パルス無線周波数

パルス無線周波数は、無線周波数（RF）の振動を1秒あたりパルス（サイクル）の速度でゲートする技術です（1秒あたり1サイクルは1ヘルツ（Hz）と呼ばれます）。無線周波数エネルギーは1.0 × 10 4  Hzから電磁スペクトルの3.0 × 10 11  Hz 。無線周波数電磁エネルギーは、通常はアンテナなどの変換器に接続されたRF電気回路によって日常的に生成される。[1]

パルス無線周波数波形

下の図は、アンテナ プローブを備えたオシロスコープで観測した一般的なパルス無線周波数波形の例を示しています。この例では、ゲート パルス幅が 42 μs で、1 秒あたり 1000 パルス (1キロヘルツのパルス レート) があります。この例のパルス パケット周波数は、RF エネルギー 27.125  MHzです。パルス無線周波数のデューティ サイクルは、RF パケットがオンになっている時間の割合で、この例では 4.2% ([0.042 ms × 1000 パルス ÷ 1000 ms/s] × 100) です。パルス パケットの形状は、方形波、三角波、のこぎり波、または正弦波です。[1]レーダーなど、パルス無線周波数のいくつかのアプリケーションでは、[2]パルス間の時間を変調できます。

この例のパルス パケット周波数は、RF エネルギー 27.125 MHz です。

レーダーでの使用

パルス無線周波数電磁エネルギーの最もよく理解され、応用されている用途はレーダーです。[3]レーダーの用途は多岐にわたり、軍事、民間、宇宙探査など多岐にわたります。レーダーは、送信機から発射されたパルス無線周波数の反射または散乱をアンテナで検出し、物体の距離、速度、方向を測定する技術です。ほとんどの用途では、送信機と検出器は同じ場所に設置されます。レーダーで使用される無線周波数は、種類と用途に応じて3MHzから300GHzまでです。

治療用途

パルス高周波場は、腫瘍、不整脈、慢性疼痛および術後疼痛、骨折、軟部組織創傷の治療に医療分野で用いられる新興技術です。パルス高周波場療法は、その作用機序に基づき、温熱療法[4]と非温熱療法（アサーマル療法）[5]の2つのカテゴリーに大別されます。

腫瘍や不整脈に対する熱高周波アブレーションは25年以上前から行われてきましたが、現在では非熱パルス高周波が不整脈や腫瘍のアブレーションに開発されています。この技術では、カテーテルを介して300～750kHzの周波数で30～60秒間パルス高周波エネルギーを照射します。熱パルス高周波は、電極から局所的に高電流を流すことで対象組織をアブレーションします。一般的に、組織/電極の温度は60～75℃に達し、局所的な組織破壊をもたらします。熱パルス高周波アブレーションは、慢性疼痛の軽減を目的とした末梢神経の損傷にも使用されています。[6] [7]

パルス高周波の非温熱療法的用途は現在、疼痛や浮腫、慢性創傷、骨修復の治療に用いられています。パルス高周波療法技術は、EMF（電磁場）、PEMF（パルス電磁場）、[8] [9] PRF（パルス高周波場）、PRFE [10] [11]（パルス高周波エネルギー）という頭字語で表されます。

これらの技術は、電界および磁界エネルギー、パルス長、デューティサイクル、治療時間、照射方法などにおいて多岐にわたります。パルス高周波は数十年にわたり医療目的で使用されてきましたが、現在ではこの技術に関する有効性と生理学的メカニズムを評価する査読済みの論文が発表され始めています。

非熱性PEMFの潜在的な影響は、感受性の異なるいくつかのヒト細胞タイプに見られるが、100Hzを超える周波数、 1～10mTの磁束密度、10日間を超える慢性曝露が、何らかの細胞反応を確立するのに効果的であることが証拠から示唆されている。[12]

天然資源

自然発生的なパルス無線周波数源は、パルサーと呼ばれる星の形で存在します。パルサーは1967年に電波望遠鏡によって発見されました。[13]これらの星は高速で回転する中性子星であると考えられています。これらの星は強力な磁場を持ち、強い無線周波数を放射します。パルサーの大きさによって、パルスの周波数は異なります。

参考文献

  1. ^ ab 『ARRLアマチュア無線ハンドブック』ニューイントン、コネチカット州：アメリカ無線中継連盟。1997年。ISBN 0872591743. [ページが必要]
  2. ^ ル・シュヴァリエ、フランソワ著『レーダーとソナーの信号処理の原理』、Artech House、ボストン、ロンドン、2002年。ISBN 1-58053-338-8 [ページが必要]
  3. ^ Skolnik, Merrill, I.,レーダーシステム入門、McGraw-Hill、2001年、 ISBN 0-07-066572-9
  4. ^ Gazelle, GS; Goldberg, SN; Solbiati, L.; Livraghi, T. (2000年12月). 「高周波エネルギーによる腫瘍アブレーション」. Radiology . 217 (3): 634. doi :10.1148/radiology.217.3.r00dc26633. PMID  11110923.
  5. ^ Pilla, A., A.編「時間変動磁場と静磁場のメカニズムと治療応用」第3版、F. Barnes, S.、Greenebaum, B.編『電磁場の生物学的・医学的側面』 2007年、 CRC Press：ボカラトン、449ページ、 ISBN 978-0849395383 [ページが必要]
  6. ^ Georgi Mikeladze、Ramon Espinal、Robert Finnegan、James Routon、Dan Martin (2002年7月). 「慢性椎間関節痛の治療におけるパルス高周波応用」 . The Spine Journal . 3 (5): 360– 362. doi :10.1016/S1529-9430(03)00065-2. PMID  14588947.
  7. ^ Sherman, RA; Acosta, NM; Robson, L. (1999). 「パルス電磁場による片頭痛治療：二重盲検プラセボ対照試験」.頭痛. 39 (8): 567– 575. doi : 10.1046/j.1526-4610.1999.3908567.x . PMID  11279973. S2CID  36937154.
  8. ^ Bassett, CA (1989). 「パルス電磁場（PEMF）の治療的利用の基礎的および実践的側面」.バイオメディカル工学批評レビュー. 17 (5): 451– 529. PMID  2686932.
  9. ^ シュパック, ナオミ・M.; プラト, フランク・S.; トーマス, アレックス・W. (2003年12月). 「パルス磁場曝露の治療的利用：レビュー」. URSI Radio Science Bulletin . 2003 (307): 9– 32. doi :10.23919/URSIRSB.2003.7909506 (2025年7月12日現在非アクティブ). ISSN  1024-4530.{{cite journal}}: CS1 maint: DOIは2025年7月時点で非アクティブです（リンク）
  10. ^ Porreca, EG; Giordano-Jablon, GM (2008). 「四肢麻痺患者におけるパルス高周波エネルギーを用いた重症（ステージIIIおよびIV）慢性褥瘡の治療」ePlasty . 8 : e49. PMC 2568079 . PMID  19008935. 
  11. ^ Frykberg, Robert; Tierney, Edward; Tallis, Arthur; Klotzbach, Tosha (2009). 「細胞増殖誘導：低エネルギーパルス高周波による慢性創傷の治癒」.国際下肢創傷ジャーナル. 8 (1): 45– 51. doi :10.1177/1534734608329783. PMID  19129202. S2CID  206747802.
  12. ^ Mansourian, Mahsa; Shanei, Ahmad (2021-07-29). 「パルス電磁場の影響の評価：20年間のin vitro研究のハイライトに関する系統的レビューとメタアナリシス」BioMed Research International . 2021 6647497: 1– 22. doi : 10.1155/2021/6647497 . ISSN  2314-6133. PMC 8342182 . PMID  34368353. 
  13. ^ Burke, BF , Graham-Smith, F. ,電波天文学入門, Cambridge University Press, 2001, ISBN 0521554543[ページが必要]
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