EVのGPSアンテナ、人体への影響は極めて低い
電気自動車（EV）の普及が世界中で加速する中、車両に搭載される無線通信技術への関心も高まっている。GPSナビゲーション、Bluetooth接続、モバイルデータ通信など、現代のEVは高度にネットワーク化された「走るスマートデバイス」とも言える。しかし、こうした技術が生み出す高周波電磁界が車内にいる乗員の健康に与える影響については、依然として懸念の声が存在する。特に、1.575GHzという周波数帯で常に動作しているGPSアンテナは、その放射波が人体にどのような影響を及ぼすのか、科学的な検証が求められていた。
この疑問に対して、科学的根拠に基づいた明確な答えを提示したのが、蘭州交通大学光電技術与智能控制教育部重点実験室の尚思雨氏による最新の研究である。この研究は、学術誌『Technology Innovation and Application』に掲載され、有限要素法解析ソフトウェア「COMSOL Multiphysics」を用いた高度なシミュレーションを通じて、EV内のGPSアンテナが人体に及ぼす電磁波吸収量、すなわち比吸収率（SAR）を精密に評価した。その結果、実用的な運転条件下で得られたSAR値は、国際的な安全基準であるICNIRPガイドラインの限界値のわずか4.5%に過ぎず、乗員の健康リスクは事実上存在しないことを示している。
この研究の意義は、単に「安全だ」と断言するにとどまらない。それは、科学的なアプローチで不確かな不安を払拭し、EVのさらなる普及と技術革新を支える基盤を築いた点にある。自動車産業は今、電動化だけでなく、自動運転やコネクティビティの進化という大きな転換期を迎えている。このような中で、消費者の信頼は技術の進歩と同等に重要な要素である。科学的な裏付けのない憶測や風評が、産業の発展を妨げる可能性すらある。尚思雨氏の研究は、こうしたリスクを未然に防ぐ、極めて重要な一歩と言える。
従来、人体への電磁波影響を評価するには、生体組織を用いた実験が最も直接的である。しかし、これは倫理的にも技術的にも極めて困難な課題である。そのため、本研究では「数値的被ばく評価（Numerical Dosimetry）」という手法が採用された。これは、コンピュータ上に人間の身体、車両の内装、そしてアンテナの3つを精密にモデル化し、電磁界の挙動をシミュレーションする方法だ。この手法の強みは、現実世界では不可能な繰り返し実験や、あらゆるシナリオの検証が可能になる点にある。
シミュレーションの舞台は、一般的なEVの車室内。モデル化されたGPSアンテナは、屋根やリアウィンドウに搭載されるタイプのもので、1.575GHzで右旋円偏波を放射する。乗員モデルは、身長1.75メートルの成人男性を基準とし、座った姿勢を再現している。特に注目すべきは頭部のモデルで、これは「ラッシュ・ドリスコールモデル」と呼ばれる、頭皮、頭蓋骨、脳の3層構造からなる球体で構成されている。このモデルは、実際の人体の電気的特性（導電率や誘電率）を、特定の周波数（本研究では1.575GHz）で非常に正確に再現できるため、国際的に広く認められた評価手法である。研究では、皮膚、血液、筋肉、骨などの体幹部組織の平均値も用いて、全身の電磁波吸収を包括的に評価している。
評価の核心となる指標が「比吸収率（SAR）」である。これは、人体1キログラムあたりに吸収される電磁波のエネルギーの割合をワット/キログラム（W/kg）で表したものだ。SAR値が高いほど、組織が電磁波エネルギーを吸収して発熱するリスクが高くなる。そのため、国際非電離放射線防護委員会（ICNIRP）は、一般市民の30分間全身平均SARの安全限界を0.08 W/kgと定めている。この基準は、人体の温度上昇が1℃を超えないように設定されており、科学的根拠に基づいた非常に保守的な数値である。
研究チームは、シミュレーションを3つの異なる座席位置で実施した。ドライバー席、後部中央席、そして後部窓際席である。これは、アンテナからの距離や車両内での電磁界の反射パターンが異なるため、乗員ごとに被ばくレベルに差が出る可能性を考慮したものだ。30分間の連続照射という現実的なシナリオを想定し、各位置における全身平均SARを算出した。
その結果は、全ての座席位置において、ICNIRPの安全限界をはるかに下回る数値となった。最も高い被ばくレベルが観測されたのは後部窓際席で、全身平均SARは0.0036 W/kg。これは安全限界の4.5%に過ぎない。後部中央席は0.0028 W/kg、最も低い被ばくレベルだったドライバー席は0.0017 W/kgであった。これらの数値は、人体に与える影響が極めて微小であることを示している。シミュレーション上での体温上昇は、ごくわずかなものにとどまり、人体が自然に持つ体温調節機能によって完全に打ち消されるレベルである。
さらに興味深いのは、頭部内部におけるSARの分布である。シミュレーション画像から明らかになったのは、電磁波が頭部に到達した際、そのエネルギーの吸収に明確な段階があることだ。まず、電磁波は頭皮に到達し、ここで最も高いSAR値を示す。次に、電磁波は頭蓋骨を通過するが、頭蓋骨は高い電気抵抗を持つため、多くのエネルギーを吸収・散逸する。この「自然なシールド効果」により、電磁波の強度は大幅に低下する。その結果、最も保護が必要な脳組織に到達するエネルギーは、頭皮や頭蓋骨に比べて劇的に少なくなる。研究データによると、脳内のSAR値は頭皮の数十から数百倍も低いレベルに抑えられている。これは、人体自身が持つ生物学的な防御機構が、外部からの電磁波から重要な臓器を守っていることを示す、強力な証拠である。
この研究の成果は、消費者にとって大きな安心材料となる。SNSや一部のメディアでは、「EVの電磁波が体に悪い」といった根拠の薄い情報が拡散されることがある。しかし、本研究は、こうした風評に科学的根拠で対抗する。自動車メーカーにとっても、極めて重要なインプットとなる。今後の車両開発では、アンテナの配置や車両構造の設計段階から、乗員の電磁界被ばくレベルを最適化することができる。例えば、SAR値がやや高くなる後部窓際席の近くに、電磁波を吸収または反射する素材を部分的に使用するなど、細やかな設計の工夫が可能になる。
また、規制当局にとっても、本研究は貴重なデータを提供する。ICNIRPをはじめとする国際的な安全基準は、最新の科学的知見に基づいて定期的に見直される。本研究のような、実際の車両環境を模した高精度なシミュレーション結果は、既存の基準が十分に適切であることを裏付けるだけでなく、将来的に新たな技術（例えば、5G/6G通信、V2X車両間通信、ワイヤレス充電）が導入された際の新たな評価基準を策定する際の重要な基礎資料となる。
もちろん、研究はその限界も明確にしている。今回のシミュレーションは、30分間という短期間の暴露を対象としている。長期的、慢性の暴露がもたらす影響については、さらなる研究が必要とされている。尚思雨氏は論文の結論で、「人体が車載アンテナに長期間さらされていることを考慮すると、長期暴露の潜在的影響を評価するためにさらなる研究が必要である」と指摘している。これは、科学の謙虚さと、継続的な探求の重要性を示している。
総じて、尚思雨氏の研究は、EVの安全性に関する議論を、感情や憶測の域から、科学とデータに基づくものへと引き上げた。電動化の波は止まらない。自動車はますます複雑で高度な電子システムを内包する。その中で、信頼性と安全性を確保し続けることが、産業の持続的な発展に不可欠である。本研究は、その信頼性を支える、確かな一石を投じたと言えるだろう。
尚思雨、蘭州交通大学光電技術与智能控制教育部重点実験室。『Technology Innovation and Application』掲載、DOI: 10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.24.001