5G無線通信と健康への影響-6～100GHzに関する利用可能な研究に基づく実際的なレビュー

ミルティル・シムコー、マッツ-オロフ・マッツソン

元記事はこちら。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/labs/pmc/articles/PMC6765906/

概　要

第5世代（5G）無線通信の導入により、高周波を利用した基地局などが増加する。問題は、そのような高周波（このレビューでは、6-100 GHz、ミリ波、MMW）が健康に影響を与える可能性があるかどうかである。このレビューでは、in vivo または in vitro の調査を実施した関連する 94 件の論文を分析した。各研究は、研究の種類（in vivo、in vitro）、生物学的材料（種、細胞タイプなど）、生物学的エンドポイント、曝露（周波数、曝露時間、電力密度）、結果、および特定の品質基準について特徴づけされた。in vivo 試験の 80% が暴露に対する反応を示し、in vitro 試験の 58% が影響を示した。この反応は、調査したすべての生物学的エンドポイントに影響を与えた。出力密度、曝露期間、または周波数と曝露の影響との間には一貫した関係は見られなかった。利用可能な研究は、意味のある安全性評価、あるいは非熱的影響に関する質問に対して、適切かつ十分な情報を提供していない。皮膚や目などの小さな表面での局所的な熱の発生や、環境への影響に関する研究が必要である。我々の品質分析によれば、今後の研究が安全性評価に有用であるためには、設計と実装を大幅に改善する必要がある。

キーワード：高周波電磁界，MMW，in vivo，in vitro

1. はじめに

ここ数十年、情報通信技術（ICT）に分類される技術は、電磁界（EMF）を利用した携帯電話（MP）やWi-Fiなどの無線通信を含む、他に類を見ない発展を遂げてきた。第1世代の携帯電話は、1980年代後半に一部の国で個人の私用客向けに発売された。その後、第2世代（2G）、第3世代（3G）、第4世代（4G、LTE）と社会への浸透率が飛躍的に高まり、現在では地球上の住民の数を上回る端末が存在しているほどである。また、Wi-Fiなどの無線データ通信もユビキタス化し、全世界で利用できるようになりました。現在、私たちは次世代のモバイルネットワークである5Gの導入を開始しようとしています。重要なことは、5Gは新しい技術ではなく、すでにあるG1～G4の技術を進化させたものであるということです。

今後、5Gのモバイルネットワークが導入されれば、モバイルブロードバンドの速度が大幅に向上し、モバイルデータの利用がますます拡大することが確実となります。これは、より高い周波数帯を追加で使用することで可能となります。5Gは、仮想現実から自律走行車、産業用インターネット、スマートシティに至るまで、通信の交差点となることを意図しています。また、5Gは機械と機械が通信する（M2M通信）IoT（Internet of Things）の基盤技術として考えられている。同時に、人間や環境の電磁界（EMF）曝露の変化も予想される（例えば、[1,2]を参照）。

5Gネットワークは、いくつかの異なる周波数帯（表1）内で動作しますが、そのうち低周波は5Gネットワークの第一段階として提案されています。これらの周波数のいくつか（主に1 GHz以下の超高周波、UHF）は、実際に以前の世代の移動通信で使用されていたか、現在も使用されています。さらに、より高い無線周波数（RF）も、技術進化の後期に使用されることが予定されています。UHF帯をはるかに超える、センチメートル（3〜30GHz）またはミリメートル（30〜300GHz、ミリ波、MMW）の波長を持つ新しい帯域である。後者の帯域は、従来からレーダーやマイクロ波回線に使用されている。

表1
表1
5Gの周波数帯の細分化。
電磁スペクトルの高周波部分で動作する無線通信機器の導入は、健康への懸念に焦点を当てた相当量の研究を集めています。

これらの研究には、ヒトを対象とした研究（疫学研究および実験研究）、動物を対象とした研究、in vitro システムを対象とした研究が含まれる。このような研究の要約と結論は、関連する専門家を含む国内および国際的な委員会によって定期的に発表されている（例えば、[3,4,5]を参照）。これらの機関や委員会からの結論は、低レベルのRF曝露は症状を引き起こさないが（「電磁場に起因する特発性環境不耐性」、IEI-EMF）、「ノセボ」効果（否定的結果の期待）が手近にある可能性があるというものである。RFへの曝露が癌を引き起こす可能性を示唆する研究もあり、国際癌研究機関はRF EMFを「ヒトに対する発癌性の可能性」（Group 2B）と分類している[3]。IARCの定期的に活動している諮問グループの最近の勧告では、「モノグラフの評価が発がん性に関連する科学的証拠の現状を反映していることを確実にするために」、このグループは高周波曝露（とりわけ）を「高い優先度で」再評価するよう勧告している[6]。さらに、いくつかの研究グループが、そのようなレベルのRF曝露後に発がん性に関連しない所見を発表しているにもかかわらず、他の健康パラメータへの影響が曝露ガイドラインレベルを下回る曝露レベルで発生するという科学的な裏付けはない（[4,5]を参照）。この技術開発の環境的側面は、あまり調査されていない。

MMW帯の周波数は、レーダーなどのアプリケーションや医療用途に使用されている。レーダーへの職業的な被曝については、いくつかの疫学的研究で調査されており、全体的な結論としては、被曝した職員にとって健康上の危険はないとしている[7]。これは、すべての実用的な目的のための曝露がガイドラインレベル以下であり、したがって組織加熱を引き起こさないことによる。しかし、被ばくした労働者の発がんリスクの可能性については、さらなる研究が必要であると考えられている。MMWの医療利用については、最近になって見直されている[8,9]が、作用機序は不明であるが、特定の治療用途への可能性を示唆している。

5G ネットワークとそれに関連する IoT は，現状と比較して無線機器の数を大幅に増やし，高密度のインフラを必要とする。そのため、地理的なエリアごとにはるかに高いモバイルデータ量が創出される予定です。その結果、周波数が高くなると通信距離が短くなるため、より高いネットワーク密度を構築する必要があります。そこで問題になるのが、高い周波数を使うことで健康に影響が出るかどうかということです。

ICNIRP [10]やIEEE [11]のガイドラインの勧告に基づき、ほとんどの国で一般市民と職業人の両方に対する被ばく限度値が用意され、WHOによって推奨されています。これらの限度値は、かなりの安全係数が含まれており、曝露によって生物材料に熱損傷が生じないように設定されている（熱影響）。従って、10GHz～300GHzでは10W/m2を基本制限値（熱影響なし）とし、400MHz～2GHz（2～10W/m2）、>2GHz（10W/m2）を参考値として推奨されている。なお、現在のICNIRPガイドライン[10]は現在改訂中であり、近い将来、新バージョンが期待されるところである。また、ICNIRPは2種類の勧告を提示している。(1) 被ばくによる生物学的影響が証明されたことに基づく基本的な制限値と、(2) 物理量測定との比較のために与えられる参照レベルである。ICNIRPのガイドラインでは、10GHz以上の基準値はなく、基本的な制限値のみが考慮されています。これは、この周波数では透過深度が非常に小さいため、表面加熱のみが発生することによる。したがって、より大きな体積を考慮した比吸収率（SAR）値の計算を行うことは合理的ではありません。

SARは物質における電磁場の吸収を示す指標であり、質量/体積あたりの電力（W/kg）で表される。電磁場の浸透深度は放射線の波長と物質の種類に依存する。MMWの浸透深度は非常に浅いため、体積ではなく、露出した表面積を考慮する。従って、MMWの適切な被ばく指標は、電力密度、面積あたりの電力（W/m2）である。

もちろん、5Gネットワークへの実際の被ばくを予測するのは時期尚早です。しかし、5Gで計画されているアンテナは、受信デバイスに直接アライメントされた狭いアンテナビームを持つことになります[12]。このため、現在の被ばく状況に比べて環境被ばくが大幅に低減される可能性があります。しかし、非常に多くの5Gネットワークコンポーネントが追加されることで、環境中の総電磁波曝露量が増加し、より高い周波数への曝露が健康への悪影響につながる可能性も議論されている。

そこで、より高い周波数帯（このレビューでは6～100 GHzとするが、より低い周波数はすでに存在する無線通信ネットワークで使用されているため、広範囲に調査されている）への曝露による生体構造および健康への影響について、これまでに何がわかっているかという疑問が生じる。いわゆる「非熱的」効果（熱効果の閾値以下で発生する効果）が発生し、それが健康影響につながる可能性はあるか？5G技術に関連する周波数を用いた健康指向の関連研究はあるか？一般住民への曝露のリスク評価の改善に大きく貢献できる関連研究はあるか？これらの質問に対する回答は、大きな可能性を秘めた技術を迅速かつ安全に導入するために必要なものである。

2. 2.材料と方法

このレビューは、6GHzから100GHzまでの周波数を被ばく源として使用した科学的研究を考慮に入れています。レビューでは、公開文献の分野で利用可能なデータ、2018年末までに英語で書かれた論文（PubMedデータベース：www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed）、EMF-Portal（www.emf-portal.org）、およびICNIRP、SCENIHR、WHO、IARC、IEEEなどの文書などの関連文献）に基づいています）。また、必要に応じて、上記データベースに含まれない情報源（学会抄録、抄録集、雑誌のアーカイブ）からも、より詳細な調査を実施した。得られた研究は、技術的・科学的データを精査し、補足表 S1 に示した。

実用的なアプローチとして、著者自身が統計解析に基づき「効果・反応」として結果を報告し、p値＜0.05の場合は「反応」と解釈した。

次に、生物医学的・物理学的な観点から、研究の質に関する必要な基準を定義した（[13]を参照）。研究結果は、Simkóら[14]が行った相関アプローチに従って、研究の質との相関を（可能であれば）分析した。研究は、実験デザインと実施に関する最小限の基準を参照して分析された。以下の基準が考慮された：実験は適切な偽被曝/被曝コントロール、温度コントロール、陽性コントロールの存在下で行われたか、サンプルは盲検化されているか、包括的な線量測定が提示されているか。

この研究は、選択されたすべての研究の説明、その曝露条件、周波数範囲（6 GHz～100 GHz）、線量レベルなど、および生物学的結果を網羅する記述的部分に分けられ、マスターテーブル（表S1）に示されている。総説は考慮しなかった。さらに、研究成果を周波数領域、電力密度、被ばく時間ごとに分析し、考察した。適切な場合には、SCHEER[15]の基準に従って、被ばくによるリスクに関する証拠に基づく解釈の部分を含める。

3. 結果

以下では、6GHzから100GHzまでの周波数（すべての周波数でMMWという用語を使用）についての健康関連の発表科学論文を詳細に説明する。なお、この周波数帯の無線通信を扱った疫学研究は存在しないため、このレビューでは、in vivoおよびin vitroで行われた研究を対象とします。

高周波電磁界の熱生物学的影響は、SAR値がある限界値、すなわち4W/kg（一般人曝露限度：SAR 0.08W/kg）を超えたときに発生し、1℃の組織加熱を引き起こす。しかし、文献上では、SAR値4W/kg以下の生体影響も記述されています。このような影響は、温熱によるものではないと考えられるため、非熱的影響と呼ばれている。今回のレビューでは、個々の研究において、著者は熱的影響を「影響なし」と解釈しているものがある。それらの研究やMW曝露による反応・効果のない研究は、本解析では「反応・効果なし」とした。

3.1. 選択したパラメータのグループ化　

解析のため、アクセス可能なデータベース（in vivo および in vitro）から 94 件の論文を同定し、選択した [16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45, 46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109]. なお、1つの論文で複数の物理的・生物的条件を調査している著者もいるため、個々の試験の総数は論文数よりも多くなっています。

様々な生物学的エンドポイントが同定されており、それらは適切な場合には「反応」または「影響」と呼ばれる。これらのエンドポイントのリストは比較的長いので、詳細には言及せず、グループごとにまとめている。生理的、神経学的、組織学的変化、あるいは in vitro 試験における遺伝子またはタンパク質の発現、細胞毒性作用、遺伝毒性変化、さらに温度関連反応。

詳細な分析のために、研究で考慮されたすべてのパラメータを含む「マスターテーブル」（表S1）を作成した。この表には、周波数、in vivo または in vitro 試験（後者は初代細胞と細胞株を区別する）、出力密度、曝露期間、生物学的エンドポイント、および反応に関する情報が含まれている。一部の研究では、個々のパラメータに関する情報が不足している。例えば、ある出版物は周波数について情報がないため、完全に除外しなければならなかった。9 件の研究ではパワー密度のデータがなく、7 件の研究ではパワー密度の代わりに SAR の計算値が提供されていた。10 件の研究では、暴露時間が示されていない。

45 件の in vivo 試験は、主に哺乳類（マウス、ラット、ウサギ）で実施され、ヒトは少数であった。一部の研究では、細菌、真菌、その他の生物も実験に使用されている。in vivo 試験のうち 80% で曝露関連反応が認められた。

53 件の in vitro 研究では、初代細胞（n = 24）または細胞株（n = 29）が使用され、初代細胞研究の約 70％、細胞株研究の約 40％で暴露関連反応が見られた（表 2）。

表2
表2
総出版数検討の概要
同定されたすべての研究は、頻度の関数として分析された。この目的のために、結果を分析し説明するための周波数領域（グループ）が作成された（図1）。30～60GHzの周波数グループは、10GHz刻みでグループ化されました（30まで、30.1～40、40.1～50、50.1～60GHz）。60～65 GHz は、他のグループと比較して、より多くの論文数が確認されたため、特別に分析した。65.0 GHz 以上は論文数が少ないため、「65.1-90」と「90 GHz 以上」のグループに統合されました。図 1 に示すように、大半の研究が MMW 被ばく後の周波数に依存しない反応を示している。

図1
周波数領域の関数としての論文数。黒線は総出版数、棒グラフは生物学的反応を伴うin vivo（濃い青）およびin vitro（薄い青）の研究を表す。

3.1.1. 周波数領域




個々の論文に関するデータはすべて表 S1 にある。

30GHzまで
5Gの周波数の一部がこの周波数範囲に含まれるため、最初のグループ「30GHzまで」が導入された。残念ながら、このグループには2つの論文しかなく、いずれもMW曝露に対する反応を示しています。細菌と真菌について行われた研究では、細胞の増殖が増加したことが示されています [58]。もう1つのin vitro研究は、線維芽細胞（25 GHz、0.80 mW/cm2、20分）で行われ、高いSARレベル（20 W/kg）で遺伝毒性効果が観察されました[24]。結果のグラフは、この周波数領域と他のすべての周波数領域について図 1 に示されています。

周波数グループ 30.1-40 GHz
図1に示すように、19件の研究のうち約95%で反応が検出された。すべての in vivo 研究において、曝露後に反応が見られた [25,27,36,37,55,56,78,79,87,91,103,104]．エンドポイントは、炎症反応の測定によく用いられる足蹠浮腫の記録から、形態学的変化、皮膚温の変化、血圧、心拍、体温、神経細胞電気活動、脳波分析など多岐にわたった。タンパク質の発現調査、酸化ストレスマーカーの測定、組織学的調査、細胞死（アポトーシス）の誘導などが行われた。炎症反応を調べるために、より低い出力密度（0.01 mW/cm2, 0.1 mW/cm2; SAR: 0.15, 1.5 W/kg; 20 min, 40 min）を用いた研究は1件のみである [27]。著者らは、周波数に依存した抗炎症効果をパワー密度と暴露時間の関数として決定し、温度による影響を排除しなかった。他のin vivo研究のパワー密度は極めて高く（10、75、500-5000mW/cm2）、誘発された効果は温度依存性であると思われた。

8件のin vitro研究 [18,20,47,91,97,99,101,102] が実施され、そのうち7件が反応を報告している。1 件の研究 [99]では、ヒト血液細胞（ex vivo）を MMW に 5、15、30 分間曝露した（32.9 ～39.6 GHz、10 mW/cm2）。細胞の活性化は、バクテリアの存在下または非存在下で調べられた。その結果、バクテリアの活性化がある場合、15分間暴露した後、細胞はフリーラジカルを放出するように活性化されることが示された。これらの結果は、加熱した試料（陽性対照）と同様であったので、温度の影響はもっともである。また、骨髄細胞を神経細胞へ分化させることも実証された（36.11GHz、10mW/cm2、2時間おきに3×10min、24h）[97]。2つの研究において、温度による反応がタンパク質レベルで記述されている[18,91]。また、温度上昇を防ぐために、照射中に細胞培養を冷却したところ、反応は検出されなかった。

3つの論文で、ある研究グループは、30～40GHz（4mW/cm2、異なる曝露時間）曝露後の初代細胞（ラット骨細胞及び間葉系幹細胞）の細胞周期変化、細胞死の誘導及び分化プロセスの活性化について述べている[47, 101, 102]。残念ながら、3つの研究のいずれにおいても、最低限の品質基準を満たすことはできなかった。主に、温度管理がなされていなかったからである。

周波数グループ 40.1-50 GHz
40.1-50 GHzの周波数グループでは、26件の研究が確認され、そのうち13件はin vivo [16,17,26,48,49,51,53,65,69,74,80,84,98] 、13件はin vitro [29,30,31,62,64,86,89,92,93,100,105,107] で、9件は反応を示しています。多くの研究で、細胞増殖、遺伝子またはタンパク質の発現、酸化ストレスの変化など、細胞生物学的なエンドポイントが検証されています。さらに、免疫学的、神経学的、形態学的、遺伝毒性的な影響も調査された。使用された出力密度は0.02～450mW/cm2と非常に多様であり、ある出版物には情報が記載されていない。

健康なボランティアにおいて、実験的に誘発された冷たい痛み（42.25GHz、<17.2mW/cm2、30分）に対するMWの効果を調べる二重盲検試験が行われた[74]。著者らは、プラセボ効果との違いを見いだせなかった。この研究は、ボランティアによる以前の研究の繰り返しであり、古い研究の結果を確認することはできなかった。検出可能な効果がなかった他の4つのin vivo研究は、遺伝毒性効果または酸化ストレスを調査していた[17,48,49,98]。

マウスやラットの免疫系に対するMMWの影響については、5つのin vivo研究が発表され、細胞レベルと分子レベルの両方で免疫系の活性化が認められています（41.95または42.2 GHz、19.5 μW/cm2、0、1、31.5 mW/cm2、20分または3日間の断続的） [26,48,51,53,84]．

カエルの単離神経細胞を MW で曝露すると（41.34 GHz, 0.02, 0.1, 0.5, 2.6 mW/cm2, 10-23 min）、活動電位の周波数が低下した。興味深いことに、より高い電力密度（2.6 mW/cm2）での効果は、従来の加熱と同様であった[49]。

ある研究では、15分間の曝露（42.25 GHz、0.03 mW/cm2）後に、ヒト精子の運動性の向上が検出された[100]。その他のin vitro試験では、フリーラジカルの生成、カルシウム依存性のカリウムイオンチャンネルの活性化（42 GHz、100、150、240μW/cm2、20～40分程度）、および被ばく細胞の細胞膜における変化が確認されている[29,30,100]。

さらに 4 件の in vitro 試験では、細胞生物学的エンドポイント（細胞周期の変化、細胞死、熱ショック蛋白質）に対する反応は検出されな かった。

周波数グループ 50.1-60 GHz
我々は、周波数グループ50.1-60 GHzにおける16件の研究を同定し（in vivo 6件、in vitro 10件）、60％の研究がMMW曝露に対する反応を示した[21,23,35,38,43,46,59,61,72,77,81,83,85,94,109］。

5つのin vivo研究では、非常に異なった反応が示された。健康なボランティアを対象とした研究では、著者らは、いわゆる経穴（acupuncture point）のヒトの皮膚が、MWに曝露されたときに異なる誘電特性を持つかどうかを調べようとした。彼らは、50-61GHzに曝露されると、周囲の皮膚とこれらの特性が変化することを発見しました[23]。

マウスを用いた試験研究（60GHz、0.5mW/cm2、30分/週5日の終生曝露）では、MMW曝露が癌誘発細胞に影響を与え、健康なマウスの運動活性が増加することが示された[61]。

ラットでは、54GHz、150mW/cm2、頭部の約2cm2の領域への影響が検討された[81]。この経頭蓋電磁波脳刺激により、50%の動物で痛みの予防が誘導され、痛み刺激に対する条件付き回避反応が防止された。しかし、事前にセロトニン阻害剤を投与した場合は変化が検出されなかった。したがって、著者らは、経頭蓋電磁波脳刺激が、動物の痛覚閾値を変化させる伝達物質であるセロトニンの合成を促進すると結論づけた。

MMWの効果は、ウサギの目に対する試験（60 GHz、475 mW/cm2, 1.898 mW/cm2, 6, 30 min）でも、様々なタイプの急性熱傷について記述されています[38]。著者らは、眼球表面直下の高温が傷害を誘発する可能性も指摘している。

ヒルを使った神経学的な研究（60GHz、1分、1、2、4mW/cm2） [77]、カエルの卵母細胞を使った電気生理学的な研究（60GHz、最大5分） [85]が行われました。どちらの実験系でも、温度上昇によって引き起こされる影響が記述されている。

0.7-1.0 μW/cm2（断続的）の曝露による細胞生物学的・形態学的変化が3つのin vitro研究で報告されており [72,83,94]、2つの論文では電力密度や曝露時間に関する情報が提供されていない。タンパク質分析及び全ゲノム分析のレベルでは、4 件の in vitro 研究で変化は確認されなかった [35,46,59,109]。

周波数グループ 60.1-65 GHz
60.1-65 GHzの周波数グループの研究数は27件である。このうち、12 件は MMW への曝露による影響を報告しており、15 件は反応が見られなかった。

in vivoの研究では、さまざまなテーマについて調査している[23,27,44,52,67,68,70,71,73,75,76]。したがって、2つの研究では、腫瘍細胞を注入したマウスにおける腫瘍の発生に対する効果を調べた [52,70]。そのうちの1件では、61.22 GHz、13.3 mW/cm2の曝露により、メラノーマ細胞の増殖が抑制されたことが報告されています（腫瘍細胞注入15日後に曝露、15分/日）[70]。

1つの研究グループから発表された他の論文では、疼痛緩和に対するMMWの可能性と関連する生物学的作用機序が調査されている[67,71,73,75,76]。そのうちのいくつかは、61.22GHzに15分間暴露したマウスの皮膚に対して行われたものである。最も一般的に使用されたパワー密度は15mW/cm2でした。別の研究では、1.5mW/cm2以下では影響がないという線量の問題を取り上げている。著者らの結論は、MWはオピオイドの放出によって媒介されると思われる痛覚減退閾値を下げることができるというものである。

61.22 GHzのマウスへの曝露の影響は、免疫系に関しても検討された [52]。動物は、1日30分間、3日間連続して曝露された。この曝露により、曝露した動物の鼻に885 W/kgのピークSAR値が発生した。電力密度は31mW/cm2であり、測定された温度上昇は1℃に達した。MMWが抗がん剤シクロホサミドの作用を調節することが明らかになった。特に、免疫系のT細胞系が活性化され、他の様々な免疫系関連パラメータに影響を与えた。

同様の暴露条件は、胃腸機能に関する研究でも用いられたが、影響は確認されなかった[68]。

ウサギやアカゲザルの場合、1回8時間（61GHz、10mW/cm2）、または5回4時間暴露しても、目の損傷は生じなかった[44]。強調すべきは、言及された研究のいくつかは同じ研究室からのものであり、研究の質に関するすべての基準が満たされていることである。しかし、他の研究室がこの仕事を再現していないのに対し、著者らは疼痛緩和に関する自分たちの知見を再現することができた。in vitroの研究では、様々な生物学的エンドポイントが検討された [28,32,33,34,42,45,50,59,60,66,83,88,94,95,108]．

ある研究では、カタツムリ（Lymnea）の神経細胞を 60.22～62.22 GHz で曝露しましたが、イオン電流に対する非熱的な反応は確認されませんでした [28]。

神経細胞に関連する細胞株を用いた一連の調査では、ドーパミン伝達特性、ストレス、痛み、膜タンパク質の発現が調査され（60.4 GHz、10 mW/cm2、24時間）、反応は検出されなかった[32,33,34,59,60,108]。

また、同じ曝露設定を用いて、異なるストレス応答関連遺伝子を調べる研究（0.14-20mW/cm2）も行われている[59]。遺伝子発現レベルでは、影響は認められなかった。興味深いことに、ヒト初代ケラチノサイトへの曝露（60.4 GHz、20 mW/cm2、3 時間）を、グルコース-6-ホスファターゼ阻害剤である 2-デオキシグルコースと併用すると、ゲノム全体への影響に影響を及ぼした。この同時暴露により、6種類の転写因子の量に変化が生じ、その効果は2-デオキシグルコース単独および60.4GHz単独の効果とは異なっていた（両因子単独では変化は生じなかった）。

他の研究では、60GHz（0.54、1、5.4mW/cm2）曝露後のヒトケラチノサイトとアストロサイトマ・グリア細胞も調べました [60,108]．細胞生存率、細胞内タンパク質のホメオスタシス、ストレス感受性遺伝子の発現など、さまざまなパラメータが調査されました。また、これらの研究において、影響は観察されなかった。一方、ある文献では、ヒトのケラチノサイトに暴露（61.2GHz、29mW/cm2、15、30分）後、炎症マーカー（IL1-β）の上昇が観察されたが、他の炎症マーカー（走化性、接着性、増殖性）は変化していない［95］。

別のタイプの研究は、ラット脳皮質スライスを用いて行われた[66]。脳スライスを 60.125GHz の電界（1μW/cm2）に1分間曝した後、特定の電気生理学的パラメータを測定した。多くのスライスで、膜特性、活動電位の振幅と持続時間に関する一過性の反応が観察された。この暴露は、切片を保存していた培地の温度上昇（3℃）を引き起こした。興味深いことに、慢性的なCa2+遮断は、MMW反応に影響を与えなかった。

周波数グループ 65.1-90 GHz
65.1～90 GHz の周波数グループにおける研究は、in vivo と in vitro の両方で行われ、合計 14 件（in vivo 4 件、in vitro 11 件）の論文がある。これらの研究は、異なる仮説、生物学的エンドポイント、出力密度、曝露時間に基づいて、大きく異なっている。さらに、誘電特性や皮膚反射係数などの物理的特性を特定するために、生体材料を用いた研究もある。後者の研究については、セクション 4.2 で説明する。

4 件の in vivo 研究で MMW 被ばく後の反応が報告されている。1件の研究では、目の損傷（特に角膜上皮の損傷）の線量を調べている[40]。線量は DD50 として計算された（眼球損傷の確率が 50％である結果に基づく）。ラットを用いた実験では，75 GHzの曝露で，DD50値は143 mW/cm2であった．

その他、ラットやマウス、昆虫を対象としたin vivo試験も実施された[27,42,57]。マウスを対象とした研究では、37.5 から 70 GHz の異なる周波数を用い、0.01 と 0.3 mW/cm2 の出力密度で 20 から 40 分間の曝露が行われた。その結果，42.2GHz，51.8GHz，65GHzの周波数において，1回の全身照射で足蹠浮腫と局所温熱を平均20％減少させることができた．その他の周波数では影響がなかった。

昆虫（ユスリカ科）を対象とした研究では，異なる周波数（64.1～69.1，67.2，68.2GHz）により唾液腺の巨大染色体のDNAへの影響に着目した [42]．電力密度6 mW/cm2未満を用いたすべての周波数は、染色体の特定領域のサイズ縮小を引き起こした。その結果，唾液腺の特定の分泌タンパク質の発現を引き起こした。

異なる側面が in vitro の研究 [18,28,39,50,64,72,83,89,94,106] で研究され、神経細胞の機能は 3 つの研究で調査された。2つの研究では、非常に高いSARレベル（最大4200 W/kg、電力密度は報告されていない）で75 GHzに数分間暴露したカタツムリLymneaの神経細胞を使用しています[28,39]。著者らは、イオン電流と活動電位の発火率に対する熱効果を観察した。別の研究では、細胞膜の膜貫通電流とイオン伝導度に対する熱影響も記述されている。ここでも、曝露は非常に高いSARレベル（2000W/kg）であり、著者らは反応の温度依存性を強調した。

広帯域周波数（52～78 GHz）は、主に異なる細胞株の超微細構造と同様に、細胞増殖と細胞形態への影響を調査するいくつかの出版物で使用されている[50,72,83,94]。電力密度の値は一貫して示されていないが、非常に低い値であったようだ（1μW/cm2 を超えない）。その結果、細胞の形態変化を伴う細胞増殖の阻害が示された。

別の研究グループは、ハムスター線維芽細胞、BHK 細胞を使用し、65 ～ 75 GHz で細胞を曝露し、パワー密度は 450 mW/cm2 に達した [18,64,89]．著者らは、より高いパワー密度でタンパク質合成と細胞増殖の阻害、および細胞死を指摘した。ヒト皮膚線維芽細胞およびヒトグリオブラストーマ細胞を使用した研究では、タンパク質レベル（増殖または細胞毒性マーカー）での影響は検出されませんでした（70 GHz以上、1 GHz単位；3、70または94 h）[106]。電力密度は周波数によって異なり、低周波数帯の1.27μW/cm2から高周波数帯の0.38μW/cm2までであった。

このグループの in vitro 研究は、その多様性において in vivo 研究と類似している。反応が報告された研究の大半は、MMW曝露による熱影響である。3 件の研究では、低出力密度での反応が報告されているが、いずれも同じ研究室での結果であり、他で再現されたものではない。さらに、これらの研究は品質基準を満たさないため、その品質には疑問が残る。

周波数グループ 90.1-100 GHz
90.1-100 GHzの周波数グループにおける11件の研究のうち8件は，in vitroの研究である [22,41,57,82,90,96,106]．3件のin vivo研究は、筋収縮に対する急性影響、皮膚反射特性（健康に関連するというより、線量に関連する問題）、皮膚癌など様々な問題を扱っている [19,54,57]．ラットの皮膚がん研究（94GHz、1W/kgで1～2週間の短期暴露；DMBAを投与した動物）では、良い結果は出なかった[54]。別の研究では、マウスの筋収縮を調べ、いくつかの反応を記述している[19]。ここでも94GHzが使用されたが、電力密度やSAR値は報告されていない。

8件のin vitro研究のうち7件が、MW曝露後の反応を示している。いくつかの研究では、細胞骨格（94 GHz、31 mW/cm2）または特定の電気生理学的パラメータ（90～160 GHz）［22］を調べるために初代神経細胞が使用された。後者の研究では、作用機序は明らかではないが、観察された反応は細胞との相互作用よりも細胞培養液との相互作用による可能性が高いことが判明した。他の研究では，DNA の完全性に関する反応（100 GHz 以上）が確認され [41]，あるいは，細胞内シグナル伝達経路の変化（94 GHz，90-160 GHz）が異なる種類の細胞を用いて記述された [57,96]。暴露時間は数分から24時間で、暴露値については一部不明である。ある研究では、数μW/cm2 の電力密度レベルでは、正常細胞でも腫瘍細胞でも細胞毒性は検出されな かった。

3.1.2. パワー密度　

特定されたすべての研究は、使用された出力密度の関数として分析された。パワー密度によって、次のように研究をグループ分けした：1未満、1.1～10、10.1～50、50.1～100、100.1mW/cm2以上。パワー密度やSAR値に関する情報を提供していない研究は、これらのグループには表示されていない。図2に示すように、大半の研究は、使用したパワー密度に関係なく反応を示しています。

図2
図2
パワー密度の関数としての論文数。黒線は発表論文の総数、棒グラフは生物学的反応を示したin vivo（濃い青）およびin vitro（薄い青）の研究を表しています。
3.1.3. 曝露期間
また、データ解析のために、研究の曝露時間をグループ化した（図 3）。時間群は，数秒から10分，10分から30分，30分から60分，60分以上の日数，および交互／断続的に選択された。これらのグループは、使用された暴露時間と研究数が有意義に要約されるように選択された。ここでも、大半の研究が暴露時間に関係なく反応を示していることが明らかになった。興味深いことに、暴露時間が長い（60分以上-日）と、他のグループよりも反応が少なくなるようである。

図3
図3
暴露時間の関数としての論文数。黒線は発表論文の総数、棒グラフは生物学的反応を示した in vivo（濃い青）と in vitro（薄い青）の研究結果を示している。
3.2. 反応を伴わない研究
表3は、MMW曝露後または曝露中に反応が検出されなかった研究の数を示している。無反応」については、著者自身がそのように考えている調査も参照している。これは、観察された影響が、非熱的なMMW効果としてではなく、温度関連として説明されているケースがあることを意味する。

表 3
表3
反応のない研究
in vivoの研究では、全く反応を示さなかったものはほとんどありません。注目すべきは周波数グループ 40.1-50 GHz で、6 件の研究が確認された。これらの研究では、免疫抑制、遺伝毒性作用、疼痛感受性の変化、酵素活性の変化について調査しています。また、細菌と真菌を対象とした研究も1件実施されています。

反応が検出されなかったin vitroの研究もいろいろとあります。興味深いことに、タンパク質や遺伝子の発現レベルに関する研究では、MMW曝露後の変化が検出されないことが多い。これは、in vitro の研究では非熱的影響の可能性が特に調査され、温度上昇を打ち消すために冷却が行われたためであると考えられる。

3.3. 品質分析

選択した研究の質を、特定の基準に従って分析した[14]。研究は、偽/対照、線量測定、陽性対照、温度制御、および盲検化の有無によって分類された。MMW研究の実施中にこれら5つの基準が存在することが、十分な技術的品質を有する研究と認定されるための最低条件である。

45件のin vivo試験のうち、78％（35件）がMMW曝露後の生物学的反応を実証している。全研究のうち、73％は偽/対照で行われ、76％は適切な線量測定を採用し、44％は陽性対照を使用し、67％は温度制御条件下で行われた（図4）。残念ながら、盲検化を保証するプロトコールに従って実施された研究は16％のみであり、5つの基準をすべて満たす論文は3件しか確認されなかった[26,51,53]。盲検化の基準を除外した場合、残りの4つの基準を満たす13の研究を同定することができた。3つの基準、すなわち偽薬、線量測定、温度管理のみを考慮すると、40％（20論文）が同定された。このように、in vivo 試験の質は満足できるものではない。

図4
図4
全出版物の品質。リストアップされた品質特徴（Y軸）を用いたin vivo（上）およびin vitro（下）の実験数（青：反応なし、赤：反応あり）です。スパイダーウェブは、全試験における品質特徴の割合を示している。...
53 件の in vitro 試験のうち、31 件で生物学的反応が見られた。5つの品質基準のうち3つ、すなわち偽薬・対照薬の存在、線量測定、温度管理が満たされていたのは13試験（42％）のみであった（図4）。陽性対照は47%で使用され、盲検化されたプロトコルで実施された研究は1件のみであった（2%）。

これらの結果は，統計解析を行うには試験数および品質基準が不十分であることを示している。この品質分析は、試験したエンドポイントに関係なく、6～100 GHz の MMW への曝露による反応／影響を扱ったすべての出版物を対象としていることを強調する必要がある。相関分析を行うには、より多くの比較可能な研究（例えば、周波数グループにおける同一のエンドポイント）が必要である。

4. 4.考察

研究の分析中に関連する最初の観察は、ほとんどの発表において、研究の目的が医療目的のためのMMW曝露の影響を決定することであったということである。つまり、使用された被ばく装置は主に医療用途（治療または診断）に由来する。一般的な MMW 被ばく後の健康関連の問題や、5G という特定のトピックを扱った出版物は非常に少なかった。従って、94の出版物は非常に異質である。

我々は、周波数帯域を7つの範囲に分け、関連するグループに研究を配置した。物理的および実験的なパラメータに関する利用可能なすべての情報が収集されたが、各研究の正確な実験数は考慮されなかった。(したがって、データセットを構成するのは提供された研究／出版物の数であり、実施された実験の正確な数ではないため、大幅に多くなっています。

本報告書では、当初の目的であった曝露条件と結果の相関性に関する統計解析は行っていない。Simkóら[14]による相関研究では、生物学的エンドポイントの1つのグループのみを考慮した周波数グループが選択されました。その論文では、in vitroに限定した約100件の研究が特定され、個々の実験に分類されました。このようにして、相関分析を行うのに十分な数の実験が行われた。今回のレビューでは、個々の頻度群や使用モデル（in vivo と in vitro）における生物学的エンドポイントの広がりが大きく、研究数が非常に少ない。そのため、特定のエンドポイントごとに研究をグループ化し、統計解析を行うことはできなかった。

興味深いことに、半数以上の研究（53 件）が周波数帯 40.1～50 および 60.1～65 GHz で実施されている（モデルやエンドポイントが異なる）。この理由として考えられるのは、東欧ではMWの医療利用が長い伝統を持っていることです。これらの用途では、これら2つの周波数グループに該当する特定の周波数が使用されています。これらの研究は、医療に関連する特定の効果を検証する目的で実施されました。この2つの周波数群では、「反応あり」の割合が他の周波数帯よりも一般的に低く（図1参照）、大半の研究が被ばくに対する反応を示している。

使用された電力密度に関しては、約半数の研究が10mW/cm2までの範囲で実施された（図2）。この値は、現在の ICNIRP の一般人向け曝露ガイドライン [10] の 10 倍である。入手可能なデータに基づくと、すべてのグループですでに70%の割合で反応があるため、出力密度が高いほど反応が頻繁に起こるという兆候はない（図2）。この高い反応率の例外は、50.1-100mW/cm2群で、反応を示した研究の割合がわずかに低い（54%）ことである。しかし、この群では総試験数（11）が比較的少ない。

いくつかの研究結果は、ガイドラインの推奨値以下の電力密度への曝露が生物学的影響を誘発することを示唆し ているのかもしれない。しかし、それに対していくつかの反論がある。その一つは、研究デザインと研究成果の明らかな異質性である。報告された結果を確認する独立した再現研究は（あったとしても）ごくわずかである。また、暴露レベルが高いほど影響が強く出る、あるいは頻度が高くなるという古典的な用量反応パターンへの傾向が見られないことも注目に値する。組織の加温を促進する条件での研究では、ガイドライン値（1mW/cm2）以下よりも大きな影響がないことから、これは、試験したすべての電力密度で同じ相互作用が存在するか、科学者が知らない実験的アーチファクトが存在することを意味すると思われる。

最も重要な物理実験パラメータは露光中の温度であり、したがって、温度は一貫して制御されなければならない。厳密な温度管理の必要性は、取るに足らないことや些細なことではなく、多くの研究において軽視されてきたか、少なくとも過小評価されてきた。実験中に特定の温度測定を行ったと報告している著者もいるが、これは必ずしも生体物質中の実際の温度を表しているとは限らない。例えば、周囲の培地では測定できても、露出した組織や細胞内では測定できないことがある。また、「バルク」加熱（ある時間経過で外側から内側へ）は、かなり限定された点（「ホットスポット」）で発生する加熱とは異なることを考慮する必要がある。さらに、測定が平均的な露光時間に基づいている場合、短いバーストの強度が失われる可能性があります。このような誤差や問題は、いくつかの研究において「非熱的効果」の解釈に疑義を生じさせる要因となっている可能性がある。

MMW 被ばく後の効果は、すべての被ばく時間で示され、明確な時間依存性はない。ただし、「60 分以上～日未満」の群では、例外的に反応が少なかった（図 3）。このグループでは27の試験が実施され、そのうち23はin vitro試験であることを考慮する必要があります。試験管内実験は冷却して行うことができるため、結果が異なることがあります（以下を参照）。

2 つの研究グループは、データセットに含まれる 94 件の論文のうち 30 件を提供しており、結果の 分析に大きな影響を与える可能性がある。1 つのグループは、少なくとも 21 件の論文（42.25 および 61.82 GHz、10～30 mW/cm2、異なる曝露時間）を発表しており、in vivo および in vitro での様々な研究があり、そのほとんどが曝露に対する応答を報告している。もう一方のグループは、主に遺伝子やタンパク質の発現について研究し（60GHz；5.4～20mW/cm2；曝露時間は数分から数日）、主に応答がないことを明らかにした。両グループの研究は、我々の分析における品質基準をよく守っている。

4.1. 体外試験における温度管理

生体内または生体に直接行われる In vivo 研究では、MMW 被ばく後または被ばく中の熱的影響と非熱的影響の両方が示されている。In vitro研究は細胞で行われ、ほとんどの実験パラメータを正確に設定し、観察することができる。したがって、細胞培養は非常に慎重に制御することができ、例えば、誘導された温度上昇を逆冷却することができる。このレビューで検討した多くのin vitro研究は、細胞培養容器を冷却して行われ、著者らはこれらの研究において非熱的な影響を検出しなかった。in vivo研究では、反冷却は不可能であるため、熱反応と非熱反応を区別することは非常に困難である。したがって、誘発される影響に関するin vivoとin vitroの研究を直接比較することはできない。正確な線量測定はこの問題を解決することができる。

4.2. 線量測定　

5G無線通信機器の大量導入が予想されるため、MWの曝露量がどの程度になるかを知ることは重要である。この技術の新規性を考えると、現在のところ、関連する被ばく評価研究が大量に利用できる可能性は低い。しかし、最近の研究 [110] の例では、無線通信送信機（5.50 GHz）がある「典型的な」オフィス環境では、曝露ガイドラインの限界値をはるかに下回る電力密度になることが示されている。したがって、最大電力密度は0.89μW/cm2 と測定された。

MW曝露の生物学的および健康影響に関する実験的研究の一部（n = 25）は、ICNIRP曝露ガイドライン以下である。パワー密度は多くの場合、被ばくによる組織の温暖化（<1 °C）がないか、または非常に中程度になるように、すなわち 1～10 mW/cm2 の範囲で選択された。これらの周波数の組織への浸透はミリメートル以下のオーダーであるため、皮膚や目の露出に直接または間接的に関連する生物学的影響を研究することが重要である。先に述べたように、6-100 GHz の周波数帯で利用可能な研究の数は比較的少なく、これはより低い無線周波数に対する研究の数とは対照的である。同様に、組織線量測定研究（特に皮膚）の数は非常に限られている。しかし、このような研究は、特定の被ばくパラメータがエネルギー入力、ひいては皮膚の熱挙動にどのような影響を与えるかを示すものであり、非常に重要である。

現在、ICNIRP のガイドラインと IEEE 規格の両方が、6 GHz 以上のパワー密度を SAR 値に置き換えるよう改訂中である。しかし、送信機の近く（アンテナ周辺）には反応性の近接場が存在することが既に認識されています。ここでは、エネルギーは放射されないが、エネルギーはアンテナを包む。問題は、この「反応性近傍界」が、送信機付近の人体へのエネルギー供給にとって重要かどうかである。もしそうでないなら、自由空間電力密度測定に基づく既存の被ばく制限に準拠すれば十分である。一方、強い反応性近接場が存在すれば、被ばく状況はかなり複雑になる[111]。したがって、MMW の波長（mm）以下の距離（アンテナからの距離）の線量測定モデリ ングでは、自由空間におけるパワー密度の直接測定よりも、むしろ適切なファントムで温度測定を行う べきである [111]。

問題は、（自由空間における）パワー密度を人体組織の温度上昇の可能性にどの程度信頼性をもって外挿できるかということである。例えば、Neufeldら [112]は、10GHzの「バースト」（ICNIRPとIEEEによって「安全」とされている）は、バースト時間が十分長ければ、1℃を超える温度上昇を引き起こす可能性があることを発見しています。また、安全性評価のための電力密度の平均値が正しいものであるかどうかも議論された。さらに、MWによる温度上昇は、面積の大きさにも依存する。したがって、バーストの振幅、線量測定のための「平均化領域」、「平均化時間」等の要因を考慮する必要があろう。

Foster ら [113] は、MMW によるヒトの皮膚の温度上昇に関するデータをレビューし、モデル化した。このモデルは、3～100 GHzの周波数と、直径1～2 cmの小さな皮膚領域を考慮している。数分以上続く被ばくや、直径2cm以上の皮膚領域に関する利用可能なデータは限られており、モデリングは困難であったが、既存のデータと整合していた。つまり、このモデルは、線量評価について適切な評価を行った後、より小さい面積の皮膚を使用することができるのである。著者らは、別稿で3～300GHzの周波数の被ばくガイドラインについてもコメントしている[114]。熱モデル」に基づいて、著者らは、組織の温度上昇に対する保護という点で、現在のガイドラインは保守的であると考えた。彼らはまた、平均化時間と平均面積の規定はさらに洗練される必要があり、短時間の高強度バーストの影響はガイドラインで保護されない可能性があると指摘している。

Zhadobovら[115]は、in vitroのMW研究において正確な温度測定の問題に取り組んだ。彼らは、熱プローブの種類（光ファイバープローブよりも熱電対の方が良い）とプローブの大きさ（小さいプローブの方が正確）が関係することを発見した。さらに、曝露中の初期温度上昇は急速であること（プラトーに達するまで数秒以内）、エネルギーの大部分はすでに細胞培養液に吸収されているため、細胞が吸収するエネルギーは非常に小さいことを示すことができた。それにもかかわらず、著者らは 58.4GHz を 10mW/cm2 で照射すると、細胞単層で 100W/kg を超える SAR 値になることを計算しています。この値は、細胞を取り囲む流体のSAR値の何分の一かに相当します。

6～100 GHz の周波数帯の MMW に曝露した結果、パワー密度の分布と皮膚温の変化に注目した研究がいくつかあります。これらの研究は、過去に発表されたデータを用いた実験的および／またはモデリング研究である。Alekseev ら [116,117] は、30～82 GHz（10 mW/cm2）の周波数におけるマウスとヒトの皮膚吸収を調査した。彼らは、両種とも表皮と真皮の両方への吸収が起こり、それに伴って深部でのパワー密度が低下することを見出した。同じグループによるヒトの前腕皮膚に関する拡張研究 [118] では，温度上昇と SAR 値の両方が周波数に依存することが示された（25 ～ 75 GHz の間隔；25，73.3，128 mW/cm2）。

温度上昇の周波数依存性は，ヒトの顔の皮膚を使ったモデリング研究でも観察された [119]．パルス状の MMW が使用され（6～100 GHz、100 mW/cm2、パルス長 200～10,000 ms）、皮膚温度はパルス長および周波数の両方の関数としてモデル化された。皮膚温度のピークは，20 GHz までは周波数の関数として増加したが，20 GHz 以上では「吸収ホットスポット」に依存することが証明され た．より深い領域（2mm以上）では、温度上昇は非常に小さく、10GHz付近で最も高くなりました。

さらに、ある種の皮膚成分がエネルギー吸収に影響を与えることが示されている。汗腺 [120,121] や真皮の毛細血管の存在が、局所的にSARレベルを上昇させることが示されている [122]。後者の研究では、血管におけるSARレベルは、血管の直径に依存し、周囲の皮膚よりも30倍まで高くなる可能性があることが示された。

23]と[123]は共に、皮膚の異なる領域の誘電特性が異なることを報告している。最初の研究では，健康なボランティアのいわゆる経穴が，MW（50～75 GHz，14 mW/cm2）に曝露されると異なる誘電特性を示すことがわかり，2番目の研究では，表皮と真皮（0～110 GHz）の間にさえ違いがあることがわかった。

これらの研究は、周波数と皮膚の特定の状態および組成の両方が組織線量測定に関連することを示唆している。しかし、5G に関連する MMW 被ばくの線量評価について決定的な見解を示すには、研究数が少なすぎ、また非常に異なっ ている。

4.3. ICNIRPおよびその他の被ばくに関する勧告

多くの国における3～300 GHzの高周波電磁界に対する暴露制限のガイドラインは、国際非電離放射線防護委員会（ICNIRP）の勧告に基づいている[10]。しかし、電気電子学会（IEEE）[11]や米国連邦通信委員会（FCC）[124]など、制限値を扱う他の組織もあります。

これらのガイドラインには、SARまたは電力密度として示される基本的な被ばく限度が含まれている。ある周波数に対する制限値は、異なるガイドラインの間で、たとえわずかでも異なっている。しかし、ガイドライン間の重要な違いは、SARの基本的な制限値が電力密度に変わるため、周波数に関するものである。この周波数（範囲）は、現在ICNIRPでは10GHzに設定されていますが、IEEEとFCCでは3～6GHzの間で見ています。今回のガイドラインの改訂は、これらの周波数の調和を図ることを目的としています。

ガイドラインに規定された被ばく限度値は、1℃を超える組織の温暖化から保護する必要があります。その理由は、MMWエネルギーの危険性が認識されているのは、熱影響と呼ばれる過度の加熱に関連するものだからである。しかし、ガイドラインは、開始温度に関係なく、開始温度に対して1℃の温度上昇を意味していることを考慮しなければならない。温度の上昇は、中程度であれば皮膚に痛みを生じさせるが、43～44 °Cの温度では火傷を誘発することさえある [124,125]。

現在、高周波電磁界による熱的影響のみが影響として認識されている。これは、明らかに過度の加熱により損傷した組織によるものでなくても、影響には熱的要素があることを意味する。一方、MW曝露により非熱的影響も生じる可能性が指摘されている。しかし、これまでのところ、このような主張を支持する公認専門家委員会は存在しない。

4.4. 知識ギャップと研究勧告　

人体への曝露は、6GHz以上の周波数を持つ5G機器を通じて起こる可能性があり、主に皮膚や、より少ない程度ではあるが目への曝露が考えられる。これは、この MMW の浸透深度が非常に小さいためである。したがって、皮膚への健康関連の影響および/または皮膚に関連する影響があるかどうかを調査することが重要である。これには、組織の加熱による急性の皮膚損傷（火傷）が含まれるが、おそらく急性ではない影響（炎症、腫瘍の発生など）も含まれる。このような影響は、表層構造（皮膚）を長時間にわたって繰り返し加熱した後に現れる可能性がある。これは、急性ではなく、慢性的な損傷による熱影響が発生することを意味する。

また、局所的な被ばくにより皮膚の真皮にエネルギーが蓄積され、それが温熱メカニズムを通じて神経終末や末梢血管に影響を与えるほど大きくなることも考えられる。このようなシナリオは、Ziskin [9]が彼のグループによる一連の研究に基づいて提案した。これらの研究では、一般に、胸骨領域の皮膚に10mW/cm2の電力密度で60GHz前後の曝露を行い、全身的な効果を得ている。その目的は、ある種の病気や不定愁訴を治療することでした。この治療法は、体内のオピオイドの放出を誘導し、さらに末梢神経を刺激するというものでした。この刺激は局所的な熱効果に依存し、周波数によって、低い出力密度でも局所的に高いSAR値を誘導し、組織を温めることになります。

科学的に説明できない様々な証拠からの矛盾した情報、および5Gに関連する電力密度での6-100 GHz周波数帯のMWの健康影響に関する知識の大きなギャップのため、多くのレベルで研究が必要である。可能性のある研究プロジェクトについて、正確な周波数範囲と電力密度を定義することが重要である。線量測定、生体内線量反応研究、非熱的影響の問題の分野での研究が緊急に必要である。したがって、以下の知識ギャップを適切な研究によって埋めることが推奨される（研究推奨リストには優先順位は付されていない）。

　●短時間の強いパルス（バースト）の考慮を含む、関連する周波数範囲における皮膚を 考慮した正確な線量測定。

　●皮膚および関連組織を起点とした炎症反応に関する研究

　●組織温度上昇の可能性の影響に関するin vivo研究（例：ヌードマウスまたはヘアレスマウスモデル）

　●発熱のin vivo用量反応試験

　●分子・細胞のエンドポイントに皮膚のin vitroモデル（3Dモデル）を使用すること

　●非熱的影響（in vitro）についての質問の明確化

また、人の健康に影響を及ぼす可能性のある、環境への影響についての質問もあります。
多くのMW装置が環境中に設置されるため、昆虫、植物、バクテリア、菌類に対するMWの影響を調査することが関連します。特に、非常に小さな生物では、MMWの侵入深さによって生物全体が暖められる可能性があるため、温度上昇の問題が関連している。

しかし、非現実的なシナリオとして、現実的な電力密度でのMMW被曝は、人間の全身的な体温上昇を引き起こす可能性がある。局所的な熱の暴露は、身体の通常の熱調節システムによって放散されるであろう。これは主に、実際に被ばくする表皮部分に隣接する血流による対流によるものである。

要約すると、小さな生活表面、例えば皮膚や目における局所的な熱の発生に関して、特定の健康影響につながる可能性のある知識のギャップがあることに注意する必要があります。さらに、非熱的影響の可能性についても回答が必要である。

5. 5.結論

30GHz までと 90GHz 以上の周波数帯はほとんど取り上げられていないため、このレビューでは主に 30.1 ～ 65GHz の周波数帯で行われた研究を取り上げています。

要約すると、MMW被ばくに関する研究の大半は、生物学的反応を示している。しかし、この観察から、6～100 GHz の周波数範囲における MMW 暴露の生物学的および健康への影響について、深い結論を導き出すことはできない。研究の内容は非常に異なっており、研究の総数も驚くほど少なくなっています。反応は in vivo と in vitro の両方で起こり、研究されたすべての生物学的エンドポイントに影響を及ぼします。

強度（パワー密度）、曝露時間、周波数と曝露の影響との間には一貫した関係はないようである。それどころか、驚くべきことに、ほとんどの頻度群における反応の割合はすでに70％であるため、パワー密度が高くても反応の頻度が高くなることはないのです。著者によっては、研究結果を「非熱的」な原因であると言及しているが、適切な温度制御を適用しているものはほとんどない。したがって、観測されたあらゆる MMW 効果の主な原因が温暖化であるかどうかという疑問が残る。

このレビューで 6-100 GHz のデータを評価し要約するために、我々は以下の結論を導き出す。

曝露ガイドラインを超えない電力密度の 6-100 GHz 周波数帯の MMW の健康影響については、in vivo および in vitro の調査から得られた矛盾する情報のため、研究によって明確な証拠は得られていない。

非熱的」影響の可能性については、観察された影響の作用機序について、利用可能な研究からは明確な説明が得られない。

発表された研究の質に関しては、最小限の品質基準を満たす研究が少なすぎるため、これ以上の結論は出せない。

補足資料

以下は、https://www.mdpi.com/1660-4601/16/18/3406/s1、表S1：選択した（in vivoおよびin vitro）研究と抽出した物理、生物および品質パラメータのマスターテーブルです。

追加データファイルはこちら(191K, pdf)
著者による寄稿
M.S.とM.-O.M.は、コンセプト作り、構造化、データ収集と分析、データの解釈、原稿執筆のすべての面で等しく貢献した。

資金提供
本研究は、ドイツテレコムテクニック社（ドイツ、ボン）（PO番号4806344812）の資金援助を受けて実施した。

利益相反
著者は利益相反を宣言しない。資金提供者は，研究のデザイン，データの収集，分析，解釈，原稿の執筆，結果の公表の決定において，いかなる役割も担っていない．

論文情報
Int J Environ Res Public Health. 2019 Sep; 16(18): 3406.
オンライン公開 2019 Sep 13. doi: 10.3390/ijerph16183406
PMCID：PMC6765906
PMID：31540320
ミルティル・シムコー*、マッツ-オロフ・マッツソン
SciProof International AB, Vaktpoststigen 4, 83132 Östersund, Sweden; es.lanoitanretni-foorpics@nossttam.folo-stam
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Received 2019 Aug 19; Accepted 2019 Sep 11.
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