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Des experts de premier plan en dosimétrie RF décortiquent les difficultés de la 5G et la différence entre exposition et dose

Kenneth R. Foster a des décennies d'expérience dans l'étude des rayonnements radiofréquences (RF) et de leurs effets sur les systèmes biologiques. Il est désormais co-auteur d'une nouvelle étude sur le sujet avec deux autres chercheurs, Marvin Ziskin et Quirino Balzano. Collectivement, tous les trois (tous membres permanents de l'IEEE) ont plus d'un siècle d'expérience sur le sujet.
L'enquête, publiée dans l'International Journal of Environmental Research and Public Health en février, a examiné les 75 dernières années de recherche sur l'évaluation de l'exposition aux RF et la dosimétrie. Dans ce document, les co-auteurs détaillent les progrès réalisés dans ce domaine et pourquoi ils le considèrent comme une réussite scientifique.
IEEE Spectrum s'est entretenu par courrier électronique avec le professeur émérite Foster de l'Université de Pennsylvanie. Nous voulions en savoir plus sur les raisons pour lesquelles les études d'évaluation de l'exposition aux RF sont si réussies, ce qui rend la dosimétrie RF si difficile et pourquoi les préoccupations du public concernant la santé et les rayonnements sans fil ne semblent jamais disparaître.
Pour ceux qui ne connaissent pas la différence, quelle est la différence entre l’exposition et la dose ?

Kenneth Foster : Dans le contexte de la sécurité RF, l'exposition fait référence au champ extérieur au corps et la dose fait référence à l'énergie absorbée dans les tissus corporels. Les deux sont importantes pour de nombreuses applications, par exemple la recherche sur la sécurité médicale, la santé au travail et l'électronique grand public.
Pour une bonne synthèse des recherches sur les effets biologiques de la 5G, voir l'article de [Ken] Karipidis, qui n'a trouvé aucune preuve concluante que les champs RF de faible intensité supérieurs à 6 GHz, tels que ceux utilisés par les réseaux 5G, soient nocifs pour la santé humaine. » — Kenneth R. Foster, Université de Pennsylvanie
Foster : Mesurer les champs RF dans l'espace libre n'est pas un problème. Le véritable problème qui se pose dans certains cas est la grande variabilité de l'exposition aux RF. Par exemple, de nombreux scientifiques étudient les niveaux de champ RF dans l'environnement pour répondre aux préoccupations de santé publique. Compte tenu du grand nombre de sources RF dans l'environnement et de la décroissance rapide du champ RF de n'importe quelle source, ce n'est pas une tâche facile. Caractériser avec précision l'exposition individuelle aux champs RF est un véritable défi, du moins pour les quelques scientifiques qui tentent de le faire.

Lorsque vous et vos co-auteurs avez rédigé votre article de l'IJERPH, votre objectif était-il de souligner les succès et les défis dosimétriques des études d'évaluation de l'exposition ? Foster : Notre objectif est de souligner les progrès remarquables réalisés par la recherche sur l'évaluation de l'exposition au fil des ans, qui ont apporté beaucoup de clarté à l'étude des effets biologiques des champs de radiofréquence et ont conduit à des avancées majeures dans la technologie médicale.
Dans quelle mesure l’instrumentation dans ces domaines s’est-elle améliorée ? Pouvez-vous me dire quels outils étaient à votre disposition au début de votre carrière, par exemple, par rapport à ce qui est disponible aujourd’hui ? Comment les instruments améliorés contribuent-ils au succès des évaluations de l’exposition ?
Foster : Les instruments utilisés pour mesurer les champs RF dans la recherche en santé et sécurité deviennent de plus en plus petits et puissants. Qui aurait pensé il y a quelques décennies que les instruments de terrain commerciaux deviendraient suffisamment robustes pour être amenés sur le lieu de travail, capables de mesurer des champs RF suffisamment forts pour provoquer un risque professionnel, mais suffisamment sensibles pour mesurer des champs faibles provenant d'antennes distantes ? En même temps, déterminer le spectre précis d'un signal pour identifier sa source ?
Que se passe-t-il lorsque la technologie sans fil passe à de nouvelles bandes de fréquences, par exemple les ondes millimétriques et térahertz pour le cellulaire ou 6 GHz pour le Wi-Fi ?
Foster : Encore une fois, le problème est lié à la complexité de la situation d’exposition, et non à l’instrumentation. Par exemple, les stations de base cellulaires 5G à bande haute émettent plusieurs faisceaux qui se déplacent dans l’espace. Cela rend difficile la quantification de l’exposition des personnes à proximité des sites cellulaires pour vérifier que l’exposition est sûre (comme c’est presque toujours le cas).
« Personnellement, je suis davantage préoccupé par l'impact potentiel d'un temps d'écran excessif sur le développement de l'enfant et les questions de confidentialité. » – Kenneth R. Foster, Université de Pennsylvanie

Si l’évaluation de l’exposition est un problème résolu, qu’est-ce qui rend le saut vers une dosimétrie précise si difficile ? Qu’est-ce qui rend le premier tellement plus simple que le second ?
Foster : La dosimétrie est plus difficile que l'évaluation de l'exposition. Vous ne pouvez généralement pas insérer une sonde RF dans le corps de quelqu'un. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles vous pourriez avoir besoin de ces informations, comme dans les traitements d'hyperthermie pour le traitement du cancer, où les tissus doivent être chauffés à des niveaux précisément spécifiés. Si vous chauffez trop peu, il n'y a aucun bénéfice thérapeutique, trop et vous brûlerez le patient.
Pouvez-vous m'en dire plus sur la façon dont la dosimétrie est réalisée aujourd'hui ? Si vous ne pouvez pas insérer une sonde dans le corps de quelqu'un, quelle est la meilleure solution ?
Foster : Il est acceptable d'utiliser des compteurs RF à l'ancienne pour mesurer les champs dans l'air à diverses fins. C'est bien sûr le cas pour le travail de sécurité au travail, où vous devez mesurer les champs de radiofréquence qui se produisent sur le corps des travailleurs. Pour l'hyperthermie clinique, vous devrez peut-être encore enfiler des sondes thermiques sur les patients, mais la dosimétrie informatique a considérablement amélioré la précision de la mesure des doses thermiques et a conduit à des avancées technologiques importantes. Pour les études sur les effets biologiques des RF (par exemple, en utilisant des antennes placées sur des animaux), il est essentiel de savoir quelle quantité d'énergie RF est absorbée dans le corps et où elle va. Vous ne pouvez pas simplement agiter votre téléphone devant un animal comme source d'exposition (mais certains chercheurs le font). Pour certaines études majeures, comme la récente étude du National Toxicology Program sur l'exposition à vie à l'énergie RF chez les rats, il n'existe pas de véritable alternative à la dosimétrie informatique.
Pourquoi pensez-vous qu’il existe tant de préoccupations concernant les rayonnements sans fil que les gens mesurent les niveaux à la maison ?

Foster : La perception des risques est une affaire complexe. Les caractéristiques des rayonnements radio sont souvent source d'inquiétude. On ne peut pas les voir, il n'y a pas de lien direct entre l'exposition et les divers effets qui inquiètent certaines personnes, les gens ont tendance à confondre l'énergie des radiofréquences (non ionisantes, ce qui signifie que leurs photons sont trop faibles pour rompre les liaisons chimiques) avec les rayons X ionisants, etc. Les rayonnements (vraiment dangereux). Certains pensent qu'ils sont « trop sensibles » aux rayonnements sans fil, bien que les scientifiques n'aient pas été en mesure de démontrer cette sensibilité dans des études correctement aveuglées et contrôlées. Certaines personnes se sentent menacées par le nombre omniprésent d'antennes utilisées pour les communications sans fil. La littérature scientifique contient de nombreux rapports liés à la santé de qualité variable à travers lesquels on peut trouver une histoire effrayante. Certains scientifiques pensent qu'il pourrait effectivement y avoir un problème de santé (bien que l'agence de santé ait estimé qu'elle n'était pas très préoccupée mais ait déclaré que « davantage de recherches » étaient nécessaires). La liste est longue.

Les évaluations d'exposition jouent un rôle à cet égard. Les consommateurs peuvent acheter des détecteurs RF peu coûteux mais très sensibles et étudier les signaux RF dans leur environnement, qui sont nombreux. Certains de ces appareils « cliquent » lorsqu'ils mesurent les impulsions de radiofréquence provenant d'appareils tels que les points d'accès Wi-Fi, et ressembleront à un compteur Geiger dans un réacteur nucléaire pour le monde. effrayant. Certains compteurs RF sont également vendus pour la chasse aux fantômes, mais il s'agit d'une application différente.
Français L'année dernière, le British Medical Journal a publié un appel à suspendre les déploiements 5G jusqu'à ce que la sécurité de la technologie soit déterminée. Que pensez-vous de ces appels ? Pensez-vous qu'ils aideront à informer le segment du public préoccupé par les effets de l'exposition aux RF sur la santé, ou qu'ils provoqueront davantage de confusion ? Foster : Vous faites référence à un article d'opinion de [l'épidémiologiste John] Frank, et je suis en désaccord avec la plupart de ses éléments. La plupart des agences de santé qui ont examiné les données scientifiques ont simplement appelé à davantage de recherches, mais au moins une - le conseil de santé néerlandais - a appelé à un moratoire sur le déploiement de la 5G à haut débit jusqu'à ce que davantage de recherches sur la sécurité soient effectuées. Ces recommandations ne manqueront pas d'attirer l'attention du public (bien que HCN considère également qu'il est peu probable qu'il y ait des problèmes de santé).
Dans son article, Frank écrit : « Les résultats émergents des études en laboratoire suggèrent les effets biologiques destructeurs des champs électromagnétiques radiofréquences des RF-EMF. »

C'est là le problème : il existe des milliers d'études sur les effets biologiques des RF dans la littérature. Les critères d'évaluation, la pertinence pour la santé, la qualité des études et les niveaux d'exposition variaient considérablement. La plupart d'entre elles ont signalé un effet, quelle que soit la fréquence et le niveau d'exposition. Cependant, la plupart des études présentaient un risque important de biais (dosimétrie insuffisante, absence d'aveugle, échantillon réduit, etc.) et de nombreuses études étaient incohérentes avec d'autres. L'expression « points forts de la recherche émergente » n'a pas beaucoup de sens dans cette littérature obscure. Frank devrait s'appuyer sur un examen plus approfondi de la part des agences de santé. Celles-ci n'ont systématiquement pas réussi à trouver des preuves claires des effets néfastes des champs RF ambiants.
Frank s'est plaint de l'incohérence dans les discussions publiques sur la « 5G » - mais il a fait la même erreur en ne mentionnant pas les bandes de fréquences lorsqu'il faisait référence à la 5G. En fait, la 5G à bande basse et moyenne fonctionne à des fréquences proches des bandes cellulaires actuelles et ne semble pas présenter de nouveaux problèmes d'exposition. La 5G à bande haute fonctionne à des fréquences légèrement inférieures à la gamme mmWave, à partir de 30 GHz. Peu d'études ont été réalisées sur les effets biologiques dans cette gamme de fréquences, mais l'énergie pénètre à peine la peau, et les agences de santé n'ont pas soulevé d'inquiétudes quant à sa sécurité à des niveaux d'exposition courants.
Frank n'a pas précisé quelles recherches il voulait faire avant de déployer la « 5G », quoi qu'il veuille dire. La [FCC] exige que les titulaires de licence respectent ses limites d'exposition, qui sont similaires à celles de la plupart des autres pays. Il n'y a aucun précédent pour qu'une nouvelle technologie RF soit directement évaluée pour les effets des RF sur la santé avant son approbation, ce qui peut nécessiter une série interminable d'études. Si les restrictions de la FCC ne sont pas sûres, elles doivent être modifiées.

Pour une analyse détaillée des recherches sur les effets biologiques de la 5G, voir l'article de [Ken] Karipidis, qui conclut qu'« il n'existe aucune preuve concluante que les champs RF de faible intensité supérieurs à 6 GHz, tels que ceux utilisés par les réseaux 5G, soient nocifs pour la santé humaine. » L'analyse préconise également des recherches plus approfondies.
La littérature scientifique est mitigée, mais jusqu'à présent, les agences de santé n'ont trouvé aucune preuve claire de dangers pour la santé liés aux champs RF ambiants. Mais il est certain que la littérature scientifique sur les effets biologiques des ondes millimétriques est relativement petite, avec environ 100 études, et de qualité variable.
Le gouvernement gagne beaucoup d’argent en vendant du spectre pour les communications 5G et devrait en investir une partie dans la recherche en santé de haute qualité, en particulier dans la 5G à haut débit. Personnellement, je suis plus préoccupé par l’impact possible d’un temps d’écran trop long sur le développement de l’enfant et les questions de confidentialité.
Existe-t-il des méthodes améliorées pour le travail de dosimétrie ? Si oui, quels sont les exemples les plus intéressants ou les plus prometteurs ?

Foster : L'avancée la plus importante est probablement la dosimétrie computationnelle avec l'introduction de méthodes de domaine temporel à différences finies (FDTD) et de modèles numériques du corps basés sur des images médicales à haute résolution. Cela permet un calcul très précis de l'absorption par le corps de l'énergie RF provenant de n'importe quelle source. La dosimétrie computationnelle a donné une nouvelle vie aux thérapies médicales établies, telles que l'hyperthermie utilisée pour traiter le cancer, et a conduit au développement de systèmes d'imagerie IRM améliorés et de nombreuses autres technologies médicales.
Michael Koziol est rédacteur associé chez IEEE Spectrum, couvrant tous les domaines des télécommunications. Il est diplômé de l'Université de Seattle avec une licence en anglais et en physique et une maîtrise en journalisme scientifique de l'Université de New York.
En 1992, Asad M. Madni a pris la tête de BEI Sensors and Controls, supervisant une gamme de produits comprenant une variété de capteurs et d'équipements de navigation inertielle, mais ayant une clientèle plus restreinte, principalement les industries de l'aérospatiale et de l'électronique de défense.

La guerre froide a pris fin et l'industrie de défense américaine s'est effondrée. Et les affaires ne se redresseront pas de sitôt. BEI devait rapidement identifier et attirer de nouveaux clients.
L'acquisition de ces clients nécessite d'abandonner les systèmes de capteurs inertiels mécaniques de l'entreprise au profit d'une nouvelle technologie à quartz non éprouvée, de miniaturiser les capteurs à quartz et de convertir un fabricant qui produit des dizaines de milliers de capteurs coûteux par an en un fabricant du capteur produisant des millions de plus à moindre coût.
Madni a travaillé dur pour que cela se produise et a obtenu plus de succès que quiconque aurait pu imaginer pour le GyroChip. Ce capteur de mesure inertielle peu coûteux est le premier du genre à être intégré dans une voiture, permettant aux systèmes de contrôle électronique de la stabilité (ESC) de détecter le patinage et d'actionner les freins pour éviter les retournements. Comme les ESC ont été installés dans toutes les nouvelles voitures au cours de la période de cinq ans de 2011 à 2015, ces systèmes ont sauvé 7 000 vies aux États-Unis seulement, selon la National Highway Traffic Safety Administration.
L'équipement continue d'être au cœur d'innombrables avions commerciaux et privés, ainsi que des systèmes de contrôle de stabilité des systèmes de guidage de missiles américains. Il a même voyagé vers Mars dans le cadre du rover Pathfinder Sojourner.
Fonction actuelle : Professeur adjoint distingué à l'UCLA ; Président, PDG et directeur technique à la retraite de BEI Technologies

Éducation : 1968, RCA College ; BS, 1969 et 1972, MS, UCLA, tous deux en génie électrique ; Ph.D., California Coast University, 1987
Héros : En général, mon père m'a appris à apprendre, à être humain et le sens de l'amour, de la compassion et de l'empathie ; en art, Michel-Ange ; en science, Albert Einstein ; en ingénierie, Claude Shannon
Musique préférée : Dans la musique occidentale, les Beatles, les Rolling Stones, Elvis ; dans la musique orientale, les Ghazals
Membres de l'organisation : IEEE Life Fellow ; Académie nationale d'ingénierie des États-Unis ; Académie royale d'ingénierie du Royaume-Uni ; Académie canadienne d'ingénierie
Prix ​​le plus significatif : Médaille d'honneur de l'IEEE : « Contributions pionnières au développement et à la commercialisation de technologies de détection et de systèmes innovantes, et leadership exceptionnel en recherche » ; Ancien élève de l'année 2004 de l'UCLA
Madni a reçu la médaille d'honneur IEEE 2022 pour avoir été le pionnier de GyroChip, entre autres contributions au développement technologique et au leadership en recherche.
L'ingénierie n'était pas le premier choix de carrière de Madni. Il voulait être un bon artiste-peintre. Mais la situation financière de sa famille à Mumbai, en Inde (alors Mumbai) dans les années 1950 et 1960 l'a orienté vers l'ingénierie, en particulier l'électronique, grâce à son intérêt pour les dernières innovations incarnées dans les radios à transistors de poche. En 1966, il a déménagé aux États-Unis pour étudier l'électronique au RCA College de New York, créé au début des années 1900 pour former des opérateurs et des techniciens sans fil.
« Je veux être un ingénieur capable d'inventer des choses », a déclaré Madeney, « et de réaliser des projets qui auront un impact sur l'humanité. Car si je n'y parviens pas, j'ai l'impression que ma carrière sera vouée à l'échec. »

Madni est entré à l'UCLA en 1969 avec un baccalauréat en génie électrique après deux ans dans le programme de technologie électronique au RCA College. Il a ensuite poursuivi une maîtrise et un doctorat, en utilisant le traitement du signal numérique et la réflectométrie du domaine fréquentiel pour analyser les systèmes de télécommunication pour ses recherches de thèse. Au cours de ses études, il a également travaillé comme chargé de cours à la Pacific State University, a travaillé dans la gestion des stocks chez le détaillant de Beverly Hills David Orgell et comme ingénieur concevant des périphériques informatiques chez Pertec.
Puis, en 1975, fraîchement fiancé et sur l'insistance d'un ancien camarade de classe, il postule pour un emploi au département micro-ondes de Systron Donner.
Madni a commencé à concevoir le premier analyseur de spectre au monde avec stockage numérique chez Systron Donner. Il n'avait jamais utilisé d'analyseur de spectre auparavant - ils étaient très chers à l'époque - mais il connaissait suffisamment bien la théorie pour se convaincre d'accepter le poste. Il a ensuite passé six mois à tester l'instrument, acquérant une expérience pratique avant de tenter de le reconcevoir.
Le projet a duré deux ans et, selon Madni, a abouti à trois brevets importants, marquant le début de son « ascension vers des choses plus grandes et meilleures ». Cela lui a également appris à apprécier la différence entre « ce que signifie avoir des connaissances théoriques et commercialiser une technologie qui peut aider les autres », a-t-il déclaré.

Nous pouvons également personnaliser les composants passifs RF selon vos besoins. Accédez à la page de personnalisation pour fournir les spécifications souhaitées.
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Emali :
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