University of Oulu

Spontaneous movements of hands in gradients of weak VHF electromagnetic fields

Saved in:
Author: Huttunen, Paavo
Organizations: University of Oulu, Faculty of Technology, Department of Electrical Engineering
University of Eastern Finland, Institute of Biomedicine, Medical physiology
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 3.1 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789514297601
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2012
Publish Date: 2012-02-21
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Faculty of Technology of the University of Oulu for public defence in OP-sali (Auditorium L10), Linnanmaa, on 2 March 2012, at 12 noon
Tutor: Professor Risto Myllylä
Professor Osmo Hänninen
Reviewer: Professor Valentin Dmitriev
Professor Timo Jääskeläinen
Description:

Abstract

The aims of the present study were to clarify the antenna function and radio frequency radiation (RFR) sensitivity of human subjects using theoretical calculations and field tests. The weak very high frequency (VHF) electromagnetic fields and spontaneous hand movements were recorded. Groups of university students, other volunteers and as a very interesting group, experienced well finders, were used as test subjects. The VHF field was studied using a spectrum analyser and tuneable narrow-band or broad-band meter with a dipole antenna. The hand movements were registered by potentiometric systems and electromyography (EMG). The test subjects (altogether n = 140) in different tests were walking, sitting in a cart being pulled slowly forward, or sitting in a moving car. The responses were observed and hand movements were recorded and analysed by personal computers. By visual inspection and using the Pearson's correlation, the results of different individuals have been compared with the measured intensity of far fields of a radio mast. Reaction spots and graphs defined by different individuals in the same experiment areas have been compared to each other.

Hand movement correlated with the reactions of the forearm and shoulder muscles, e.g., pronator teres and trapezius, by EMG measurements. The reactions of some persons correlated with each other. Experiments in a slow moving wagon and in a moving car showed a correlation between the test subjects’ hand movements and the intensity of below 1 mV/m radio and TV signals measured in the vicinity of the test subject. In open field tests different persons usually reacted in widely different ways. The most evident results were recorded near the buildings, where the radio waves reflected from the wall and patterns of standing waves were clear. Many VHF frequency modulated (FM) broadcasting signals were summed at these places at the same time.

It is concluded that the spontaneous hand movement reactions occurred as a response of the human body to the gradients of the VHF field intensity. The reaction generally occurred in interference patterns of multipath propagation or standing waves originating from the radiation of FM radio and TV broadcasting transmitters and radiation reflected from the walls of buildings or from other objects. This non-thermal reaction was clearly observable as spontaneous arm movements by 39 percent of the 85 tested students.


Tiivistelmä

Tässä tutkimuksessa selvitettiin ihmisen herkkyyttä radiotaajuiselle säteilylle. Ihmisen toimimista radioaaltojen antennina tarkasteltiin teoreettisesti ja kenttäkokein. Heikkojen VHF-alueen radioaaltojen voimakkuutta ja tahattomia käsien liikkeitä rekisteröitiin valituilla koepoluilla. Koehenkilöinä on ollut yliopiston opiskelijoita ja muita vapaaehtoisten ryhmiä. Kiinnostavin ryhmä oli kokeneet kaivonkatsojat, joiden käsienliikereaktioihin radioaaltojen vaikutuksista löytyy viitteitä kirjallisuudesta.

Radioaaltojen voimakkuuden vaihteluja mitattiin spektrianalysaattorilla ja laajakaistaisella VHF-alueen integroivalla mittarilla. Käsien liikkeitä rekisteröitiin potentiometriin perustuvilla liikeantureilla. Lihasten sähköimpulsseja rekisteröitiin elektromyografia- eli EMG-laitteella. Eri koesarjoissa koehenkilöt (yhteensä 140) kävelivät, istuivat hitaasti vedettävässä vaunussa tai istuivat liikkuvassa autossa. Reaktioita tarkkailtiin ja käsien liikkeet ja mitatut kentänvoimakkuudet rekisteröitiin ja analysoitiin tietokoneella. Eri koehenkilöiden tuloksia, reagointipaikkoja ja rekisteröityjä käyriä 5–35 km:n etäisyydellä mastoista tarkasteltiin silmämääräisesti. Pearsonin korrelaatiolaskentaa apuna käyttäen tuloksia verrattiin radiomastojen säteilyn voimakkuuteen. Eri ihmisten reagointikohtia ja käyriä samoilta koealueilta vertailtiin keskenään.

Koeasetelmassa käsienliikkeiden todettiin korreloivan joidenkin kyynärvarren ja hartialihasten (mm. pronator teres ja trapezius) EMG-signaaleihin. Joidenkin koehenkilöiden tulokset korreloivat keskenään. Hitaasti vedettävässä vaunussa ja liikkuvassa autossa tehdyissä kokeissa tuli esille korrelaatio vartalon edessä olevien käsien loittonemis-lähestymis-liikkeiden ja koehenkilön välittömässä läheisyydessä mitattujen 1 mV/m -tasoisten radio- ja TV-signaalien voimakkuusvaihtelujen välillä. Avoimella kentällä henkilöt reagoivat hyvin eri tavoin. Parhaiten yhteys tuli esille rakennusten lähellä sijaitsevilla koealueilla, joissa radioaallot heijastuivat rakennuksen seinästä muodostaen selkeitä seisovan aallon kuvioita. Useat taajuusmoduloidut VHF-alueen radiosignaalit summautuivat näissä paikoissa samanaikaisesti.

Johtopäätöksenä on, että tahattomat käsienliikkeet tapahtuvat kehon vasteena VHF-kentän voimakkuuden muutoksille. Reaktio tapahtui yleensä interferenssi-kuvioissa tai seisovissa aalloissa, jotka muodostuvat FM-radio- ja TV-lähetysten monitie-etenemisestä radioaaltojen heijastuessa rakennusten seinistä tai muista kohteista. Tämä ei-lämpövaikutustason reaktio oli selvästi havaittavissa olkapään tasalle koukistetun käden tahattomana ojennus-koukistus-liikkeenä 39 prosentilla testatuista 85 opiskelijasta.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. C, Technica
ISSN: 0355-3213
ISSN-E: 1796-2226
ISSN-L: 0355-3213
ISBN: 978-951-42-9760-1
ISBN Print: 978-951-42-9759-5
Issue: 415
Subjects:
RFR
VHF
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.