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Os principais especialistas em dosimetria de RF analisam a dor do 5G e a diferença entre exposição e dose

Kenneth R. Foster tem décadas de experiência no estudo da radiação de radiofrequência (RF) e seus efeitos em sistemas biológicos. Agora, ele é coautor de uma nova pesquisa sobre o tópico com outros dois pesquisadores, Marvin Ziskin e Quirino Balzano. Coletivamente, os três (todos bolsistas titulares do IEEE) têm mais de um século de experiência no assunto.
A pesquisa, publicada no International Journal of Environmental Research and Public Health em fevereiro, analisou os últimos 75 anos de pesquisa sobre avaliação de exposição à RF e dosimetria. Nela, os coautores detalham o quanto o campo avançou e por que o consideram uma história de sucesso científico.
O IEEE Spectrum falou por e-mail com o professor emérito Foster, da Universidade da Pensilvânia. Queríamos saber mais sobre por que os estudos de avaliação de exposição à RF são tão bem-sucedidos, o que torna a dosimetria de RF tão difícil e por que as preocupações públicas sobre saúde e radiação sem fio parecem nunca desaparecer.
Para quem não conhece a diferença, qual é a diferença entre exposição e dose?

Kenneth Foster: No contexto da segurança de RF, exposição se refere ao campo externo ao corpo, e dose se refere à energia absorvida pelo tecido corporal. Ambas são importantes para muitas aplicações - por exemplo, pesquisas médicas, de saúde ocupacional e de segurança de eletrônicos de consumo.
Para uma boa revisão da pesquisa sobre os efeitos biológicos do 5G, veja o artigo de [Ken] Karipidis, que não encontrou 'nenhuma evidência conclusiva de que campos de RF de baixo nível acima de 6 GHz, como os usados ​​pelas redes 5G, sejam prejudiciais à saúde humana'. "" — Kenneth R. Foster, Universidade da Pensilvânia
Foster: Medir campos de RF no espaço livre não é um problema. O problema real que surge em alguns casos é a alta variabilidade da exposição à RF. Por exemplo, muitos cientistas estão investigando os níveis de campos de RF no ambiente para abordar preocupações de saúde pública. Considerando o grande número de fontes de RF no ambiente e a rápida queda do campo de RF de qualquer fonte, esta não é uma tarefa fácil. Caracterizar com precisão a exposição individual aos campos de RF é um verdadeiro desafio, pelo menos para os poucos cientistas que tentam fazê-lo.

Quando você e seus coautores escreveram seu artigo no IJERPH, seu objetivo era destacar os sucessos e os desafios dosimétricos dos estudos de avaliação de exposição? Foster: Nosso objetivo é destacar o progresso notável que a pesquisa de avaliação de exposição fez ao longo dos anos, o que adicionou muita clareza ao estudo dos efeitos biológicos dos campos de radiofrequência e impulsionou grandes avanços na tecnologia médica.
O quanto a instrumentação nessas áreas melhorou? Você pode me dizer quais ferramentas estavam disponíveis para você no início de sua carreira, por exemplo, em comparação com o que está disponível hoje? Como instrumentos aprimorados contribuem para o sucesso das avaliações de exposição?
Foster: Os instrumentos usados ​​para medir campos de RF em pesquisas de saúde e segurança estão ficando menores e mais potentes. Quem imaginaria algumas décadas atrás que instrumentos de campo comerciais se tornariam robustos o suficiente para serem levados ao local de trabalho, capazes de medir campos de RF fortes o suficiente para causar um risco ocupacional, mas sensíveis o suficiente para medir campos fracos de antenas distantes? Ao mesmo tempo, determinar o espectro preciso de um sinal para identificar sua fonte?
O que acontece quando a tecnologia sem fio avança para novas faixas de frequência — por exemplo, ondas milimétricas e terahertz para celulares, ou 6 GHz para Wi-Fi?
Foster: Novamente, o problema tem a ver com a complexidade da situação de exposição, não com a instrumentação. Por exemplo, estações base de celular 5G de banda alta emitem múltiplos feixes que se movem pelo espaço. Isso dificulta quantificar a exposição de pessoas perto de estações de celular para verificar se a exposição é segura (como quase sempre é).
“Pessoalmente, estou mais preocupado com o possível impacto do tempo excessivo de tela no desenvolvimento infantil e nas questões de privacidade.” – Kenneth R. Foster, Universidade da Pensilvânia

Se a avaliação da exposição é um problema resolvido, o que torna o salto na dosimetria precisa tão difícil? O que torna o primeiro muito mais simples do que o último?
Foster: A dosimetria é mais desafiadora do que a avaliação da exposição. Geralmente, não é possível inserir uma sonda de RF no corpo de alguém. Há muitos motivos pelos quais você pode precisar dessas informações, como em tratamentos de hipertermia para tratamento de câncer, em que o tecido deve ser aquecido a níveis precisamente especificados. Aqueça muito pouco e não haverá benefício terapêutico; aqueça demais e você queimará o paciente.
Você pode me contar mais sobre como a dosimetria é feita hoje em dia? Se você não pode inserir uma sonda no corpo de alguém, qual é a melhor opção?
Foster: Não há problema em usar medidores de RF antigos para medir campos no ar para uma variedade de propósitos. Este é, obviamente, o caso do trabalho de segurança ocupacional, onde você precisa medir os campos de radiofrequência que ocorrem nos corpos dos trabalhadores. Para hipertermia clínica, você ainda pode precisar conectar os pacientes com sondas térmicas, mas a dosimetria computacional melhorou muito a precisão da medição de doses térmicas e levou a avanços importantes na tecnologia. Para estudos de efeitos biológicos de RF (por exemplo, usando antenas colocadas em animais), é fundamental saber quanta energia de RF é absorvida no corpo e para onde ela vai. Você não pode simplesmente acenar seu telefone na frente de um animal como fonte de exposição (mas alguns pesquisadores o fazem). Para alguns estudos importantes, como o recente estudo do Programa Nacional de Toxicologia sobre exposição ao longo da vida à energia de RF em ratos, não há alternativa real à dosimetria computadorizada.
Por que você acha que há tantas preocupações constantes sobre a radiação sem fio que as pessoas medem os níveis em casa?

Foster: A percepção de risco é um negócio complexo. As características da radiação de rádio são frequentemente motivo de preocupação. Você não pode vê-la, não há uma ligação direta entre a exposição e os vários efeitos com os quais algumas pessoas se preocupam, as pessoas tendem a confundir energia de radiofrequência (não ionizante, o que significa que seus fótons são muito fracos para quebrar ligações químicas) com raios X ionizantes, etc. Radiação (muito perigosa). Alguns acreditam que são "excessivamente sensíveis" à radiação sem fio, embora os cientistas não tenham conseguido demonstrar essa sensibilidade em estudos devidamente cegos e controlados. Algumas pessoas se sentem ameaçadas pelo número onipresente de antenas usadas para comunicações sem fio. A literatura científica contém muitos relatórios relacionados à saúde de qualidade variável, nos quais se pode encontrar uma história assustadora. Alguns cientistas acreditam que pode realmente haver um problema de saúde (embora a agência de saúde tenha descoberto que eles tinham pouca preocupação, mas disse que "mais pesquisas" eram necessárias). A lista continua.

As avaliações de exposição desempenham um papel nisso. Os consumidores podem comprar detectores de RF baratos, mas muito sensíveis, e investigar sinais de RF em seu ambiente, dos quais há muitos. Alguns desses dispositivos "fazem um clique" ao medir pulsos de radiofrequência de dispositivos como pontos de acesso Wi-Fi, e soarão como um contador Geiger em um reator nuclear para o mundo. Assustador. Alguns medidores de RF também são vendidos para caça-fantasmas, mas esta é uma aplicação diferente.
No ano passado, o British Medical Journal publicou um apelo para interromper as implantações de 5G até que a segurança da tecnologia fosse determinada. O que você acha desses apelos? Você acha que eles ajudarão a informar o segmento do público preocupado com os efeitos da exposição à RF na saúde ou causarão mais confusão? Foster: Você está se referindo a um artigo de opinião do [epidemiologista John] Frank, e eu discordo da maior parte dele. A maioria das agências de saúde que revisaram a ciência simplesmente pediram mais pesquisas, mas pelo menos uma — o conselho de saúde holandês — pediu uma moratória na implementação do 5G de banda alta até que mais pesquisas de segurança sejam feitas. Essas recomendações certamente atrairão a atenção do público (embora a HCN também considere improvável que haja qualquer problema de saúde).
Em seu artigo, Frank escreve: "Os pontos fortes emergentes dos estudos de laboratório sugerem os efeitos biológicos destrutivos dos [campos eletromagnéticos de radiofrequência] RF-EMF."

Esse é o problema: existem milhares de estudos sobre os efeitos biológicos de RF na literatura. Os desfechos, a relevância para a saúde, a qualidade dos estudos e os níveis de exposição variaram amplamente. A maioria relatou algum tipo de efeito, em todas as frequências e em todos os níveis de exposição. No entanto, a maioria dos estudos apresentou risco significativo de viés (dosimetria insuficiente, falta de cegamento, tamanho amostral pequeno, etc.) e muitos estudos eram inconsistentes entre si. "Pontos fortes da pesquisa emergente" não fazem muito sentido para esta literatura obscura. Frank deveria confiar em um escrutínio mais rigoroso das agências de saúde. Estas têm falhado consistentemente em encontrar evidências claras de efeitos adversos dos campos de RF ambientais.
Frank reclamou da inconsistência em discutir publicamente o "5G" — mas ele cometeu o mesmo erro ao não mencionar as faixas de frequência ao se referir ao 5G. De fato, o 5G de banda baixa e média opera em frequências próximas às bandas celulares atuais e não parece apresentar novos problemas de exposição. O 5G de banda alta opera em frequências ligeiramente abaixo da faixa de ondas milimétricas, começando em 30 GHz. Poucos estudos foram feitos sobre os efeitos biológicos nessa faixa de frequência, mas a energia mal penetra na pele, e as agências de saúde não levantaram preocupações sobre sua segurança em níveis comuns de exposição.
Frank não especificou qual pesquisa ele queria fazer antes de lançar o "5G", seja lá o que for que ele quis dizer. A [FCC] exige que os licenciados cumpram seus limites de exposição, que são semelhantes aos da maioria dos outros países. Não há precedentes para uma nova tecnologia de RF ser avaliada diretamente quanto aos efeitos da RF na saúde antes da aprovação, o que pode exigir uma série interminável de estudos. Se as restrições da FCC não forem seguras, elas devem ser alteradas.

Para uma revisão detalhada da pesquisa sobre os efeitos biológicos do 5G, consulte o artigo de [Ken] Karipidis, que concluiu que "não há evidências conclusivas de que campos de RF de baixa intensidade acima de 6 GHz, como os utilizados pelas redes 5G, sejam prejudiciais à saúde humana". A revisão também solicitou mais pesquisas.
A literatura científica é mista, mas até o momento, as agências de saúde não encontraram nenhuma evidência clara de riscos à saúde causados ​​por campos de RF ambientais. Mas, com certeza, a literatura científica sobre os efeitos biológicos das ondas milimétricas é relativamente pequena, com cerca de 100 estudos, e de qualidade variável.
O governo ganha muito dinheiro vendendo espectro para comunicações 5G e deveria investir parte dele em pesquisas de saúde de alta qualidade, especialmente 5G de banda alta. Pessoalmente, estou mais preocupado com o possível impacto do tempo excessivo de tela no desenvolvimento infantil e em questões de privacidade.
Existem métodos aprimorados para o trabalho de dosimetria? Se sim, quais são os exemplos mais interessantes ou promissores?

Foster: Provavelmente, o principal avanço está na dosimetria computacional, com a introdução de métodos de domínio de tempo de diferença finita (FDTD) e modelos numéricos do corpo baseados em imagens médicas de alta resolução. Isso permite um cálculo muito preciso da absorção de energia de RF pelo corpo de qualquer fonte. A dosimetria computacional deu nova vida a terapias médicas estabelecidas, como a hipertermia usada para tratar câncer, e levou ao desenvolvimento de sistemas aprimorados de imagens de ressonância magnética e muitas outras tecnologias médicas.
Michael Koziol é editor associado do IEEE Spectrum, cobrindo todas as áreas de telecomunicações. Ele se formou na Universidade de Seattle com bacharelado em inglês e física e mestrado em jornalismo científico pela Universidade de Nova York.
Em 1992, Asad M. Madni assumiu o comando da BEI Sensors and Controls, supervisionando uma linha de produtos que incluía uma variedade de sensores e equipamentos de navegação inercial, mas tinha uma base de clientes menor, principalmente as indústrias aeroespacial e de eletrônicos de defesa.

A Guerra Fria terminou e a indústria de defesa dos EUA entrou em colapso. E os negócios não se recuperarão tão cedo. O BEI precisava identificar e atrair novos clientes rapidamente.
Para conquistar esses clientes, é preciso abandonar os sistemas de sensores inerciais mecânicos da empresa em favor de uma nova tecnologia de quartzo não comprovada, miniaturizar os sensores de quartzo e converter um fabricante que produz dezenas de milhares de sensores caros por ano para produzir milhões a mais de forma mais barata. fabricante do sensor.
Madni se esforçou muito para que isso acontecesse e obteve mais sucesso do que qualquer um poderia imaginar para o GyroChip. Este sensor de medição inercial de baixo custo é o primeiro do tipo a ser integrado a um carro, permitindo que sistemas de controle eletrônico de estabilidade (ESC) detectem derrapagens e operem os freios para evitar capotamentos. Como os ESCs foram instalados em todos os carros novos durante o período de cinco anos de 2011 a 2015, esses sistemas salvaram 7.000 vidas somente nos Estados Unidos, de acordo com a Administração Nacional de Segurança no Tráfego Rodoviário.
O equipamento continua sendo o coração de inúmeras aeronaves comerciais e privadas, bem como de sistemas de controle de estabilidade para sistemas de orientação de mísseis dos EUA. Ele até viajou para Marte como parte do rover Pathfinder Sojourner.
Cargo atual: Professor Adjunto Distinto na UCLA; Presidente aposentado, CEO e CTO da BEI Technologies

Educação: 1968, RCA College; BS, 1969 e 1972, MS, UCLA, ambos em Engenharia Elétrica; Ph.D., California Coast University, 1987
Heróis: Em geral, meu pai me ensinou como aprender, como ser humano e o significado do amor, da compaixão e da empatia; na arte, Michelangelo; na ciência, Albert Einstein; na engenharia, Claude Shannon
Música favorita: Na música ocidental, Beatles, Rolling Stones, Elvis; na música oriental, Ghazals
Membros da organização: IEEE Life Fellow; Academia Nacional de Engenharia dos EUA; Academia Real de Engenharia do Reino Unido; Academia Canadense de Engenharia
Prêmio mais significativo: Medalha de Honra do IEEE: "Contribuições pioneiras para o desenvolvimento e a comercialização de tecnologias inovadoras de sensores e sistemas, e liderança excepcional em pesquisa"; Ex-aluno do Ano da UCLA de 2004
Madni recebeu a Medalha de Honra do IEEE de 2022 por ser pioneiro no GyroChip, entre outras contribuições em desenvolvimento de tecnologia e liderança em pesquisa.
Engenharia não foi a primeira escolha de carreira de Madni. Ele queria ser um bom artista e pintor. Mas a situação financeira de sua família em Mumbai, Índia (na época Mumbai), nas décadas de 1950 e 1960, o levou à engenharia, especialmente à eletrônica, graças ao seu interesse nas últimas inovações incorporadas aos rádios transistorizados de bolso. Em 1966, ele se mudou para os Estados Unidos para estudar eletrônica no RCA College, na cidade de Nova York, que foi criado no início dos anos 1900 para treinar operadores e técnicos de rádio.
"Quero ser uma engenheira capaz de inventar coisas", disse Madeney, "e fazer coisas que, em última análise, impactarão os humanos. Porque, se eu não conseguir impactar os humanos, sinto que minha carreira não será realizada."

Madni entrou na UCLA em 1969 com um diploma de bacharel em engenharia elétrica, após dois anos no programa de Tecnologia Eletrônica do RCA College. Ele continuou seus estudos para fazer mestrado e doutorado, usando processamento digital de sinais e reflectometria no domínio da frequência para analisar sistemas de telecomunicações para sua pesquisa de tese. Durante seus estudos, ele também trabalhou como professor na Pacific State University, trabalhou em gestão de estoque na varejista David Orgell, em Beverly Hills, e como engenheiro projetando periféricos de computador na Pertec.
Então, em 1975, recém-noivo e por insistência de um antigo colega de classe, ele se candidatou a um emprego no departamento de micro-ondas da Systron Donner.
Madni começou a projetar o primeiro analisador de espectro do mundo com armazenamento digital na Systron Donner. Ele nunca tinha usado um analisador de espectro antes — eles eram muito caros na época —, mas conhecia a teoria bem o suficiente para se convencer a aceitar o trabalho. Ele então passou seis meses testando, ganhando experiência prática com o instrumento antes de tentar redesenhá-lo.
O projeto levou dois anos e, de acordo com Madni, resultou em três patentes importantes, dando início à sua "escalada para coisas maiores e melhores". Também lhe ensinou a apreciar a diferença entre "o que significa ter conhecimento teórico e comercializar tecnologia que pode ajudar os outros", disse ele.

Também podemos personalizar os componentes passivos de RF de acordo com suas necessidades. Você pode acessar a página de personalização para fornecer as especificações necessárias.
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