Elektromagnetiska fält kan i nya tillämpningar innebära både hot och skapa nya möjligheter. Det framkom i ett möte arrangerat av SNRV (Svenska Nationalkommittén för RadioVetenskap) i samarbete med Nationalkommittén för strålskyddsforskning och ÅF, där seminariet ägde rum.

Christer Törnevik, Ericsson Research, inledde med att tala om exponeringen av elektromagnetiska fält (EMF) från femte generationens mobiltelefoni (5G).

Christer Törnevik, Ericsson Research.

Den första kommersiella lanseringen av 5G väntas genomförd år 2020 i några asiatiska länder och i åtminstone en en stor stad inom EU. Kring 2025 kan vi räkna med 5G-täckning i städer och i transportlänkar inom EU.
Tre grupper av spektrum avsätts för 5G enligt GSMAs kommande radiostandard NR (New Radio):
En lågfrekvent kategori frekvensband, under 1 GHz, som kan ge stor yttäckning, ett mellanband (inom 3 till 6 GHz) för täckning och kapacitet i tätorter och en kategori höga frekvensband (millimetervågor) för extrema datahastigheter.
Inom dessa tre kategorier är olika frekvensband avsatta beroende på region. För Europa och USA betyder det lägsta bandet kring 600/700 MHz, mellanband mellan 3,1 och 4,2 GHz och 4,4 till 4,99 GHz samt höga band inom 26/28 GHz.

EMF-gränsvärden
Samma riktlinjer för EMF-exponering gäller för 5G som för existerande mobiltelefoni (2G, 3G, 4G). Riktlinjerna följer ICNIRP (1998) upp till 300 GHz. Detta innebär att allmänheten maximalt får utsättas för 10 W/m2 medan 50 W/m2 gäller för yrkesmässig verksamhet. Medelvärdestiden är 6 minuter för upp till 10 GHz och 2 minuter upp till 30 GHz.
Hur mycket strålning som 5G ger påverkas inte bara av nya frekvensband utan även av att nya typer av gruppantenner används. Idag ger basstationernas antenner statiska lober. I det kommande används flera antennelement för att åstadkomma lobformning. Mest avancerat blir ”massive MIMO”, där mängder av antenner (med tillhörande sändare/mottagare) används för att inte bara styra antennriktning utan även öka överföringskapaciteten.
Ericsson kommer snart att lansera AIR 5121, för 26/28 GHz. Varje panel har 128 antennelement. Med fyra sådana kan 8 antennriktningar användas samtidigt.
– Allmänheten tillåts befinna sig på 1,5 m avstånd från denna, något som är jämförbart med dagens mikrobasstationer, säger Christer Törnevik.
För på mellanbandet, kring 3,5 GHz, används högre effekter. Dessa 5G basstationer placeras exempelvis på hustak och kräver litet mer än 8 m säkerhetsavstånd.
– Situationen är inte så olik den för dagens 3G-antenner.
Christer Törnevik sammanfattar:
– Lokalt kan 5G komma att ge högre EMF-nivåer, men i stort sett handlar det om ungefär samma nivåer som för 3G och 4G. 5G kommer att på sikt ersätta tidigare mobilnät.

Starka fält och hälsorisker
Sedan länge har man kunnat mäta hur starka fält en människa utsätts för om hon med handen håller en mobiltelefon mot örat. Men var går gränsen för vad som är hälsovådligt?
Maria Feychting, professor vid Karoliska institutet, beskrev på seminariet var vetenskapen står idag i fråga om elektromagnetiska fält i vår omgivning och deras hälsomässiga påverkan.

Maria Feychting, Karoliska institutet
Strålning kan indelas i joniserande och icke-joniserade strålning (elektromagnetisk strålning där frekvensen är för låg för att alstra joner när den passerar genom materia).
Joniserad strålning ger en risk vid alla exponeringsnivåer. Icke-joniserande strålning uppvisar däremot en tröskelnivå. risken ökar över denna nivå, men strålningen ger ingen påverkan under denna nivå.

Lågfrekventa fält
Vid höga exponeringsnivåer induceras elektriska strömmar i kroppen. Akuta effekter är nerv- och muskelretningar. Sådana effekter skyddas det mot av gränsvärden som ligger långt över de exponeringsnivåer som finns i den allmänna omgivningen.
Maria Feychting berättade att omfattande epidemiologiska studier av en hypotetisk koppling mellan mobiltelefonanvändning och hjärntumörer har gjorts under flera decennier. Inga observerade hälsoeffekter har observerats under gällande gränsvärden.
– Möjligen finns det en koppling mellan ELF magnetfält och barnleukemi, säger hon.
Över 30 epidemiologiska forskningsstudier har gjorts av barnleukemi.
Två stora studier har gjorts där man kopplade samman data från flertalet tillgängliga studier och uppdatering av dessa.
– Poolad analys av sex studier 2000-2010 bekräftade tidigare observerad riskökning vid höga exponeringsnivåer. Men sambandet var svagare än vad som framkommit vid tidigare undersökningar.
Tre nyare studier, sedan 2010, har inte visat på ökad risk. Men det finns fortfarande ett visst stöd för att ELF-magnetfält ökar risken för barnleukemi. De nyare studierna bygger på begränsade data och de har haft mindre precision i exponeringsmätningarna.
Radiofrekventa fält
Maria Feychting tog upp några tänkbara osäkerhetsfaktorer i de epidemiologiska studierna av mobiltelefonanvändning och risken för hjärntumör, där personer som insjuknat tillfrågas om sina mobilvanor och jämförs med friska kontrollpersoner: Generellt är det svårt att minnas hur mycket man har pratat i mobilen lång tid tillbaka. För personer med hjärntumörer kan det vara ännu svårare att minnas eftersom de kan påverkas av sin sjukdom. Forskning har visat att personer med gliom (malign hjärntumör) tenderade att överskatta användningen av mobiler lång tillbaka i tiden. Detta skulle kunna leda till att risken överskattas. Ett annat problem i de epidemiologiska studierna är att personer som använt mobiltelefon tycks vara mer villiga att delta i forskningsstudier. Patienterna samtycker oftare till att delta i en studie av detta slag, medan det är svårare att övertala de friska kontrollerna.
– Det skulle kunna leda till att risken underskattas.
De flesta epidemiologiska studierna har inte funnit någon ökad risk för hjärntumör bland mobiltelefonanvändare, men det finns några som rapporterar riskökningar. Mycket talar dock för att minnesfel kan ha påverkat dessa resultat. Om det fanns en ökad risk borde man ha observerat en ökad förekomst av hjärntumörer i befolkningen eftersom mobiltelefonanvändning sedan många år är mycket vanligt förekommande. Förekomsten av dessa tumörer har dock inte ändrats sedan mobiltelefoni introducerades.
Djurförsök har inte gett något stöd för någon känd mekanism.
I sammanhanget tog Maria Feychting upp en kuriositet i ett delresultat i NTP-studien, som är en experimentell djurstudie: Bestrålade råttor uppvisade en statistisk signifikant ökad livslängd!
– En tänkbar förklaring kan vara att de hade mått bättre av den måttliga uppvärmningen av den vävnad som exponerats.
I de flesta experimentella studier på djur har man inte funnit evidens för carcinogenicitet. I NTP-studien fann man ökad förekomst av gliom samt schwannom i hjärtat hos hanråttor, men lustigt nog ingen effekt på honråttor eller möss!

Bestrålning för cancerbehandling
I exemplen ovan diskuteras riskerna för att elektromagnetisk strålning skall påverka mänsklig vävnad. Men elektromagnetisk strålning kan också användas för att detektera tumörer och behandla cancer med mikrovåg, så kallad hypertermi.
Den forskning som docent Andreas Fhager bedrivit vid Chalmers avdelning för signaler och system har resulterat i mikrovågsteknik för att bland annat diagnosera stroke.

Andreas Fhager

– Viktigast är att sätta in behandling så snart som möjligt: Senast inom 4,5 timmar! Bara 5-8 procent av befolkningen får rätt behandling idag, säger Andreas Fhager.
Viktigt är att avgöra om det är fråga om en blödning eller en propp.
Forskningen på Chalmers har resulterat i kommersiella produkter. Läs mer om Strokefinder MD100 på www.medfielddiagnostics.com
Att använda mikrovåg i diagnosverktyget i stället för röntgen eller ultraljud ger speciella egenskaper: Röntgenstrålar passerar rakt igenom den undersökta vävnaden medan ultraljud använder reflektionen av en ljudvåg.
I fallet mikrovåg sprids vågorna i vävnaden. En uppsättning antenner sätts runt den kroppsdelen man skall undersöka, t ex hjärnan. En antenn åt gången sänder medan övriga antenner registrerar. De mottagna signalerna bearbetas matematiskt och resultatet blir ett schema eller en bild. Utrustningen för mikrovågstomografi är enklare att bygga än för andra tekniker. Däremot är kraven på den matematiska signalbehandlingen högre.
Andreas Fhager visade som jämförelse två bilder från mammografi, med röntgen och med mikrovåg. Den senare tekniken avslöjade en cancersvulst, något man inte ser med röntgen.
– Med dagens mammografi missar man mycket eftersom det är svårt att kunna se mjukdel bland andra mjukdelar.
Mikrovåg används inte bara för att kartlägga vävnader för att finna tumörer. Mikrovåg kan också användas för att bekämpa tumörer med så kallad hypertermi.
– Problemet är att värma tumörerna till rätt temperatur utan att vävnaderna runtomkring förstörs. Lösningen är att använda mikrovågstomografi tillsammans med hypertermi.
– I framtiden kommer såväl röntgen-, ultraljuds- och mikrovågsteknik att användas i en kombination, säger Andreas Fhager.

Filed under: SvenskTeknik, Teknikartiklar