Biologic Influence of 900MHz Radiofrequency Identification in Rat

Abstract

Background and PURPOSE: The RFID (Radiofrequency Identification)system that operated under the ultra high frequency(UHF) band, is advanced important technology in a variety of fields. A RFID system appreciate the objects through wireless communication with tags by harvesting enerty from the electromagnetic field, which have an unique ID and information, and are attached to objects, animals and humans. In korea, the frequency band of the UHF RFID is 908.5~914MHz. Use of electromagnetic field such as electronic production and mobile phones have been increasing day by day. Therefore, concern about the potential human health harmful effect of exposure to radiofrequency radiation. Many studies have been research on possible effects of radiofrequency in vitro, in vivo and epidemiologic research. However, available data are insufficient and controversiality. In this study, we exposed rats to a RFID electromagnetic field and evaluated the RFID field harmful effect as a melatonin, serotonin and thyroid hormones and immune system. MATERIALS AND METHODS: We established a reverberation chamber for 900MHz RFID radiation to the whole body of Sprague-Dawlye (SD) male rat. In this chamber, rats were exposed radiofrequency at different SAR value, exposure time and exposure period. We performed take a specimen and GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry), Chemiluminescent immunoassay(CLIA), Hematology analyzer, FACS(Fluorescence activated cell sorter analysis), Hematoxylin-Eosin staining to evaluated the RFID radiation effects. RESULTS: All rats were examined weekly weight. No body weight change was observed in any exposure group. No significant differences in melatonin and serotonin levels were observed between the groups and various exposure condition and dose not change pineal gland morphology. In thyroid gland experiments, we could observe significant change only in thyroxine concentration on SAR value 2W/kg, 8h/day exposure for 4weeks exposure condition. On cell-mediated immune system, no significant differences were seen in neutrophil, monocyte, T4/T8 ratio. The number of eosinophil and basophil was significantly decreased on SAR value 1W/kg, 1h/day exposure for 2weeks exposure condition. And the number of white blood cell and lymphocyte was significantly decreased on both 2weeks and 4weeks exposure period at SAR value 2W/kg exposure condition. CONCLUSION: Exposure to 900MHz RFID was partly altered Exposure to 900MHz RFID was partly changed factor of biological parameters. These changes are considered as a part of compensatory homeostatic response to the electromagnetic stress; as the changed values were still within the range of physiologic value limit, even though these are statistically significant.

연구의 배경 및 목적: 무선 주파수를 이용하여 사물이나 사람에 부착된 태그(Tag)를 인식하는 전자파 식별기술인 RFID(Radio Frequency Identification)가 다양한 분야에서 활용되고 있다. 우리나라에서 널리 사용하고 있는 908.5~914MHz 대역의 RFID 전자파의 인체 유해성 여부를 과학적으로 규명하기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 연구자는 900MHz 대역의 RFID 전자파 노출이 1) 멜라토닌/세로토닌을 비롯하여, 2) Thyroid 시스템에 관여하는 호르몬들의 분비와 3) 면역시스템에 미치는 영향 등을 관찰하기 위한 동물 실험을 수행하고, 그 결과를 분석하여 전자파의 생물학적 영향(biologic effect) 또는 유해한 영향(harmful effect) 등과 관련한 연구 자료 획득을 목표로 하였다. 연구 방법: Adult male Sprague-Dawley rats을 실험동물을 대상으로 하였다. 동물 실험을 위해 한국전자파학회의 감수 하에, 900MHz RFID전자파 노출장비인 Reverberation Chamber(전자파잔향실)를 구축하고 장비의 기능을 확인하였다. 위 실험동물에 900MHz대역의 RFID전자파를 다양한 노출 조건에서의 영향을 평가하기 위해SAR값(Specific Absorption Rate, 전자파흡수율)과 노출시간 및 노출기간 등을 다르게 설정하면서 동물 실험을 수행하였다. 실험 군은 노출 조건에 따라, SAR 값과 노출 시간에 따른 군 간의 호르몬의 분비량 및 면역시스템에 대한 영향을 평가하기 위해 실험동물의 소변, 혈액, 장기 등의 시료를 채취하여 GC-MS(Gas Chromatography-Mass Spectrometry), Chemiluminescent immunoassay(CLIA), Hematology analyzer, FACS(Fluorescence Activated Cell Sorter analysis), Hematoxylin-Eosin염색 등의 방법을 이용하여 시료를 관찰하고, 그 결과들을 분석하였다. 연구 결과: 본 연구 환경에서 전자파 노출이 백서 체중에 영향을 주지 않았다. SAR 값 1W/kg 또는 2W/kg의 조건에서 하루 1시간씩 2주간 낮 시간(day time)에 노출하는 환경에서 멜라토닌과 세로토닌은 영향을 받지 않았으며, 송과선의 조직학적 변화도 관찰되지 않았다. 갑상선 호르몬과 갑상선 자극 호르몬은 SAR값 2W/kg의 노출 강도에서, 매일 1시간 또는 8시간씩2주간 노출한 실험 환경에서 분비량에 변화가 없었으나, 노출 기간을 4주로 늘린 실험 환경에서는 T4(Thyroxine)의 분비가 감소되는 소견이 관찰되었다. 세포 매개성 면역반응에 대한 영향을 보기 위해 수행한 실험에서 SAR값 1W/kg의 약한 전자파를 매일 1시간씩 2주일 동안 노출한 조건에서도 호산구와 호염기구가 감소되었고, SAR값을 2W/kg로 증가시켜 2주 및 4주간 노출한 실험 환경에서 백혈구 (White Blood Cell)와 임파구가 현저히 감소하였으나, T4/T8 임파구의 비율은 정상 범위 내로 유지되었다. 결론 및 고찰: 900MHz 대역의 RFID 노출 실험을 통해, 전자파의 생물학적 영향이 있는 소견들이 관찰되었으나, 유해한 수준의 영향이 있는지를 판단하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다. 2주간 노출한 환경에서는 현저히 감소되었지만, 4주간 노출한 환경에서는 임파구수가 정상 범위 내에서 유지되는 것은, 전자파가 생물학적 영향(biologic effect)을 유발하긴 하였으나, 유해한 수준의 영향(harmful effect)을 초래했다는 증거가 되지는 못하는 소견이라고 볼 수 있다. 이러한 변화는 외부 자극에 대해 생체를 보호하기 위한 일련의 적응 반응 중의 하나라고 해석할 수 있고, 본 연구의 전자파 노출 조건이 적응할 수 있는 수준의 스트레스였기 때문이라고 생각된다. 900MHz의 전자파 노출에 의한 생체 영향 연구는 다양한 조건에서 반복적인 실험, 계절적인 영향을 고려한 노출 실험, 주간 및 야간 노출에 의한 영향 비교, 등을 포함하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 본 연구자가 수행한 동물 실험은 900MHz 대역의 RFID의 생체 영향 연구의 일부로 수행된 것이며, 다양한 노출조건과 환경에 따른 연구가 지속적으로 수행되고 있어, RFID노출이 생체에 미치는 영향에 대한 유용한 정보를 제공하게 될 것으로 사료된다.