Brummton-Forum

Sehr geehrter ....,
vielen Dank für Ihre E-Mail. Zu Ihren Fragen kann ich Ihnen folgende Auskunft geben:

Kurze energiereiche Pulse hochfrequenter elektromagnetischer Wellen können unter bestimmten
Bedingungen von einer exponierten Person als Summen oder Klicken wahrgenommen werden.
Der gegenwärtig akzeptierteWirkmechanismus basiert auf den thermoelastischen Eigenschaften
weichen biologischen Gewebes,welches im Rhythmusder Pulse minimal(ca. ein Millionenstel°C) aber schnell
(µs)erwärmt wird und dabei in eine mechanische Schwingung versetzt werden kann. Tritt dies in
bestimmten Bereichen des Kopfes auf, können die mechanischen Schwingungen mittels Knochenleitung
das Innenohr stimulieren und einen Hörreiz auslösen.
Das Mikrowellenhören wurde in experimentellen Laborstudien an Versuchstieren und an freiwilligen
Probanden sowie rechnerisch mittels theoretischer Simulationsmodelle untersucht. So wurden
Probanden z.B. bei Frequenzen im Gigahertzbereich Mikrowellenpulsen unterschiedlicher Längen
und Spitzenleistungen ausgesetzt. Die so ermittelten Wahrnehmbarkeitsschwellen liegen in der
Größenordnung von Kilowatt/Quadratmeter für die Spitzenleistungsdichte der Einzelpulse. Grenzwerte
für gepulste Aussendungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder sind in Deutschland
in der 26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BlmSchV) geregelt. Demnach
dürfen bei gepulsten elektromagnetischen Feldern die Spitzenwerte für die elektrische und die
magnetische Feldstärke das 32fache der Grenzwerte für zeitlich gemittelte Expositionen nicht
übersteigen. Die Überwachung der Einhaltung von Grenzwerten obliegt den Bundesländern. Bei
der Erteilung von Standortbescheinigungen gemäß der Verordnung über das Nachweisverfahren
zur Begrenzung elektromagnetischer Felder (BEMFV) berücksichtigt die Bundesnetzagentur für
Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen gepulste Aussendungen bei der Bestimmung
von Sicherheitsabständen für ortsfeste Sendefunkanlagen. Im Rahmen von EMFMessreihen
und in begründeten Einzelfällen führt die Bundesnetzagentur Messungen durch

Demnach dürfen bei gepulsten elektromagnetischen Feldern die Spitzenwerte für die elektrische und die magnetische Feldstärke das 32fache der Grenzwerte für zeitlich gemittelte Expositionen nicht übersteigen.

Neurophysiologie. Mikrowellenhören ist eine spezielle Wirkung von stark gepulsten, hochfrequenten elektromagnetischen Feldern im Bereich von 200 MHz und 3 GHz. Dabei nehmen Menschen Geräusche in Form von Klicken oder Summen wahr. Der Effekt entsteht durch eine thermoelastische (elastisches Verhalten in Abhängigkeit von der Temperatur) Wechselwirkung in der Hörrinde des Großhirns.

Die Grenze zur Wahrnehmung liegt bei ungefähr 100-400 mJ/m² für Pulslängen von weniger als 30 Mikrosekunden bei 2,45 GHz, dies entspricht einer spezifischen Absorption von 4-16 mJ/kg.

Umrechnungsfaktoren für Energie:

1 t SKE = 8140 kWh
1 t RÖE = 11630 kWh
1 MJ = 0,278 kWh
1 GJ = 278 kWh
1 TJ = 278000 kWh
1 PJ = 278 * 10^6 kWh
1 EJ = 278 * 10^9 kWh

1 W m-2 = 0.0864 MJ m-2 day-1

Health Phys. 2007 Jun;92(6):621-8.
Hearing of microwave pulses by humans and animals: effects, mechanism, and thresholds.

Lin JC, Wang Z.

Department of Electrical and Computer Engineering, University of Illinois, Chicago, IL 60607-7053, USA. lin@uic.edu

The hearing of microwave pulses is a unique exception to the airborne or bone-conducted sound energy normally encountered in human auditory perception. The hearing apparatus commonly responds to airborne or bone-conducted acoustic or sound pressure waves in the audible frequency range. But the hearing of microwave pulses involves electromagnetic waves whose frequency ranges from hundreds of MHz to tens of GHz. Since electromagnetic waves (e.g., light) are seen but not heard, the report of auditory perception of microwave pulses was at once astonishing and intriguing. Moreover, it stood in sharp contrast to the responses associated with continuous-wave microwave radiation. Experimental and theoretical studies have shown that the microwave auditory phenomenon does not arise from an interaction of microwave pulses directly with the auditory nerves or neurons along the auditory neurophysiological pathways of the central nervous system. Instead, the microwave pulse, upon absorption by soft tissues in the head, launches a thermoelastic wave of acoustic pressure that travels by bone conduction to the inner ear. There, it activates the cochlear receptors via the same process involved for normal hearing. Aside from tissue heating, microwave auditory effect is the most widely accepted biological effect of microwave radiation with a known mechanism of interaction: the thermoelastic theory. The phenomenon, mechanism, power requirement, pressure amplitude, and auditory thresholds of microwave hearing are discussed in this paper. A specific emphasis is placed on human exposures to wireless communication fields and magnetic resonance imaging (MRI) coils.

PMID: 17495664 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Magn Reson Med. 1991 Oct;21(2):197-215.
Human auditory system response to pulsed radiofrequency energy in RF coils for magnetic resonance at 2.4 to 170 MHz.

Röschmann P.

Philips GmbH Forschungslaboratorium Hamburg, Federal Republic of Germany.

The threshold conditions for an auditory perception of pulsed radiofrequency (RF) energy absorption in the human head have been studied on six volunteers with RF coils for magnetic resonance (MR) imaging. For homogeneous RF exposure with MR head coils in the 2.4- to 170-MHz range and pulse widths 3 microseconds less than or equal to Tp less than 100 microseconds, the auditory thresholds were observed at 16 +/- 4 mJ pulse energy. Localized RF exposure with optimized surface coils positioned flush with the ear lowers the auditory threshold to only 3 +/- 0.6 mJ. The hearing threshold of RF pulses with Tp greater than 200 microseconds occurs at more or less constant peak power levels of typically 150 +/- 50 W for head coils and as low as 20 W for surface coils. The results from this study confirm theoretical predictions from a thermoelastic expansion model and compare well with reported thresholds from near field antenna measurements at 425 to 3000 MHz. Details of the threshold dependence on RF pulse length reveal primary sites of RF to acoustic energy conversion at the mastoid and temporal bone region and the outer layer of the brain from where thermoelastically generated pressure transients excite audible pressure waves at the resonance modes of the skull around 1.7 kHz and of the brain around 11 kHz. If not masked by usually dominating noise from switched gradients, the conditions for hearing RF pulses, as applied to head coils in MR studies with flip angle alpha at main field B0, is given by Tp/ms less than or equal to 0.4 (alpha/pi)B0/[T]. At peak power levels up to 15 kW presently available in clinical MR systems, there is no evidence known for detrimental health effects arising from the RF auditory phenomenon which is a secondary cause associated with primary RF to thermal energy conversion in body tissues. To avoid the RF-evoked sound pressure levels in the head rising above the discomfort threshold at 110 dB SPL, an upper limit of 30 kW applied peak pulse power is suggested for head coils and 6 kW for surface coils.

PMID: 1745119 [PubMed - indexed for MEDLINE]

Phys Med Biol. 2009 Jul 7;54(13):4037-49. Epub 2009 Jun 5.
Generalized model of the microwave auditory effect.

Yitzhak NM, Ruppin R, Hareuveny R.

Radiation Safety Division, Soreq NRC, Yavne, Israel.

A generalized theoretical model for evaluating the amplitudes of the sound waves generated in a spherical head model, which is irradiated by microwave pulses, is developed. The thermoelastic equation of motion is solved for a spherically symmetric heating pattern of arbitrary form. For previously treated heating patterns that are peaked at the sphere centre, the results reduce to those presented before. The generalized model is applied to the case in which the microwave absorption is concentrated near the sphere surface. It is found that, for equal average specific absorption rates, the sound intensity generated by a surface localized heating pattern is comparable to that generated by a heating pattern that is peaked at the centre. The dependence of the induced sound pressure on the shape of the microwave pulse is explored. Another theoretical extension, to the case of repeated pulses, is developed and applied to the interpretation of existing experimental data on the dependence of the human hearing effect threshold on the pulse repetition frequency.

PMID: 19502702 [PubMed - indexed for MEDLINE]