2と推定され,本案は基本制 限 じさせる時間変動電場・磁場のレベル以下であるよう 値の約1 /3 ,こ抑えている. な電場・磁場の強度である. 本案は,4 ) -③・④の 度の時間変化率は, 臨床で用いる M RI のエコープレ 導入法に示すように基本制限値のさらに 3 分のlの ナ一法の非規制帯域と規制帯域の境界である 20T / S19)の200分のlに相当する. 誘導電流値を得るレベルに設定している. また, パル な お本案における磁束密 ④時間変動磁場許容値の導入法 ス間隔が tp のパルス 磁場の場合は, 周波数を f= l/ 単純な体内誘導回路モデルで、は生体に誘導される渦 (2 tp) で近似する. (fは頭書の周波数) 電流密度(J; rms) は, 電磁誘導の法則から J = Bf 基本制限値表 周波数範囲 誘導電流密度[rnArn-2] 0.25-1.0 Hz 1.0-4.0 Hz 40 (ただし,電場はなし) 40/f (周波数) 4.0 Hz-1 kHz 10 1.0-100 kHz f!100 [Am-2J で表される. B は磁東密度,f は周 波 πrσ 数 , rは磁場に結合する生体の半径, aは生体の電 導 度である. σ は生体組織によって異なり,脂肪・筋肉・ 骨・神経 等違った値であるが, モデルでは均一と考え てを 多くの案では0. 2[S m-1J とおく. rは扱う局所・ 器官によって異なるが, 頭部では0.075[mJ, 躯幹で む は0.1 ないし0. 2 とおかれる. ②電導体に誘導されそこから流れる接触電流が次に 示すレベ、ル以下であること. を 基本制限値の10 mAm-2, rを0.1 ,σ を0 . 2 とおく この値は, 低周波域では [m TJ がえられる. と,B =1 59. 2 /f 痛みを感じる限界値である11) 2.5 kHzまで 1.0 2.5-100 kHz 0.4 f TJを 採用する. までB =50 /f[m 5 ) 留意点 ①白血病や脳腫療と電磁場との関係については, 現 ③時間変動電場許容値の導入法 時点では確認されていないとみられこの立場を 採る公 電場によって誘導される電流の大きさに関わる大き - 3) 本案はこれらの疾病の防護のた 的 機関は多い17,202 めの許容値設定とはなっていない. な要因は次の 3点とされる12) すなわち,①導体の形, ②心臓ペースメーカは 2 極モードではリード線に ②体内の標的器官の位置と向き,③電場に対する体位 の取り方である. 誘導される170 μAの電流を感知し, 単極モードで この電場に対する標的臓器の位置と 形は一般的なモデルの形状要因kとして,J = kfE に は更に低い電流値で機能異常あるいはノイズ逆転モー よって誘導電流が推定されている. k の単位は [S Hz-1m -1J,fは周波数, E は電場強度[Vm-1; rms J ドとなる. この値は通常の生活でも遭遇しうるとされ である. くコ 本案では,基本 制限値の約1/ 3 に抑えるために,0. 2 5Hzから 500Hz 電流値 [rnA] 周波数 商用周波数帯において,J る却ので, 産業現場ではここ に示した許容値以下で起 DI N / VDE-89 13)は,Be rn a h rd t の理論的な こる可能性がある. モデルの総説1 4を ) 参考にして頭と心臓部分の k の値 ③良導体の金属はこの範囲の周波数で誘導される電 として 3x 10-9SHz-1m -1 を 与 えて い る . その後 Di mbylow15 が食塩水を満たした人体モデ、ルから評価 流の ジュール熱によって,思わぬ高温度まで上昇する 可能性がある. 人工関節・骨 頭・聴覚器など比較的大 する手法を 示し, C E N E LEC16) はこの結果から心臓 きな金属の体内装置の埋め込み術を 受けている人は注 部分の形状要因を 6.7x1O-9SHz-1m-1とした. 意 が必要である. また, N RPB17)は頚部に誘導される電流を 最大と見て, こ 3. 50Hzで電場[Vm-1J あたり0.48 X10- 6Am -2 とし 0.1 MHzから 300 GHz以下の放送波( 電波 〉であ る. このうち,300 MHzから 300 GHzの範囲をマイ ている. こ れは,形状要因として9. 6x10 -9SHz-1m-1 を採用したことになる. 電磁場(300 GHz以下 ) 1 ) 定義, 測定および生物学的効果 の外部電場と頚部に誘導される推定電流値との関係を クロ波(主な利用域は900 MHz-100 GHz) と呼ぶ. このように,電場に対する体 十分な遠方界(波源の[波長J /2π より遠方〉では, 位の取り方と標的器官の位置や形状によって推定電流 値が大きく異なる. Be rn a h rd t18) によれば, モデル [電場 J/[電場J = 377Qが 成り立つので電場ある い は の取り方でこの値の違いは30倍にも達するといい, 磁場の測定のみで環境評価が可能であるが, 測定は以 一律には論じがたい面がある. 下の文献25,26)等による正確な手法による必要がある. 電場の参考レベル も磁 場の場合と同じくかなりの幅があると考えてよいので 通信以外に工業用としての応用は, 発生源に近く周囲 ある. の金属が磁場や電場に影響を 与えるので前述の式が成 本案では, 周波数に応じた電場強度許容値として 5 x10 5/f [Vm -1J を提案する. り立たない. 電場は磁場に比べると 主であるが,周波数の低い領域では誘導電流の効果も 界の容積( bulk) が 大きいので全身を 対象の参考レ ベルとする. ある. 4 Vm -1J, ただし,2 5Hz以下を 2x10 [ - 生体への影響は誘電加熱による熱効果が 2 ) 発生源としての主な装置 99 - 誘導加熱装置( 金属加工, 熔融など) , 工業用誘電 器はこれより出力が大きく, 5 V/ m の範囲は携帯電 話 で 0.5 - 1 m, 警察無線 で7 - 9 m, 救急車無線 で5 6 rn 以内などとなっている33 ) 人体はこれらの 機器 の 加熱装置( 高周波ウェ ルダー, マイクロ波加熱装置) , R F励起 アーク熔接, 通信装置・施 設 ( 携帯電話 , 自 動車無線 , マイクロ波電話回線 , 衛星通信, 各種無線 20 - 3 0倍のイミュニティ( 耐性) を 持つ とみられ る. 基地, 航空管制 , 軍事通信, 各種レーダーなど) , 医 療機器 ( 短波・超短波ディア テ ル ミー , 医用テレメー I など〉 タ, M R 4 . 主な許容値との比較 別表 を 参照. 3 ) 許容値 ( rms実効値 , 1日作業時間の平均値 , fは 100000 頭書の周波数) 4 ) 設定の根拠 ①頭部・躯幹の誘導及び接触電流密度が次に示す値 10000 以下であること. 誘導電流密度(rms) I 接触電流密度(rms) 周波数 I 100 kHz-10 MHz f!100 [ mAm -2J E \、 40 [ mAJ ② 6 分あたりの S AR(比吸収率) が次に 示すレベ ル以下で、あること. 局所 の S AR は同質 の 組織 10 g の平均値とする. 10 G Hz以上では , 身体の深部へ到 達し にくく体表面 のパワーが高 く な る の で , ミ と1000 , 騨 100 。 68 / ( GHz) 1.05)分あたりの20 c m2 の平均 電力密度を 5 0 10 W m-2以下とする. 1.E-02 周波数 1.E+00 1.E+02 1.E+04 1目E+06 周波数(Hz) 1.E+08 1.E+10 1.E+12 図1. 電場の許容値 100 kHz-10 GHz 1000 S AR は , 1 0 M Hz以上 では S AR= σE�/ ρまたは 100 S AR= CiXdT/ dt で 求められるが, S ARは均一な密 度ではなく, 一般的にモデリングは容易 ではない. こ ヘ 10 こで, Eiは体内 の電場強度( V/ m) , σ は伝導度( S/ m) , ρは 組織の密度 (kg・m3 ) , Ciは 組織の熱容量 (]/kg OC) , トーー 戸 1 E \ 住単 一 髄 山 帳 種 。01 dT/ dt は体温の変化率 (OC/ s) である. 1 0M Hz以下の周波数では , 誘導電流密度(]) も考 慮して S AR=J2jρu の値を 加味する必要がある27) \ 0.001 5 ) 留意点 ①ここで 扱うような微弱な高周波電磁場の 生 体へ の 0.0001 作用は, 現時点 では誘導電流および誘電加熱による効 果 以外は必ずしも明確 ではないとみられ る283- 0) 1.E-02 ③ EM C ( el ectr ornagn eti c co mp atib i l i t y) を 防ぐ ため の IEC ( Int ern ational El ectrot echn ical Com- 文 mi si on) の医用機器の基準は , 26 -1 000 M Hz で 3 V/ mの電場強度に耐えられること (IEC S tan dard 6 01 - 周波数 電 場 3.0-30 MHz 1842/f [ Vm-1J 30-400 MHz 1.E+02 1.E+04 1.E+06 周波数(Hz) 1.E+08 1.E+ 10 1.E+ 12 献 1) Beischer DE. 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ACG1H, Cincinnati, 1997. 別 表:主な規制値との比較 電 場 ACGIH'97 ( 34 ) 周波数 電 場 磁 場 I 電力密度 電 場 磁 場 電力密度 電 場 0-0.1 Hz 0.1-0.23 Hz 4-8 Hz ・ 電 磁 磁 場 電力密度 1.4 T[ ] 60 [m T] 0.25-0.4 Hz 1-4 Hz 磁 場 2 T[ ] 0.23-0.25 Hz 0.4-1 Hz ・ C EN EL EC '95 (16, 27 ) C NIRP '98 (23 ) 200 [m T] 20000 V [ /m] 25 k[ V/m] 30 k[ V/m ] 8-24 Hz 24-25 Hz 2 5/f [m T] 60/f [m T] 25-50 Hz 320f / [m T ] 50-100 Hz 100-150 Hz 150-250 Hz 500 /k f [V/m] 250-300 Hz 300-500 Hz 500-600 Hz 600-814 Hz 8 14-820 Hz 8 0/f m[ T ] 25 /k f [μ T] 1500f / k[ V/m] 2.5 × 16 0f / [ /m ] V 。 8 20-1000 Hz 1000-1500 Hz 0.2 [m T] k z 1.5-3H 3-4H k z 4-10H k z 10-30H k z lk[ V!m ] 625 [V/m] 163 [A/m] 30.7 [μT ] 30・・38H k z 610 V [ /m ] 38-60H k z 1000 [V/m ] 0.053 [m T ] 42 A [ /m ] 60-61H k z 61-65H k z 65-100H k z 100-535H k z 614 [V/m] 535-600H k z 0.6-1 H M z 1-3 H M z 3-10 H M z 10-12 H M z 12-30 H M z 30-100 MHz 100-200 MHz 200-300 MHz 614 /M f [V/m ] 1.6 /Mf [A/ m] 18 42 /M f [V/ m] 61.4 [V/m] 16.3 /M f [ /m] A 0.163 [A/m ] 1.6/M f A [ /m ] 610 /M f [V/m ] 10 [W /m ] 2 61 V [ /m] 0.16 [A/m] 10 [W /m ] 2 61.4 [V/m] 3xM fO.5 V [ /m ] 0.008 X Mfo.5 [A/m] M f/ 40 fd ] W [ 3.07xM fO.5 [V/m ] 137 V [ /m ] 0.36 [A/m] 50 [W /m ] 2 0.16 [A/m] 10 [W /m ] 2 300-400 MHz 400-800 MHz 0.8 -1.55H G z 1.55-2H G z M f/ 30 [W /m ] 2 8.14 x 10 [A/m ] -3Mfo.5 M f/ 40 [W /m 2 ] 2-3H G z 3-15H G z 15-150H G z 150-300GH z 1 00 [W /m ] 2 G z k ,z M f=MHz, G f= H 注:各案の括弧内は文献#,f=H,z k f= H 137 [V/m] 0.354X fO.5 [V/m] ( L im its ) - 10 2 - 0.364 A [ /m ] 9.4x 10 [A/m ] -4Mfo.5 50 [W /m ] 2 3.33 × 104 M f W [ /m ] 2 。 場 規 制 値 の 比 較 磁 場 郵政省'90 (25 ) ANSI/IEEE '92 (26 ) NRPB・93 (17) 電 場 電力密度 電力密度 磁 場 電 場 電 場 磁 場 日本産業衛生学会羽 電力密度 電 場 200 m [ T] 25 k[ V/m] 600/k f [V/m] 磁東密度 磁場強度 200 [mT] 1.63x1Q4 [A!m] 50/f [mT] 4.08 × 103f / [ /m] A O.l[mT] 81.4 A [ !m] 6/M f [μT] 4.8 8 /M f A [ !m] 0.2 μ [ T] 0.163 A [ /m] 10 [W /m2 ] 8 .14x 10-3 X (uf)O.5 A [ /m] M f /40 [ W /m2 ] 0.364[A/m] 50 [W /m2 ] 電力密度 20 k[ V/m] 8 0/f [mT] 500 f k[ V/m] C 1000 [V/m] 163 A [ !m] 0.08 [mT] 610 [V/m] 0.2 m [ T] 614 [V/m] 614 [V/m] 600/k f [V/m] む 50 V [ /m] 0.023/ M f 2 m [ T] 0.13 [A!m] 6.6 [W /m2] 250xG f [V/m] 0.66xG f [A /m] 165 × (G f ) 2 W [ /m2 ] [ /m) 1Q0 V 0.26 A [ /m] 26 [W/m2] 125xG f [V/m] 194 [V/m] 0.33xG f A [ !m] 0.52 [A/m] 41X (G f ) 2 100 [W/m2 ] 4.9/ M f A [ /m] 610 [V/m] 20 / M f [ μ T] 18 00 / M f [V/m] 20/M f U T] 61 [V/m] 20/M f [μ T] 61 [V/m] 0.2 μ [ T] 3.5xM f [V/m] 190 [V/m] .o 5 0.012xM f [μT] 0.65 [μT] 18 42 /M f V [ /m] 18 42 /M f V [ /m] o.5 M f/ 30 W [ /m2 ] 100 W [ /d ] 61.4 V [ /m] 0.163 A [ !m] 10 [W /m2 ] 3.54xM f 2 [V/m] (M f ) 0.5 / 106 [A!m] M / 30 F z W [ /m ] 137[V/m] 0.S65 A [ !m] 50 [W /m2 ] ( C ontrolled environmentsma xm i um permissible exposure) 61.4 [V/m] 3.07x (M f ) 0.5 0.01x (M f ) 0.5 [μ T] V [ /m] 137[V/m] 0.447[JLT] (Occupati on a l Exposure L imit-M ea n ) (産衛誌40巻187頁) - 10 3 -
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