毫米波是5G核心技術(shù)之一，不僅因為毫米波有大量的空閑頻段可供使用，還因為毫米波的指向性好、波束窄從而為大規(guī)模MIMO提供了可能。當然毫米波的傳輸距離會變得更短，也即基站的數(shù)量需要更多才能實現(xiàn)全面覆蓋。

移動通信從一開始，人們就對基站天線和手機天線發(fā)射的無線電波充滿了恐懼，認為對人體存在輻射，會對人體造成傷害。

但，也許從5G毫米波開始，事情會發(fā)生一些變化。坂哥用某北大博士后都不知道的知網(wǎng)進行了搜素，發(fā)現(xiàn)毫米波可以治療從器官炎癥到手術(shù)傷口、從皮膚潰瘍到惡性腫瘤等多種疾病，結(jié)果詳見下圖：

圖一，知網(wǎng)搜索結(jié)果

而且，坂哥還有幸體驗過毫米波的治療，近距離觀察了毫米波治療儀，見圖二。這是一臺類似CT的設(shè)備，病人要躺入半圓形的設(shè)備內(nèi)部，有2個直徑4-5厘米的可自由移動的圓形探頭（毫米波發(fā)射天線），定位后探頭幾乎緊貼照射部位的皮膚（不能隔著衣服），每次照射30分鐘以上進行治療。

圖二，坂哥親自拍攝的毫米波治療儀

至此，我們漸漸開啟了5G毫米波與毫米波醫(yī)療作用之間的腦洞。。。

一、毫米波定義及頻段的選擇

毫米波是指波長在1-10mm（頻率30-300GHz）范圍內(nèi)的電磁波，位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍。顯然，毫米波通信更接近光通信，與光通信屬性基本相同，即頻率高、波長短，以直射方式傳播，同時波束窄，具有良好的方向性，遇到阻擋就被反射或被阻斷等光通信特點。

國際電信聯(lián)盟ITU為了推進全球5G毫米波頻段的研究和協(xié)調(diào)一致，為2019 年世界無線電通信大會（WRC-19）專設(shè)了1.13議題，針對24.25GHz~86GHz 頻段范圍的11個候選頻段開展研究。重點研究這些頻段5G系統(tǒng)與同、鄰頻多種無線電業(yè)務(wù)的兼容共存分析。

2018年1月17日至28日，國際電信聯(lián)盟5G 毫米波特設(shè)工作組第四次協(xié)調(diào)會議在瑞士日內(nèi)瓦召開。從此次會議情況來看，26GHz（24.25GHz~27.5GHz）與40GHz（37GHz~43.5GHz）頻段毫無疑問是所有候選頻段中最受關(guān)注的頻段，全球半數(shù)以上的研究報告集中在這些頻段。此外，70GHz、80GHz也逐漸受到重視，各國投入研究力度有所增加。相比之下，32GHz（31.8GHz~33.4GHz）等頻段受到冷落，參與討論的專家人數(shù)相對較少。

而有關(guān)毫米波生物學效應(yīng)的研究始于二十世紀六十年代至七十年代后期，前蘇聯(lián)首先將毫米波用于醫(yī)療。目前認為毫米波通過與人體組織內(nèi)粒子發(fā)生諧振產(chǎn)生生物學效應(yīng)與治療作用，故毫米波療法又稱為微波諧振療法或毫米波諧振療法。

多數(shù)毫米波治療儀輸出波長8.3-8mm、頻率36-37.5GHz的毫米波，少數(shù)治療儀可輸出7.11mm（42.19GHz）、5.6mm（53.53GHz）、4.96mm（60.48GHz）毫米波。一般治療儀的輸出功率密度為10mW/ cm²，少數(shù)功率密度稍大。個別型號治療儀的輸出喇叭口特別小，功率密度高達400mW/ cm²。

小結(jié)：對以上數(shù)據(jù)對比分析坂哥發(fā)現(xiàn)，5G毫米波的40G頻段（37GHz~43.5GHz）與毫米波治療儀的頻段36-37.5GHz、42.19GHz存在相當?shù)闹丿B部分，所以說事情也許真的可以發(fā)生一些變化。。。

二、毫米波對生物組織的作用機理

研究發(fā)現(xiàn)，毫米波作用于生物體時70%的能量在300µm深的生物組織內(nèi)吸收，其穿透組織的深度小于1mm，不能進入深部組織。但毫米波不但能引起局部效應(yīng)，還能在深部或遠隔組織和臟器產(chǎn)生一系列反應(yīng)。人們對其作用機理進行了大量研究，有諧振學說、聲電波學說、場力學說、超導電性學說、半導電性學說等。

諧振學說由物理學家Frohlich提出，目前得到較普遍的承認。諧振學說認為，生物組織中的DNA、RNA，蛋白質(zhì)等大分子和生物膜均有其固定的振蕩頻率（5-3000GHz），這個頻率正處于毫米波的頻率范圍（30-300GHz）。因此毫米波作用于這些生物大分子和生物膜時會發(fā)生諧振，能量增強，這種諧振能量在機體內(nèi)傳播時可引起一系列生物學效應(yīng)，如組織的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，蛋白質(zhì)、氨基酸和酶的活性發(fā)生變化等，從而導致細胞的代謝與功能發(fā)生變化。

毫米波療法對含水組織有較好的親和力，可改善局部組織的新陳代謝和血液循環(huán)，使組織水腫吸收加快，加速病理產(chǎn)物和代謝產(chǎn)物吸收的排泄，從而達到消炎、消腫、止痛等治療目的。

但其具體應(yīng)用參數(shù)理論基礎(chǔ)、生物效應(yīng)及分子細胞學機制仍不很明確，還需要在其適應(yīng)癥上進行多學科、大樣本的臨床驗證。

三、5G毫米波醫(yī)療應(yīng)用之暢想

大規(guī)模MIMO是5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此5G系統(tǒng)可以調(diào)動多個臨近基站的天線同時指向某個移動用戶，以便為其提供穩(wěn)定的高速帶寬。

如果其頻段為毫米波頻段，我們可以暢想用戶通過手機向系統(tǒng)輸入一個特殊指令，系統(tǒng)調(diào)動周圍的天線指向該用戶對其進行毫米波治療。

另外，從5G手機的角度看，完全可以將毫米波輸出打造為具有醫(yī)療效果的治療儀，5G手機變身為便攜式的毫米波治療儀，一物多用。

當然，我們不能陷入“只談成分，不談劑量”的陷阱。

我國電磁輻射的安全標準是不超過40μw/cm²。以我國目前比較常見的2G基站即GSM基站為例，一般基站天線高度均在35米至55米，發(fā)射功率為20瓦的大功率基站，其天線前10米的功率密度是0.6μw/cm²。對于3G基站，在上面同樣的條件下，其功率密度為0.1μw/ cm²。

對比毫米波治療儀的功率密度（一般為10mW/ cm²），5G基站變身毫米波治療儀的腦洞也許開得太大，難以實現(xiàn)；而5G手機變身便攜式毫米波治療儀的腦洞則現(xiàn)實了很多。

人總要有夢想，萬一實現(xiàn)了呢？！

參考文獻：

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