Thema

Entwicklung eines praktikablen rechentechnischen Verfahrens zur Ermittelung der tatsächlichen Exposition in komplizierten Immissionsszenarien mit mehreren verschiedenartigen HF-Quellen

Beginn

01.12.2006

Ende

30.11.2007

Projektleitung

Bergische Universität Wuppertal

Zielsetzung

Die zunehmende mobile Kommunikation im beruflichen und privaten Umfeld geht einher mit einer steigenden Zahl verschiedenartiger Quellen hochfrequenter elektromagnetischer Felder, denen die Bevölkerung ausgesetzt sein kann. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines praktikablen rechentechnischen Verfahrens zur Ermittelung der tatsächlichen Exposition in komplizierten Immissionsszenarien mit mehreren verschiedenartigen HF-Quellen.

Das Forschungsvorhaben wurde im Rahmen des DMF bearbeitet und sollte gleichzeitig zu dem vom BMBF geförderten Projekt „miniWatt-II“ beitragen.

Ergebnisse

Es wurde ein Verfahren beschrieben und entwickelt, mit dem die Exposition einer Person beim gleichzeitigen Einwirken von Feldern unterschiedlicher hochfrequenter Quellen auf der Basis der Spezifischen Absorptionsrate abgeschätzt werden kann, ohne eine zeitaufwändige feldtheoretische Analyse des Gesamtszenarios durchzuführen. Das entwickelte praktikable Rechenverfahren wurde modular aufgebaut, um eine spätere Erweiterung z. B. hinsichtlich zusätzlicher Quellen und/oder Personenmodelle zu ermöglichen. Derzeit ist das Personenmodell einer stehenden und einer sitzenden erwachsenen Person (basierend auf dem Datensatz des Visible Humans) integriert. Das Verfahren stützt sich auf einen umfangreichen Katalog skalierbarer Verteilungen der Verlustleistung P_V im menschlichen Körper für verschiedene Expositionsszenarien mit jeweils nur einer Quelle. Die Verteilungen der Verlustleistung wurden vorab in unabhängigen Voruntersuchungen mittels einer Vielzahl einzelner numerischer Feldberechnungen ermittelt. Zum Teil konnten hierfür Ergebnisse anderer DMF-Projekte genutzt und weiterverarbeitet werden. Die in dem Katalog zusammengefassten Einzelszenarien berücksichtigen sowohl Teilkörper- wie auch Ganzkörperexpositionen, hervorgerufen durch körpernahe, mit Kontakt zum Körper betriebene und körperferne Quellen¹. Insgesamt wurden ca. 850 Dateien mit P_V-Verteilungen für unterschiedliche Szenarien erstellt, so dass darauf aufbauend durch Kombination zahlreiche nutzerspezifische Situationen mit mehreren Quellen hinsichtlich ihres Expositionspotenzials bewertet werden können. Als Ergebnis werden der Ganzkörper-SAR-Wert sowie die maximalen lokalen SAR_10g-Werte, getrennt nach Kopf/Rumpf und Extremitäten mit Angabe der Koordinaten des jeweiligen Auftretens im Körper ausgegeben.

¹Die in miniWatt-II erarbeiteten Expositionsdaten für den Körper berührende Quellen (Betrieb eines Mobiltelefons am Kopf) konnten in diesem Vorhaben nicht genutzt werden, so dass für dieses Szenario eigene Berechnungen vorgenommen wurden. Dabei wurde der realistische Fall angenommen, dass das Mobiltelefon von einer Hand an den Kopf gehalten wird. Hierbei traten hohe maximale SAR_10g-Werte in dem Handmodell auf (3,9 W/kg), während es zu einer deutlichen Verringerung der Werte im Kopf kam, verglichen mit dem Betrieb des Geräts am Kopf ohne Berücksichtigung des Handphantoms entsprechend den genormten Messprozeduren zur Überprüfung der Gerätekonformität. Der Effekt wurde in dieser Größenordnung nicht erwartet und soll ggf. weiter untersucht werden.

Das Verfahren wird im Abschlussbericht, welcher im Portable Document Format zum Download (2,2 MB) zur Verfügung steht, an einem indoor- und einem outdoor- Szenario mit sechs bzw. sieben HF-Quellen demonstriert.

Abschlussbericht

Fazit

Das im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelte Verfahren stellt einen möglichen Zugang zur Abschätzung der tatsächlichen Exposition (Ganzkörper- und maximale lokale SAR_10g-Werte) von Personen in komplizierten Immissionsszenarien mit mehreren z. B. hinsichtlich der Frequenz verschiedenartigen und unterschiedlich weit vom Körper entfernten HF-Quellen dar. Für die Anwendung des Verfahrens werden keine Kenntnisse numerischer Simulationsverfahren und auch nicht die entsprechenden Software-Tools benötigt. Durch den modularen Aufbau ist eine Erweiterung des Verfahrens unter Berücksichtigung etwaiger zukünftiger Expositionsszenarien möglich.