Hygiene and SanitationHygiene and SanitationГигиена и санитария0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman63815610.47470/0016-9900-2024-103-8-822-826pknrjfENVIRONMENTAL HYGIENEГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫHygienic problems of using terahertz electromagnetic radiation (literature review)Гигиенические проблемы применения терагерцевых электромагнитных излучений (обзор литературы)https://orcid.org/0000-0001-8314-2044NikitinaValentina N.НикитинаВалентина Николаевна
Russian Federation

MD, PhD, DSci., Head of the Department for the Study of Electromagnetic radiation of the Department of Physical Factors. North-West Public Health Research Center, 191036, St.-Petersburg, Russian Federation

e-mail: v.nikitinа@s-znc.ru

Доктор мед. наук, зав. отделением изучения электромагнитных излучений отд. физических факторов, ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», 191036, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: v.nikitinа@s-znc.ru

v.nikitina@s-znc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4235-378XDubrovskayaEkaterina N.ДубровскаяЕкатерина Николаевна
Russian Federation

Researcher at the Department of Electromagnetic Radiation Research of the Department of Physical Factors, North-West Public Health Research Center, St.-Petersburg, 191036, Russian Federation

Науч. сотр. отделения изучения электромагнитных излучений отд. физических факторов, ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», 191036, Санкт-Петербург, Россия

https://orcid.org/0000-0001-9475-0176KalininaNina I.КалининаНина Ивановна
Russian Federation

MD, PhD, senior researcher at the Department of Electromagnetic Radiation Research of the Department of Physical Factors, North-West Public Health Research Center, St.-Petersburg, 191036, Russian Federation

Канд. мед. наук, ст. науч. сотр. отделения изучения электромагнитных излучений отд. физических факторов, ФБУН «СЗНЦ гигиены и общественного здоровья», 191036, Санкт-Петербург, Россия

North-West Public Health Research CenterФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека25092024103882282625102024Copyright ©; 2024, Nikitina V.N., Dubrovskaya E.N., Kalinina N.I.Copyright ©; 2024, Никитина В.Н., Дубровская Е.Н., Калинина Н.И.2024Nikitina V.N., Dubrovskaya E.N., Kalinina N.I.Никитина В.Н., Дубровская Е.Н., Калинина Н.И.https://journals.eco-vector.com/0016-9900/article/view/638156

The purpose of the work is to review and analyze domestic and foreign scientific works, systematize the scope of application of terahertz electromagnetic radiation (EMR) to determine hygienic problems in the field of health risk prevention in the development and use of modern radioelectronic devices.

The literature search was conducted on the databases: eLibrary, Web of Science, and fifty. During the study of scientific literature, from over fifty works were analyzed, there 36 sources were selected 36 sources corresponded to the purpose of the study. Today, the urgent tasks are to predict the parameters of a complex electromagnetic environment in open areas and inside buildings using mobile communication standards 4, 5 and 6G, scientific justification of hygienic standards for the combined effects of the electromagnetic factor, methodological approaches to monitoring EMR levels, including the development of domestic selective EMR meters in a wide range of frequencies (radio frequency and terahertz ranges).

Contribution:Nikitina V.N. – the concept and design of the study; collection and processing of material; writing a text;Dubrovskaya E.N. – collection of literature data; collection and processing of material; editing;Kalinina N.I. – collection of literature data; collection and processing of material; editing.All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received: May 3, 2024 / Revised: June 6, 2024 / Accepted: June 19, 2024 /Published: September 10, 2024

Цель работы – обзор и анализ отечественных и зарубежных научных работ, систематизация области применения электромагнитных излучений (ЭМИ) терагерцевого диапазона и определение гигиенических проблем в области профилактики риска для здоровья при разработке и использовании современных радиоэлектронных средств.

Поиск литературы проведён по базам данных eLIBRARY, Web of Science, PubMed. Было проанализировано более 50 научных работ, из которых отобраны 36 источников, соответствующих цели исследования. Актуальными задачами являются прогноз параметров сложной электромагнитной обстановки на открытых территориях и внутри зданий при использовании стандартов мобильной связи 4; 5 и 6G, научное обоснование гигиенических нормативов комбинированного воздействия электромагнитного фактора, разработка методических подходов к определению уровней ЭМИ, создание отечественных селективных приборов – измерителей ЭМИ широкого спектра частот (радиочастотного и терагерцевого диапазонов).

Участие авторов:Никитина В.Н. – концепция и дизайн исследования; анализ данных, написание текста;Дубровская Е.Н. – сбор данных литературы, сбор материала и обработка данных, редактирование;Калинина Н.И. – сбор данных литературы, сбор материала и обработка данных, редактирование.Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 03.05.2024 / Поступила после доработки: 06.06.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 10.09.2024

electromagnetic radiationterahertz rangeoverview6Gэлектромагнитные излучениятерагерцевый диапазонобзор6GIlina S.A. Collection of reports of the International Symposium «Millimeter Waves of Non-Thermal Intensity in Medicine» [Sbornik dokladov Mezhdunarodnogo simpoziuma «Millimetrovye volny neteplovoi intensivnosti v meditsine»]. Moscow; 1991. https://elibrary.ru/xljvmn (in Russian)Ильина С.А. Сборник докладов Международного симпозиума «Миллиметровые волны нетепловой интенсивности в медицине». М.; 1991. https://elibrary.ru/xljvmnChuyan E.N., Tribrat N.S., Ravaeva M.Yu., Ananchenko M.N. Tissue Microhemodynamics: the Effect of Low-Intensity Electromagnetic Radiation in the Millimeter Range [Tkanevaya mikrogemodinamika: vliyanie nizkointensivnogo elektromagnitnogo izlucheniya millimetrovogo diapazona]. Simferopol: ARIAL; 2017. https://elibrary.ru/ysfpuy (in Russian)Чуян Е.Н., Трибрат Н.С., Раваева М.Ю., Ананченко М.Н. Тканевая микрогемодинамика: влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения миллиметрового диапазона. Симферополь: АРИАЛ; 2017. https://elibrary.ru/ysfpuyNikitina V.N., Kalinina N.I., Lyashko G.G., Dubrovskaya E.N., Plekhanov V.P. Special features of the architecture of 5g networks. Probabilistic forecasting of the impact of electromagnetic fields of radio frequencies on the population (literature review). Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2021; 100(8): 792–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-792-796 https://elibrary.ru/vjzzwr (in Russian)Никитина В.Н., Калинина Н.И., Ляшко Г.Г., Дубровская Е.Н., Плеханов В.П. Особенности архитектуры сетей 5G. Вероятностное прогнозирование воздействия электромагнитных полей радиочастот на население (обзор литературы). Гигиена и санитария. 2021; 100(8): 792–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-792-796 https://elibrary.ru/vjzzwrRedmayne M., Maisch D.R. ICNIRP Guidelines’ exposure assessment method for 5G millimetre wave radiation may trigger adverse effects. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2023; 20(7): 5267. https://doi.org/10.3390/ijerph20075267Petrov V., Bodet D., Singh A. Mobile near-field terahertz communications for 6G and 7G networks: Research challenges. Front. Comms. Net. 2023; 4. https://doi.org/10.3389/frcmn.2023.1151324Minin I.V., Minin O.V. Problems of terahertz radiation metrology in medicine. Vestnik SGUGiT. 2021; 26(3): 162–80. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2021-26-3-162-180 https://elibrary.ru/plllzv (in Russian)Минин И.В., Минин О.В. Проблемы метрологии терагерцового излучения в медицине. Вестник СГУГиТ. 2021; 26(3): 162–80. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2021-26-3-162-180 https://elibrary.ru/plllzvCherkasova O.P., Serdyukov D.S., Ratushnyak A.S., Nemova E.F., Kozlov E.N., Shidlovskii Yu.V., Zaytsev K.I., Tuchin V.V. Effects of terahertz radiation on living cells: a review. Optika i spektroskopiya. 2020; 128(6): 852–64. https://doi.org/10.1134/S0030400X20060041 https://elibrary.ru/oeqprf (in Russian)Черкасова О.П., Сердюков Д.С., Ратушняк А.С., Немова Е.Ф., Козлов Е.Н., Шидловский Ю.В., Зайцев К.И., Тучин В.В. Механизмы влияния терагерцового излучения на клетки (обзор). Оптика и спектроскопия. 2020; 128(6): 852–64. https://doi.org/10.21883/OS.2020.06.49420.51-20 https://elibrary.ru/neruukBondarev A. Terahertz radiation. Review of modern technologies; 2023. Available at: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/713944 (in Russian)Бондарев А. Террагерцовое излучение. Обзор современных технологий; 2023. Доступно: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/713944Cong M., Li W., Liu Y., Bi J., Wang X., Yang X., et al. Biomedical application of terahertz imaging technology: a narrative review. Quant. Imaging. Med. Surg. 2023; 13(12): 8768–86. https://doi.org/10.21037/qims-23-526Zaitsev K.I., Dolganova I.N., Chernomyrdin N.V., Komandin G.A., Lavrukhin D.V., Reshetov I.V., et al. Application of therahertz technologies in biophotonics. Part 1: methods of terahertz spectroscopy and imaging of tissues. Fotonika. 2019; 13(7): 680–7. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.7.680.687 https://elibrary.ru/kahdtu (in Russian)Зайцев К.И., Долганова И.Н., Черномырдин Н.В., Командин Г.А., Лаврухин Д.В., Решетов И.В. и др. Применение терагерцовых технологий в биофотонике. Часть 1: методы терагерцовой спектроскопии и визуализации тканей. Фотоника. 2019; 13(7): 680–7. https://doi.org/10.22184/1993-7296.FRos.2019.13.7.680.687 https://elibrary.ru/kahdtuIsaev V.M., Kabanov I.N., Komarov V.V., Meshchanov V.P. Modern radio-electronic systems of terahertz frequency range. Doklady TUSURa. 2014; (4): 5–21. https://elibrary.ru/rohjxx (in Russian)Исаев В.М., Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона. Доклады ТУСУРа. 2014; (4): 5–21. https://elibrary.ru/rohjxxGareev G., Luchinin V. Applications of terahertz radiation in biology and medicine. Nanoindustriya. 2014; (6): 34–44. https://elibrary.ru/sqcebx (in Russian)Гареев Г., Лучинин В. Применение терагерцевого излучения в биологии и медицине. Наноиндустрия. 2014; (6): 34–44. https://elibrary.ru/sqcebxChekrygin V.E. Terahertz a range on the guard of health. Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki. 2009; (7): 102–7. https://elibrary.ru/kvbcpf (in Russian)Чекрыгин В.Э. Терагерцовый диапазон на страже здоровья. Известия ЮФУ. Технические науки. 2009; (7): 102–7. https://elibrary.ru/kvbcpfKirichuk V.F., Antipova O.N., Velikanov V.V., Velikanova T.S. Anti-stress effect teraherts waves at a frequency of atmospheric oxygen on the change of parameters of linear flow velocity in the experiment. Fundamental’nye issledovaniya. 2013; (5–1): 82–7. https://elibrary.ru/pzbqod (in Russian)Киричук В.Ф., Антипова О.Н., Великанов В.В., Великанова Т.С. Антистрессорный эффект волн терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода на измененные показатели линейной скорости кровотока в эксперименте. Фундаментальные исследования. 2013; (5–1): 82–7. https://elibrary.ru/pzbqodSvistunov A.A., Tsymbal A.A., Litvitskii P.F., Budnik I.A. Experimental and clinical rational for terahertz therapy at the frequency of molecular oxygen and nitrogen oxide absorption and emission in different pathologies. Vestnik Rossiiskii akademii meditsinskikh nauk. 2017; 72(5): 365–74. https://doi.org/10.15690/vramn817 https://elibrary.ru/zriwtd (in Russian)Свистунов А.А., Цымбал А.А., Литвицкий П.Ф., Будник И.А. Экспериментальное и клиническое обоснование применения электромагнитных волн терагерцевого диапазона на частотах излучения и поглощения оксида азота и кислорода при различных формах патологии. Вестник Российский академии медицинских наук. 2017; 72(5): 365–74. https://doi.org/10.15690/vramn817 https://elibrary.ru/zriwtdSmolyanskaya O.A., Chernomyrdin N.V., Konovko A.A., Zaytsev K.I., Ozheredov I.A., Cherkasova O.P., et al. Terahertz biophotonics as a tool for studies of dielectric and spectral properties of biological tissues and liquids. Prog. Quantum Electron. 2018; 62: 1–77. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2018.10.001Zaitsev K.I., Chernomyrdin N.V., Kudrin K.G., Reshetov I.V., Yurchenko S.O. Terahertz spectroscopy of pigmentary skin nevi in vivo. Opt. Spectrosc. 2015; 119(3): 404–10. https://doi.org/10.1134/S0030400X1509026XAksenov V.N., Angeluts A.A., Balakin A.V., Ivanov S.V., Ozheredov I.A., Solyankin P.M., et al. A multi-frequency terahertz quantum-cascade laser for atmospheric probing and detection of small impurities. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 3. Fizika. Astronomiya. 2019; (6): 58–64. https://doi.org/10.3103/S002713491906002X https://elibrary.ru/rbyedx (in Russian)Аксенов В.Н., Ангелуц А.А., Балакин А.В., Иванов С.В., Ожередов И.А., Солянкин П.М. и др. Многочастотный терагерцовый квантово-каскадный лазер для решения задач атмосферного зондирования и обнаружения малых примесей. Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2019; (6): 58–64. https://elibrary.ru/hkxclvTerahertz for painting: how research by scientists from Russia and France helps to restore art objects; 2019. Available at: https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/8653/ (in Russian)Терагерцы для живописи: как исследования ученых из России и Франции помогают восстанавливать предметы искусства; 2019. Доступно: https://news.itmo.ru/ru/science/photonics/news/8653/Skryl’ A.S., Tsarev M.V. The use of terahertz radiation for the study of art objects. Electronic methodological guide; 2011. Available at: http://laser.unn.ru/sites/default/files/terahertz-for-art.pdf (in Russian)Скрыль А.С., Царев М.В. Применение терагерцового излучения для исследования предметов искусства. Электронное методическое пособие; 2011. Доступно: https://laser.unn.ru/sites/default/files/terahertz-for-art.pdfVolkov V.G. Quantum cascade lasers and their application in safety and communication systems. Sistemy upravleniya, svyazi i bezopasnosti. 2016; (1): 10–41. https://elibrary.ru/votnah (in Russian)Волков В.Г. Квантово-каскадные лазеры и их применение в системах обеспечения безопасности и связи. Системы управления, связи и безопасности. 2016; (1): 10–41. https://elibrary.ru/votnahUnlocking the potential of Terahertz radio spectrum. The role of spectrum management; 2021. Available at: https://www.ofcom.org.uk/__data/assets/pdf_file/0032/228929/terahertz-spectrum-paper.pdfImran M.A., Abbasi Q.H. Exploiting Rarely Capitalised Spectrum Future Technologies using THz and beyond THz bands; 2020. Available at: https://pixl8-cloud-techuk.s3.eu-west-2.amazonaws.comGaiduchenko I.A., Gol’tsman G.N., Ozhegov R.V., Shurakov A.S. Terahertz Photonics. Collective Monograph [Teragertsovaya fotonika. Kollektivnaya monografiya]. Moscow; 2023. https://elibrary.ru/djcszp (in Russian)Гайдученко И.А., Гольцман Г.Н., Ожегов Р.В., Шураков А.С. Терагерцовая фотоника. Коллективная монография. М.; 2023. https://elibrary.ru/djcszpFarhad A., Pyun J.Y. Terahertz Meets AI: The State of the Art. Sensors (Basel). 2023; 23(11): 5034. https://doi.org/10.3390/s23115034Sarieddeen H., Alouini M.S., Al-Naffouri T.Y. Terahertz-Band Ultra-Massive Spatial Modulation MIMO. IEEE J. Sel. Areas Commun. 2019; 37: 2040–52. https://doi.org/10.1109/JSAC.2019.2929455Saad W., Bennis M., Chen M. A vision of 6G wireless systems: Applications, trends, technologies, and open research problems. IEEE Netw. 2019; 34: 134–42. https://doi.org/10.1109/MNET.001.1900287Alraih S., Shayea I., Behjati M., Nordin R., Abdullah N.F., Abu-Samah A., et al. Revolution or evolution? Technical requirements and considerations towards 6G mobile communications. Sensors (Basel). 2022; 22(3): 762. https://doi.org/10.3390/s22030762Kucheryavyi E.A., Molchanov D.A., Petrov V.I. Open research problems and possible applications for terahertz band wireless network. Informatsionnye tekhnologii i telekommunikatsii. 2017; 5(1): 54–67. https://elibrary.ru/ypqdkv (in Russian)Кучерявый Е.А., Молчанов Д.А., Петров В.И. Открытые исследовательские задачи и возможные приложения для сетей связи терагерцового диапазона частот. Информационные технологии и телекоммуникации. 2017; 5(1): 54–67. https://elibrary.ru/ypqdkvAkyildiz I.F., Jornet J.M. Realizing ultra-massive MIMO communication in the (0.06–10) terahertz band. Nano Communication Networks. 2016; 8: 46–54. https://doi.org/10.1016/j.nancom.2016.02.001Khofizov S.A., Dolbich Yu.M. Evaluation of future communications: from 5G to 6G. Ekonomika i kachestvo sistem svyazi. 2022; (2): 24–31. https://elibrary.ru/bdgtzv (in Russian)Хофизов С.А., Долбич Ю.М. Оценка коммуникаций будущего: от 5G до 6G. Экономика и качество систем связи. 2022; (2): 24–31. https://elibrary.ru/bdgtzvBakulin M.G., Kreindelin V.B. The problem of spectral efficiency and capacity increase in perspective 6g communication systems. T-Comm: Telekommunikatsii i transport. 2020; 14(2): 25–31. https://doi.org/10.36724/2072-8735-2020-14-2-25-31 https://elibrary.ru/hhvlbc (in Russian)Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б. Проблема повышения спектральной эффективности и емкости в перспективных системах связи 6G. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020; 14(2): 25–31. https://doi.org/10.36724/2072-8735-2020-14-2-25-31 https://elibrary.ru/hhvlbcBondarev A. What physical foundations will the 6G technology be based on? What is known today; 2023. Available at: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/722308/ (in Russian)Бондарев А. На каких физических основах будет строиться технология 6G? Что известно на сегодняшний день; 2023. Доступно: https://habr.com/ru/companies/etmc_exponenta/articles/722308/Bariah L., Mohjazi L., Muhaidat S., Sofotasios P.C., Kurt G.K., Yanikomeroglu H., et al. A prospective look: key enabling technologies, applications and open research topics in 6G networks. IEEE Access. 2020; 8(29): 174792–820. Available at: https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202112219441Letaief K.B., Chen W., Shi Y., Zhang J., Zhang Y.J.A. The roadmap to 6G: AI empowered wireless networks. IEEE Comm. Mag. 2019; 57(8): 84–90. https://doi.org/10.1109/MCOM.2019.1900271Tikhvinskii V., Devyatkin E., Smirnov Yu., Ivankovich M., Veerpalu V. Prospects for the use of terahertz frequency band in 6G networks, part 2. Pervaya milya. 2022; (8): 10–6. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2022.108.8.10.16 https://elibrary.ru/cxecca (in Russian)Тихвинский В., Девяткин Е., Смирнов Ю., Иванкович М., Веерпалу В. Беспроводная связь. Перспективы использования терагерцового диапазона в сетях 6G. Часть 2. Первая миля. 2022; (8): 10–6. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2022.108.8.10.16 https://elibrary.ru/cxeccaTikhvinskii V.O., Terent’ev S.V., Koval’ V.A., Devyatkin E.E. Development of Mobile Communication Networks from 5G Advanced to 6G: Projects, Technologies, Architecture [Razvitie setei mobil’noi svyazi ot 5G Advanced k 6G: proekty, tekhnologii, arkhitektura]. Moscow: Tekhnosfera; 2023. (in Russian)Тихвинский В.О., Терентьев С.В., Коваль В.А., Девяткин Е.Е. Развитие сетей мобильной связи от 5G Advanced к 6G: проекты, технологии, архитектура. М.: Техносфера; 2023.Wilmink G.J., Grundt J.E. Invited review article: current state of research on biological effects of terahertz radiation. J. Infrared Millim. Terahertz Waves. 2011; 32(10): 1074–122. https://doi.org/10.1007/s10762-011-9794-5Alexandrov L.B., Rasmussen K.Ø., Bishop A.R., Alexandrov B.S. Evaluating the role of coherent delocalized phonon-like modes in DNA cyclization. Sci. Rep. 2017; 7(1): 9731. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09537-yIvanov A.N. Regulatory effects of wave terahertz frequencies. Byulleten’ meditsinskikh internet-konferentsii. 2012; 2(6): 392–9. https://elibrary.ru/oyzphj (in Russian)Иванов А.Н. Регуляторные эффекты волн терагерцового диапазона. Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2012; 2(6): 392–9. https://elibrary.ru/oyzphj