Гигиенические проблемы применения терагерцевых электромагнитных излучений (обзор литературы)

Цель работы – обзор и анализ отечественных и зарубежных научных работ, систематизация области применения электромагнитных излучений (ЭМИ) терагерцевого диапазона и определение гигиенических проблем в области профилактики риска для здоровья при разработке и использовании современных радиоэлектронных средств.

Поиск литературы проведён по базам данных eLIBRARY, Web of Science, PubMed. Было проанализировано более 50 научных работ, из которых отобраны 36 источников, соответствующих цели исследования. Актуальными задачами являются прогноз параметров сложной электромагнитной обстановки на открытых территориях и внутри зданий при использовании стандартов мобильной связи 4; 5 и 6G, научное обоснование гигиенических нормативов комбинированного воздействия электромагнитного фактора, разработка методических подходов к определению уровней ЭМИ, создание отечественных селективных приборов – измерителей ЭМИ широкого спектра частот (радиочастотного и терагерцевого диапазонов).

Участие авторов:
Никитина В.Н. – концепция и дизайн исследования; анализ данных, написание текста;
Дубровская Е.Н. – сбор данных литературы, сбор материала и обработка данных, редактирование;
Калинина Н.И. – сбор данных литературы, сбор материала и обработка данных, редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 03.05.2024 / Поступила после доработки: 06.06.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 10.09.2024

1. Ильина С.А. Сборник докладов Международного симпозиума «Миллиметровые волны нетепловой интенсивности в медицине». М.; 1991. https://elibrary.ru/xljvmn

2. Чуян Е.Н., Трибрат Н.С., Раваева М.Ю., Ананченко М.Н. Тканевая микрогемодинамика: влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона. Симферополь: АРИАЛ; 2017. https://elibrary.ru/ysfpuy

3. Никитина В.Н., Калинина Н.И., Ляшко Г.Г., Дубровская Е.Н., Плеханов В.П. Особенности архитектуры сетей 5G. Вероятностное прогнозирование воздействия электромагнитных полей радиочастот на население (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(8): 792–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-792-796 https://elibrary.ru/vjzzwr

4. Redmayne M., Maisch D.R. ICNIRP Guidelines’ exposure assessment method for 5G millimetre wave radiation may trigger adverse effects. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2023; 20(7): 5267. https://doi.org/10.3390/ijerph20075267

5. Petrov V., Bodet D., Singh A. Mobile near-field terahertz communications for 6G and 7G networks: Research challenges. Front. Comms. Net. 2023; 4. https://doi.org/10.3389/frcmn.2023.1151324

6. Минин И.В., Минин О.В. Проблемы метрологии терагерцового излучения в медицине. Вестник СГУГиТ. 2021; 26(3): 162–80. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2021-26-3-162-180 https://elibrary.ru/plllzv

7. Черкасова О.П., Сердюков Д.С., Ратушняк А.С., Немова Е.Ф., Козлов Е.Н., Шидловский Ю.В., Зайцев К.И., Тучин В.В. Механизмы влияния терагерцового излучения на клетки (обзор). Оптика и спектроскопия. 2020; 128(6): 852–64. https://doi.org/10.21883/OS.2020.06.49420.51-20 https://elibrary.ru/neruuk

8. Бондарев А. Террагерцовое излучение. Обзор современных технологий; 2023. Доступно: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/713944

9. Cong M., Li W., Liu Y., Bi J., Wang X., Yang X., et al. Biomedical application of terahertz imaging technology: a narrative review. Quant. Imaging. Med. Surg. 2023; 13(12): 8768–86. https://doi.org/10.21037/qims-23-526

10. Зайцев К.И., Долганова И.Н., Черномырдин Н.В., Командин Г.А., Лаврухин Д.В., Решетов И.В. и др. Применение терагерцовых технологий в биофотонике. Часть 1: методы терагерцовой спектроскопии и визуализации тканей. Фотоника. 2019; 13(7): 680–7. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.7.680.687 https://elibrary.ru/kahdtu

11. Исаев В.М., Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона. Доклады ТУСУРа. 2014; (4): 5–21. https://elibrary.ru/rohjxx

12. Гареев Г., Лучинин В. Применение терагерцевого излучения в биологии и медицине. Наноиндустрия. 2014; (6): 34–44. https://elibrary.ru/sqcebx

13. Чекрыгин В.Э. Терагерцовый диапазон на страже здоровья. Известия ЮФУ. Технические науки. 2009; (7): 102–7. https://elibrary.ru/kvbcpf

14. Киричук В.Ф., Антипова О.Н., Великанов В.В., Великанова Т.С. Антистрессорный эффект волн терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода на измененные показатели линейной скорости кровотока в эксперименте. Фундаментальные исследования. 2013; (5–1): 82–7. https://elibrary.ru/pzbqod

15. Свистунов А.А., Цымбал А.А., Литвицкий П.Ф., Будник И.А. Экспериментальное и клиническое обоснование применения электромагнитных волн терагерцевого диапазона на частотах излучения и поглощения оксида азота и кислорода при различных формах патологии. Вестник Российский академии медицинских наук. 2017; 72(5): 365–74. https://doi.org/10.15690/vramn817 https://elibrary.ru/zriwtd

16. Smolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., Zaytsev K.I., Ozheredov I.A., Cherkasova O.P., et al. Terahertz biophotonics as a tool for studies of dielectric and spectral properties of biological tissues and liquids. Prog. Quantum Electron. 2018; 62: 1–77. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2018.10.001

17. Zaitsev K.I., Chernomyrdin N.V., Kudrin K.G., Reshetov I.V., Yurchenko S.O. Terahertz spectroscopy of pigmentary skin nevi in vivo. Opt. Spectrosc. 2015; 119(3): 404–10. https://doi.org/10.1134/S0030400X1509026X

18. Аксенов В.Н., Ангелуц А.А., Балакин А.В., Иванов С.В., Ожередов И.А., Солянкин П.М. и др. Многочастотный терагерцовый квантово-каскадный лазер для решения задач атмосферного зондирования и обнаружения малых примесей. Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2019; (6): 58–64. https://elibrary.ru/hkxclv

19. Терагерцы для живописи: как исследования ученых из России и Франции помогают восстанавливать предметы искусства; 2019. Доступно: https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/8653/

20. Скрыль А.С., Царев М.В. Применение терагерцового излучения для исследования предметов искусства. Электронное методическое пособие; 2011. Доступно: https://laser.unn.ru/sites/default/files/terahertz-for-art.pdf

21. Волков В.Г. Квантово-каскадные лазеры и их применение в системах обеспечения безопасности и связи. Системы управления, связи и безопасности. 2016; (1): 10–41. https://elibrary.ru/votnah

22. Unlocking the potential of Terahertz radio spectrum. The role of spectrum management; 2021. Available at: https://www.ofcom.org.uk/__data/assets/pdf_file/0032/228929/terahertz-spectrum-paper.pdf

23. Imran M.A., Abbasi Q.H. Exploiting Rarely Capitalised Spectrum Future Technologies using THz and beyond THz bands; 2020. Available at: https://pixl8-cloud-techuk.s3.eu-west-2.amazonaws.com

24. Гайдученко И.А., Гольцман Г.Н., Ожегов Р.В., Шураков А.С. Терагерцовая фотоника. Коллективная монография. М.; 2023. https://elibrary.ru/djcszp

25. Farhad A., Pyun J.Y. Terahertz Meets AI: The State of the Art. Sensors (Basel). 2023; 23(11): 5034. https://doi.org/10.3390/s23115034

26. Sarieddeen H., Alouini M.S., Al-Naffouri T.Y. Terahertz-Band Ultra-Massive Spatial Modulation MIMO. IEEE J. Sel. Areas Commun. 2019; 37: 2040–52. https://doi.org/10.1109/JSAC.2019.2929455

27. Saad W., Bennis M., Chen M. A vision of 6G wireless systems: Applications, trends, technologies, and open research problems. IEEE Netw. 2019; 34: 134–42. https://doi.org/10.1109/MNET.001.1900287

28. Alraih S., Shayea I., Behjati M., Nordin R., Abdullah N.F., Abu-Samah A., et al. Revolution or evolution? Technical requirements and considerations towards 6G mobile communications. Sensors (Basel). 2022; 22(3): 762. https://doi.org/10.3390/s22030762

29. Кучерявый Е.А., Молчанов Д.А., Петров В.И. Открытые исследовательские задачи и возможные приложения для сетей связи терагерцового диапазона частот. Информационные технологии и телекоммуникации. 2017; 5(1): 54–67. https://elibrary.ru/ypqdkv

30. Akyildiz I.F., Jornet J.M. Realizing ultra-massive MIMO communication in the (0.06–10) terahertz band. Nano Communication Networks. 2016; 8: 46–54. https://doi.org/10.1016/j.nancom.2016.02.001

31. Хофизов С.А., Долбич Ю.М. Оценка коммуникаций будущего: от 5G до 6G. Экономика и качество систем связи. 2022; (2): 24–31. https://elibrary.ru/bdgtzv

32. Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б. Проблема повышения спектральной эффективности и емкости в перспективных системах связи 6G. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020; 14(2): 25–31. https://doi.org/10.36724/2072-8735-2020-14-2-25-31 https://elibrary.ru/hhvlbc

33. Бондарев А. На каких физических основах будет строиться технология 6G? Что известно на сегодняшний день; 2023. Доступно: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/722308/

34. Bariah L., Mohjazi L., Muhaidat S., Sofotasios P.C., Kurt G.K., Yanikomeroglu H., et al. A prospective look: key enabling technologies, applications and open research topics in 6G networks. IEEE Access. 2020; 8(29): 174792–820. Available at: https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202112219441

35. Letaief K.B., Chen W., Shi Y., Zhang J., Zhang Y.J.A. The roadmap to 6G: AI empowered wireless networks. IEEE Comm. Mag. 2019; 57(8): 84–90. https://doi.org/10.1109/MCOM.2019.1900271

36. Тихвинский В., Девяткин Е., Смирнов Ю., Иванкович М., Веерпалу В. Беспроводная связь. Перспективы использования терагерцового диапазона в сетях 6G. Часть 2. Первая миля. 2022; (8): 10–6. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2022.108.8.10.16 https://elibrary.ru/cxecca

37. Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Коваль В.А., Девяткин Е.Е. Развитие сетей мобильной связи от 5G Advanced к 6G: проекты, технологии, архитектура. М.: Техносфера; 2023.

38. Wilmink G.J., Grundt J.E. Invited review article: current state of research on biological effects of terahertz radiation. J. Infrared Millim. Terahertz Waves. 2011; 32(10): 1074–122. https://doi.org/10.1007/s10762-011-9794-5

39. Alexandrov L.B., Rasmussen K.Ø., Bishop A.R., Alexandrov B.S. Evaluating the role of coherent delocalized phonon-like modes in DNA cyclization. Sci. Rep. 2017; 7(1): 9731. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09537-y

40. Иванов А.Н. Регуляторные эффекты волн терагерцового диапазона. Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2012; 2(6): 392–9. https://elibrary.ru/oyzphj