Prefazione e abstract

Introduzione

L’incremento esplosivo delle comunicazioni Wireless degli ultimi anni, ed in particolare la penetrazione dei telefoni mobili sul mercato mondiale, ha prodotto una fervente attività di ricerca interessando in modo trasversale sia organismi internazionali di carattere medico come il WHO (Word Health Organization), ma anche le grandi multinazionali di telecomunicazioni ed i costruttori di apparati che sfruttano le tecnologie a microonde. Tale attività è volta essenzialmente a capire se vi siano rischi potenziali per la salute umana, con particolare interesse rivolto alla testa, che risulta la parte del corpo più esposta al campo vicino irradiato da terminali mobili; allo stesso tempo lo studio è stato focalizzato sugli effetti che la testa produce sulle prestazoni dell’antenna. I pareri allo stato attuale sono fortemente discordanti in materia e le doverosamente lunghe procedure di ricerca epidemiologica sono tuttora in corso. Nell’attesa di avere qualche certezza in più da detti studi, con questo lavoro di tesi abbiamo cercato di verificare per via numerica attraverso il metodo delle differenze finite nel dominio del tempo (FDTD) quali andamenti abbiano il campo elettrico e magnetico nella testa umana. Tuttavia molti studi in ambito Bioelettromagnetico fanno riferimento a principi cautelativi legati agli effetti termici delle radiazioni in oggetto e non a quelli non-termici da noi considerati. Questi ultimi infatti possono produrre effetti nocivi non tanto per la potenza associata al segnale a microonde e quindi al calore indotto sul tessuto, bensì per la sua frequenza in ragione di particolari effetti di risonanza con i tesuti stessi. Lo studio eseguito, ha dunque tenuto conto non già dello Specific Absorption Rate (SAR), ma più in generale sia del campo elettrico che

magnetico per poter avere un’idea più appropriata del problema essendo la dose dei campi vicini emessi da un telefono cellulare ed assorbiti dalla testa dipendente da vari fattori, quali ad esempio la frequenza, il tipo di sorgente, la forma e posizione relativa di telefono e testa (quindi non dalla sola potenza misurata con il SAR). Per tale motivo sono state considerate, nelle simulazioni numeriche, strutture nelle quali questi parametri sono stati opportunamente incrociati e comunque si è cercato di porsi nelle condizioni peggiori possibili in modo tale da fornire dati che non sottostimino il problema dell’interazione. Nella fattispecie, abbiamo deciso di basare lo studio su modelli numerici creati nel Laboratorio di Microonde e Propagazione del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione di Pisa non eccessivamente complicati, come ad esempio i modelli omogenei (riempiti di dielettrico uniforme al loro interno) e quelli stratificati, che includono una precisione migliore rispetto ai precedenti essendo composti da uno strato esterno di pelle, uno intermedio di osso e da una parte interna di materia grigia. E’ presente tuttavia un livello di approssimazione rispetto a modelli maggiormente aderenti alla realtà, ma anche più complessi, impiegati da molti gruppi di ricerca nel mondo come ad esempio lo Zubal phantom dell’ Università di Yale.

Proprio per lo spirito che ha mosso questa tesi si è cercato di ridurre la complessità della struttura e fornire nel contempo una sovrastima dei campi per avere un ulteriore margine di sicurezza sul caso reale. Altro passo nell’analisi conservativa è stato quello di considerare antenne esterne nel modello di cellulare utilizzato per le simulazioni al posto delle più recenti e performanti antenne interne come ad esempio le Planar Inverted-F Antennas (PIFA). Si è deciso inoltre di allargare lo studio della suddetta interazione oltre che a modelli numerici di testa di uomo adulto, anche a modelli di

giovani e giovanissimi. Abbiamo a tal proposito riscontrato in vari articoli presenti in letteratura, come sia presente un consistente aumento nella testa del bambino dei valori di picco del campo elettromagnetico rispetto a quelli individuati per un adulto; dunque il “rischio”, se tale, che essi corrono semplicemente facendo una telefonata con dispositivi di telefonia mobile, risulta assai maggiore che non per un adulto.

Considerando poi che molte persone indossano degli occhiali a montatura metallica, ci è parso appropriato considerare anche questo ulteriore aspetto analizzando una struttura volutamente squadrata della montatura perché si è visto come essa reirradi una quantità di campo elettromagnetico maggiore rispetto a campioni di montature in maggior misura stondati. Essi agiscono, in effetti, come un’antenna supplementare aumentando l’effetto nel modello di testa a prescindere dalla particolare posizione reciproca della stessa nei confronti del cellulare e della frequenza usata.

Indice

Prefazione e abstract

Introduzione

Capitolo 1 Presentazione del software Parallel CFDTD

1.2. Cenni sul metodo delle differenze finite nel dominio del tempo………....4

1.3. Esempio di progetto………8

1.3.1. Creazione di un progetto……….8

1.3.2. Simulazione………...…..18

1.3.3. Visualizzazione dei risultati………..……..21

Capitolo 2 Modelli omogenei

2.1. Premessa……….27

2.2. Modello omogeneo di bambino………..………32

2.2.1. Modello tilted………… ……….…32

2.2.1.1. 900 MHz………...32

2.2.1.2. 1800 MHz……….…37

2.2.1.3. Modello tilted 2000 MHz……….…40

2.2.2. Modello cheek……….43

2.2.2.3. 2000 MHz……….…48

2.2.3. Modello con occhiali a montatura metallica………51

2.2.3.1 900 MHz………51

2.2.3.2. 1800 MHz……….54

2.2.3.3. 2000 MHz……….57

2.3. Modello omogeneo di adulto………..60

2.3.1. Modello tilted ……….…….60

2.3.1.1. 900 MHz ………...60

2.3.1.2. 1800 MHz……….……….63

2.3.1.3. 2000 MHz……….….66

2.3.2. Modello cheek……….…….69

2.3.2.1. 900 MHz………....69

2.3.2.2. 1800 MHz……….….72

2.3.2.3. 2000 MHz………..74

2.3.3. Modello con occhiali a montatura metallica……….77

2.3.3.1. 900 MHz………..…..77

2.3.3.2. 1800 MHz……….….80

2.3.3.3. 2000 MHz……….….82

2.4. Analisi dei risultati….……….85

Capitolo 3 Modelli stratificati

3.1. Premessa………...96

3.2. Modello stratificato di bambino………...98

3.2.1. 900 MHz………...………...98

3.2.2. 1800 MHz.……….………..…102

3.2.3. 2000 MHz.………..…..………...105

3.3. Modello stratificato di adulto………...……...108

3.3.1. 900 MHz………...……….….108

3.3.2. 1800 MHz.……….……….…111

3.3.3. 2000 MHz.………..…..………..….114

Capitolo 4 Conclusioni e sviluppi futuri

4.1. Conclusioni……….122

4.2. Sviluppi futuri……….123

Bibliografia