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评估在家庭环境中儿童接触的由无线交流设备产生的电磁场
电气和计算机工程学院 普里什蒂纳大学 科索沃共和国
摘要：无线技术已经改变人类的生活方式引起了在电磁场（EM）暴露评估的研究优先考虑了被认为是潜在的更脆弱的群体，比如说，小孩。在这项调查中展示了从无线交流设备评估儿童暴露于电磁场的方法包括一个家庭的统计调查描述了典型地日常接触到的无线设备随后又进行了在不同设备中根据和使用者的距离用来测量电磁场数据用来评定在垂直和水平的极性上最高整体平均比吸收率。调查结果显示，包括日常接触的时间和报道的接触距离，被用来辨别点为了在原位试验评估中用各种无线设备来完成一系列的电场强度的测量。互补入射电场强度的结果，整体平均比吸收率值在1-10岁的小孩正呈现在现实生活几个无线交流设备的接触条件。获得的结果可能有助于在远场接触场景小孩接触限值的具体无线交流设备中获得建议。
1 介绍
新的无线技术飞速发展以及它在户内和户外的遍布给个人和社会带来了各种好处，但是也令人担忧关于人类由于暴露于电磁场的结果导致了他们产生电磁场水平以及可能的生物的和医学的结果。正在确认有关暴露在移动设备发出的电磁场的弱势群体，人们一直在研究辩论关于小孩是否应该作为一个敏感的群体对待[1,2]并且被认为基于事实小孩暴露在无线交流设备下有更长的寿命，他们的形态和生理的系统不同于成人，人体的介电常数和电导率是随年龄变化的[3]。并且，孩子们接触到的一些特定年龄段的设备比如宝宝监控设备，无线玩具等等。
国际实际暴露限值和安全标准和准则[4-6]已经制定主要用于成人并没有考虑到小孩的具体标准，尽管它们确实包括了被保守的认为是为所有年龄组的所有曝光条件的安全边际量。
在室内环境中使用无线交流设备的人数在逐渐增多，从而产生了关于由新的无线技术形成的暴露水平的研究，在家里无线技术明确地被用于小范围的户内交流同时也让评估的方法得到发展为了展示遵守现有的在家庭环境中使用无线设备的安全限制，如现在已经在研究中被提出[7-9]。
一个基于人群研究评定所有权的结果和使用移动电话和在小孩和青少年之间使用的无线电话以及从调查问卷中获得了在年龄组7-14岁和15-19岁青少年的回答在研究中分别被提到[10,11]。
年龄在7-14岁的小孩，79.1%的受访者表示用手机访问并且他们中的26.7%每天聊2分钟以上，那些表示用手机访问的，仅仅2.9%表示使用免提设备。83.8%的受访者表示使用无线电话并且他们中的38.5%得人每天聊5分钟以上，据报道[10]。一些最常见的报道关于15-19岁年龄群孩子的健康问题正在呈现[11]，比如疲倦，紧张，头痛，焦虑，精神难以集中和睡眠障碍。普通的无线手机用户拥有更多的健康症状并且报道认为他们比那些少用无线手机的用户健康更差。
学龄前也使用移动电话的小孩被上面和其他相似的研究忽视了，但是这也有很少的研究关于评定目前小孩在家里和在户内环境中接触到的其他无线设备比如DECT（Digital Enhanced Cordless Telecommunication）手机和基站，WLAN（wireless local area network）设备，射频设备，无线玩具等等。
在暴露评估家庭环境中的程序确定儿童最常用的无线设备是很重要的从而用来单独地评定每个设备的场的水平和确定他们在各自的微环境中对整体的电磁场水平所做的贡献。
对评估户内环境磁通量水平程序至关重要的是测量远场暴露场景处的无线交流设备所产生入射电场或者电磁场强度，然后将获得的值和之前提出的暴露限值作比较[4]或者提出最大允许的暴露水平[5,6]。符合这些量意味着符合安全标准和准则的基本约束限制。
为了强调一个暴露的小孩身体对射频电磁场能量的吸收，诱导的比吸收率值应该被确定。由于对大多数生物组织进行活体测量存在一些困难并且人类的实验道德，特别是有关小孩，寻找替代的方法是必须的。
本文展示的方法关于在家庭环境中从无线交流设备评估暴露在电磁场的儿童包含有：
- 通过对小孩的统计调查确定无线设备的运用模式。确定最常使用设备，以小时为单位的日常接触以及对每个特定的设备的接触距离。
- 在不同的距离从一个设备到一个小孩的身体进行电或者磁场强度的实验评定。从调查结果可以看出测量点被识别。
- 在一个小孩的身体内计算诱导比吸收率值作为一个曝光的结果。基于小孩的年龄发展了比吸收率的算法，每天接触的距离和每天接触的时间。
- 基于从先前步骤获得的结果，建议推导出对小孩的暴露于无线设备产生的电磁场的安全的界限-以及关于预防方法的建议。
这项研究将潜在地引发跟多复杂的研究关于小孩暴露于特定的无线交流设备的实验评估在这以前对大量受访者进行了有关曝光参数的调查。
本文所展示的结果可能对未来在典型的现实户内生活环境评估积累的电磁场水平得算法开发有帮助。
2 小孩暴露于无线交流设备产生的电磁场
2.1 关于小孩暴露于特定无线设备的统计调查
考虑到对7岁以下的小孩在移动电话使用方面缺乏研究并且在有关家庭环境中评定小孩暴露于其他现有的无线设备的信息非常有限，这里目前的统计调查还在进行中。调查的主要目标是确定现实生活中小孩的接触点和参数。调查问卷包含有16个问题送给了那些孩子在1-10岁的父母，被问到哪个设备一直在被小孩使用，每天使用多少小时，以及这些设备被放置在距离小孩多远的位置。调查问卷之所以送给了父母而不是直接采访小孩是因为对一些特定的年龄段的小孩来说并不能完全的意识到他们所接触到的无线设备，举一个很简单的例子：和宝宝监控设备的接触。同时小孩他们太年轻以至于不能够正常的说出确切的时间，距离，以及接触的种类，所以父母可能会提供更好的数据有助于得出更可靠地结论。
调查问卷送给了140位父母，其中有男性也有女性，都是科索沃共和国的，他们
从25-45岁这个年龄段中被选出，他们有着不同的教育背景和社会经济水平。
问卷的答复率超过了90%。调查结果是用统计分析SPSS软件包进行处理的，统计结果列在了表1中。
children exposure to wireless exposure/day %
local area networks EM fields no reply 1.9
lt;1h 25.2
gt;1h 30.1
no exposure/usage 42.7
children exposure to DECT exposure/day %
EM fields no reply 1.9
lt;1h 36.9
gt;1h 19.4
no exposure/usage 41.7
children exposure to mobile exposure/day %
phone EM fields no reply 4.9
lt;1h 32.0
gt;1h 29.1
no exposure/usage 34.0
children exposure to Baby distance from baby surveillance exposure/day
surveillance device EM fields device to baby head
no reply 18.4% no reply 26.2%
lt;50cm 16.5% 3 5 h 47.6%
50cm 100cm 47.6% 6 12h 19.4%
gt;100cm 17.5% gt;12 h 6.8%
表1 小孩接触的特定的无线设备
移动电话仍然是孩子最常使用的设备之一，成人和小孩接触移动电话的电磁场的不同之处已经被各种研究调查展示[12-19]，所以这篇文章的中心是小孩接触的除移动电话以外其他无线交流设备所产生的电磁场，尽管一些关于移动电话的大致信息已经被问询过。
关于DECT和移动电话的问卷调查包含以下选择：使用lt;5分钟每天，使用gt;10分钟每天和每天不使用。其主要目的是为了找出在长远的研究中接触和不接触小孩的所占的百分比，其他的接触时间间隔比如在5-10分钟之间，并且更大的接触时间范围将会被包含进去。
就像调查中展示的那样，57.3%的父母说他们的孩子使用了无线玩具。这项调查数据表明46.7%的父母被告知了关于他们的孩子日常接触的辐射的水平，与此同时86.4%的父母表示他们很担心一个事实他们的孩子从一个很早年龄就开始使用不同的无线交流设备，确认研究工作从而评估小孩的接触作为一个现代社会关注的适时话题。
2.2 对少许的无线设备暴露评估
一系列的关于电场强度瞬时值的测量已经实施在不同的距离的几个无线交流设备比如：宝宝的监控设备，DECT手机和基站，WLAN路由器，蓝牙设备和几个无线电频率玩具。
测量正在实施并让校准仪器随时修正：EMR（电磁辐射）-300 Narda（无线电电子商协会）E-field(电场) 探针类型 18C 2244/90.73和Aaronia Spectran Radio Frequency Spectrum Analyzer （无线电频率频谱分析仪）HF-2025 E。
测量在一个装修过的客厅中进行在一个房间温度为18摄氏度测量4m5m测量的时间在上午10点和11点之间。3个成年人呆在那个房间里。测量重复的进行了几次电场的值的置信水平是plusmn;15%.
为了计算在人体内不同的生物组织得到的比吸收率的值我们使用了FDTD软件-有限区域时差代码经常被使用到。
把SAR（比吸收率）的值从一个小孩的模型中经过准确的解剖比例得到的和那些用简单一样的比例得到的值相比较，结果表明在器官水平下解剖模型仅仅需要准确的局部的SAR评定，但是不需要符合评定，其中全身的平均比吸收率是一般地限制参数，就像研究中指出的那样[20]，所以如果比吸收率值在身体特定的区域是不需要的，那么整个身体的比吸收率运行可能也是足够的。对于符合性评估的目的，对于每个频率来说最重要的因素是在垂直和水平极化和整个身体尺寸之间的最高SAR（WB）值。
在2011年，一个研究中[20]提出了一个经验拟合公式为了将SAR（WBmax）和一些频率联系起来，作为一个显示人体的身高和体重与入射功率密度的值的函数，描述如下
（1）
其中f是在千兆赫的频率，限制为900 MHz-3 GHz频率范围内，P（inc）是在每平方米瓦特入射功率密度，表面质量比S/M是以米为单位表示每千克平方而且SAR(WBmax) 在每千克瓦获得。
通过比较由公式得到的结果和之前测量的结果来验证公式的有效性[20]。对于远场曝光的功率密度和场强是通过下列式子联系起来的。
(2)
其中E是场的均方根值伏特每米，120pi;（Omega;）是自由空间的特性阻抗。
体表面积可通过使用几个广泛使用的公式之一来获得比如那些被Dubois Dubois, Monsteller, Boyd, Gehan 和 George提出的公式，它们给出的结果稍稍有些不同。Haycock的公式建议用在一般地儿童人群[21].体表面积S是根据Haycock的公式给出的如下
（3）
Haycock的公式是通过多元化回归分析从早产儿到成人测得的数据推导出来的，并且提供了一个非常适合的S的所有值从大于0.2平方米到小于0.2平方米，我们团队的兴趣所在（小孩1-10岁）刚好就在其中。
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