thumb|250px|Yav-1 milliméteres hullámú (MMW)) – extrém magas frekvenciájú készülék (EHF) thumb|250px|Idegi jelátvitel az emberi agyban az egyik lehetséges hatásmechanizmusa az MWW-nak a perifériás idegek ingerlésén keresztül thumb|250px|A biomembránok a másik lehetséges célpontja az MWW biológiai hatásainak A milliméteres hullám (MMW) rendkívül magas frekvenciájú (Extremely High Frequency – EHF) elektromágneses hullám. A Nemzetközi Távközlési Egyesület (ITU) meghatározása szerint a hullámsáv frekvenciája 30–300 gigahertz közötti (1 GHz = 109 másodpercenkénti rezgésszám).International Journal of Microwave and Wireless Technologies, page 1 of 11. # Cambridge University Press and the European Microwave Association, 2011 doi:10.1017/S1759078711000122Wells, J.: Faster than fiber: the future of multi Gb/s wireless. IEEE Microw. Mag., 10 (3) (2009), 104–112. A foton energiája <2 J; vagy <120 mikroelektronvolt. Egyre nagyobb az aggodalom a vezeték nélküli technológiák lehetséges egészségügyi és biológiai hatásainak következményeivel szemben. A legtöbb bioelektromágneses tanulmány a mobiltelefon expozíciót vizsgálta, és csak kevés tanulmány foglalkozik a milliméteres hullámok biokompatibilitásával.Pakhomov, A.G.; Akyel, Y.; Pakhomova, O.N.; Stuck, B.E.; Murphy, M.R.: Current state and implications of research on biological effects of millimeter waves: a review of the literature. Bioelectromagnetics, 19 (1998), 393–413. A milliméteres hullám nem-ionizáló elektromágneses sugárzás, hiszen egy kvantum energiája 2–20 J. Ez az energia nem elegendő ahhoz, hogy feltörje a molekulák kémiai kötéseit, amely szükséges ahhoz, hogy ionizáció következzen be.

Az 1960-as évek derekán fedezték fel a biológiai hatásait a milliméteres hullámoknak. A penetráció mélysége a biológiai szövetekbe a felszíntől számítva 0,3-0,5 mm a frekvenciától függően, mert elnyelődik a bőr víztartalmában, valamint a sejtstruktúrák hidrát burkaiban. Az elnyelt energiának klinikailag igazolt terápiás hatása van. A lehetséges bioelektromos és mágneses kölcsönhatások mechanizmusai nem teljesen tisztázottak. Elektromágneses hullámok alacsony intenzitással, de extrém magas frekvencián behatolnak a biológiai szövetekbe, és szinte teljesen elnyelődnek a bőr felületi rétegeiben (a fehérjék hidratált vízmolekuláiban, a kollagénben, a kötőszöveti sejtekben) anélkül, hogy termikus hatást okoznának. Így az EHF sugárzás nem érinti közvetlenül a belső szerveit a kísérleti alanyoknak.

Több érv szól amellett, hogy lehetséges kölcsönhatás a milliméteres hullámok és az élő szervezetek között. Terápiát bevezetett néhány kelet-európai ország több mint 20 évvel ezelőtt. Még mindig nem világos teljesen az, hogy a megfigyelt hatások teljes egészében leírhatók-e a termodinamika keretében, vagy az expozíció során közvetlen EM interferencia jön létre a biológiai folyamatokkal. Fontos hangsúlyozni, hogy általánosságban ezt a terápiás módszert nem fogadja el a nyugati orvostársadalom.Rojavin, M.A.; Ziskin, M.C.: Medical applications of millimeter waves. Int. J. Med., 91 (1998), 57–66.

A milliméteres hullámok interakciói az emberi testtel Elsődleges biológiai célpontok 60 GHz-es sugárzáson Az elsődleges biológiai célpontjai a 60 GHz-es sugárzásnak a bőr és a szem. Szem thumb|180px|Szaruhártya (Cornea)

Az expozíciót követően a szem abszorbeálja az elektromágneses (EM) energiát a szaruhártya jellemzően szabad víztartalmába (75%), aminek vastagsága 0,5 mm. Nagy intenzitású expozíció (3 W/cm², 6 perc) után elváltozásokat találtak a szemen. Ha a vizsgálatokat 60 GHz-en (10 mW/cm², 8 óra) végezték, nem mutattak kimutatható fiziológiai módosításokat, ami azt jelzi, hogy a milliméteres hullámok a szaruhártyán dózisfüggő módon hatnak.Kojima, M. et al.: Acute ocular injuries caused by 60-Ghz millimeterwave exposure. Health Phys., 97 (2009), 212–218.Kues, H.A.; D’Anna, S.A.; Osiander, R.; Green, W.R.; Monahan, J.C.: Absence of ocular effects after either single or repeated exposure to 10 mW/cm2 from a 60 GHz CW source. Bioelectromagnetics, 20 (1999), 463–473.

Bőr thumb|180px|Epidermis (felhám) Alapvető a kölcsönhatás a bőrrel, mert 95%-át fedi le az emberi test felszínének. EM szempontból a bőr úgy tekinthető, mint egy többrétegű, diszperz, anizotrop szerkezetű rendszer, amely három különböző rétegből áll, nevezetesen, a felhám (epidermisz), az irha (dermisz), és a bőr alatti zsírréteg. A bőr tartalmaz hajszálereket és idegvégződéseket is. A három réteg 65,3%-a szabad vizet, 24,6%-a fehérjét és 9,4%-a lipidet tartalmaz.

A bőr dielektromos tulajdonságai A bőr dielektromos tulajdonságainak ismerete alapvető fontosságú a reflexió, a transzmisszió, és az abszorpció szempontjából a szervezetben, valamint az EM modellezés tekintetében. Szemben a 20 GHz alatti frekvenciákkal, a milliméteres hullámhosszsávban a technikai nehézségek miatt nagyon korlátozottak a dielektromos szövetekről rendelkezésre álló adatok. A 10–100 GHz-es tartományban a diszperziós dielektromos tulajdonságai a bőrnek és a biológiai alkotóelemeknek elsősorban a rotációs diszperzió szabad víz molekulákkal kapcsolatosak. Különösen magas veszteség kapcsolódik a szabad víz relaxációs csúcsához 19 GHz-en, 25 °C-on.Duck, F.A.: Physical Properties of Tissue, Academic, Bath, UK, 1990. .Ellison, W.J.: Permittivity of purewater, at standard atmospheric pressure, over the frequency range 0–25 THz and the temperature range 0–1008C. J. Phys. Chem. Ref. Data, 36 (2007), 1–18.

Összefoglaló a milliméteres hullám fő biológiai hatásairól {| border="2" cellspacing="0" cellpadding="4" rules="all" style="margin:0; border:solid 1px #AAAAAA; border-collapse:collapse; background-color:#F9F9F9; font-size:75%; empty-cells:show;" |- ! Alkalmazás !! f,(GHz) !! PD, (mW/cm² !! Biológiai válasz |- | Katonai || 94 || >1000 || Erős hőhatás, égés |- | Orvosi || 42,2 || 5 – 15 || Csökkent fájdalomérzet, fájdalomcsillapító hatás |- | || 53,6 || 5 – 15 || Hatása van az immun- és gyulladásos rendszerre |- | || 61,2 || 5 – 15 || Hatása van az immun- és gyulladásos rendszerre |- | Wireless kommunikáció || 60 || >5 || Ellentmondásos a hatása a sejtosztódásra; Nincs hatása a génexpresszió okozta sejt stresszre; Lehetséges a hatás a biomembránokra

Dozimetriai mennyiségek milliméteres hullámtartományban

Reflexió és transzmisszió a levegő-bőr felületen Az eredmények azt mutatják, hogy az energia 26–41%-a visszaverődik a levegő/bőr felület találkozásnál, amely normális incidenciájú, és ez az érték lényegesen eltér a megvilágítás ferde beesési szöge esetén.

Elnyelés a bőrben Több mint 90%-a elnyelődik a továbbított energiának a bőrben, és így egy- vagy többrétegű bőrmodell elegendő, ha megbízható elektromágneses dozimetriához szeretnénk jutni.

A ruházat hatása Ahol a ruházat közvetlenül érintkezik a bőrrel, ott fokozza az energiaátvitelt; ahol 0–2 mm légrés van a ruha és a bőr között, az csökkenti az átvitelt.

A milliméteres hullám hőhatása A milliméteres hullámok dinamikus egyensúlyi állapotot indukálnak a hőmérséklet lépésenkénti, néhány tized °C nagyságrendű PD alatt, amely a távoli mező expozíciós határértékre vonatkozik; ugyanakkor jelentős hőhatás jelentkezhet a helyi, közeli mező expozíció esetén.

Biológiai hatásai thumb|180px|Összefoglaló jelátviteli utak az idegi őssejt mikrokörnyezetében A milliméteres hullám nem-ionizáló elektromágneses sugárzás, hiszen egy kvantum energiája 2–20 J. Ez az energia nem elegendő ahhoz, hogy feltörje a molekulák kémiai kötéseit, amely szükséges ahhoz, hogy ionizáció következzen be. Számos folyamat sokkal kevesebb energiát igényel ahhoz, hogy megváltoztathatóak legyenek a biológiai folyamatok, például ehhez szükséges energia gerjesztésre rotációs üzemmódban 10−25–10−22 J. A tudományos szakirodalom szerint a milliméteres hullámok biológiai hatásai két fő útvonalon vizsgálhatók: a fájdalomcsillapító és a gyulladásra és immunrendszerre gyakorolt hatásán keresztül.Straiton, A.W.: The absorption and reradiation of radio waves by oxygen and water vapor in the atmosphere. IEEE Trans. Antennas Propag., 23 (1975), 595–597.

Biológiai hatások fiziológiás szinten thumb|180px|Egyszerűsített vázlatos képe kulcsfontosságú molekuláknak és jelátviteli utaknak a melanocita keratinocita kölcsönhatások esetében 10–100 GHz között a melegedés a fő hatás az EM energia abszorpciójának. Jelentős hőmérséklet változás (ΔT 0,58 °C) PD: 5 mW/cm² teljesítménysűrűség után következik be. Abban az esetben, ha nagyon nagy teljesítményű az expozíció (fentinél több száz mW/cm2), ez fájdalomérzethez vagy szöveti károsodáshoz vezethet. A várható értékei a PD-nek az elterjedőben lévő vezeték nélküli kommunikációs rendszerekben elég alacsony ahhoz, hogy nem indukálnak biológiailag szignifikáns termikus hatást, tipikusan, az előzőekben felvázolt lépésekben, ahol a hőmérséklet változása meghaladja az 1-2 °C-ot.Smulders, P.: Exploiting the 60 GHz band for local wireless multimedia access: prospects and future directions. IEEE Commun. Mag., 40 (2002), 140–147. A közvetlen vagy kombinált biológiai hatások elmaradása, amelyek nem közvetlenül függnek a hőmérséklet emelkedésétől még ellentmondásosak.

Fájdalomcsillapító hatás thumb|180px|Farok-fricska hideg-teszt Egyes kutatások szerint a milliméteres hullámok alkalmazása a fájdalomterápiában pozitív eredményeket mutat.Usichenko, T.I.; Edinger, H.; Gizhko, V.V.; Lehmann, C.; Wendt, M.; Feyerherd, F.: Low-intensity electromagnetic millimeter waves for pain therapy. Evid. Based Complement. Altern. Med., 3 (2006), 201–207. A tanulmányok állatokon kimutatták, hogy optimális hatást kapunk 61,22 GHz-es és 13,3 mW/cm²-es hullámokkal.Radzievsky, A.A.; Gordiienko, O.V.; Alekseev, S.; Szabo, I.; Cowan, A.; Ziskin, M.C.: Electromagnetic millimeter wave induced hypoalgesia: frequency dependence and involvement of endogenous opioids. Bioelectromagnetics, 29 (2008), 284–295. A különböző tudományos publikációk pozitív adatokat mutatnak állati vagy önkéntes vak vizsgálatokkal végzett tanulmányok esetén is. 15 perces expozíció lehetővé teszi, hogy jobban ellenálljanak az egerek ártalmas stimulációnak, hideg víz farok-fricska tesztnek.Radzievsky, A.A.; Rojavin, M.A.; Cowan, A.; Alekseev, S.I.; Radzievsky, A.A. Jr.; Ziskin, M.C.: Peripheral neural system involvement in hypoalgesic effect of electromagnetic millimeter waves. Life Sci., 68 (2001), 1143–1151. Rojavin, M.A.; Radzievsky, A.A.; Cowan, A.; Ziskin, M.C.: Pain relief caused by millimeter waves in mice: results of cold water tail flick tests. Int. J. Radiat. Biol., 76 (2000), 575–579. A fájdalomcsillapító hatás nem figyelhető meg a PD, 0,5 mW/cm². Előkezelés speciális opioid antagonistákkal teljesen blokkolja ezt a hatást, amely azt sugallja, hogy endogén opioidokat (természetes molekula vesz részt a fájdalom toleranciájában) von be a fájdalomcsillapító hatás kialakulásába.Radzievsky, A.A.; Rojavin, M.A.; Cowan, A.; Alekseev, S.I.; Ziskin, M.C.: Hypoalgesic effect of millimeter waves in mice: dependence on the site of exposure. Life Sci., 66 (2000), 2101–2011.

Hatása a gyulladásra és az immunrendszerre thumb|180px|Proliferatív válasz indukció tumor promoterekkel vad típusú egérepidermis keratinocitában A milliméteres hullámok hatásait az immunrendszerre az elmúlt 25 évben széles körben tanulmányozták, ezek a kutatások azt mutatják, hogy ezek a hullámok képesek modulálni az immunválaszokat. Szabó és munkatársai vizsgálták a 61,2 GHz-es expozíciónál az epidermális keratinociták mérésével a molekulák felszabadulását, amely azt mutatta, hogy döntő szerepet játszanak a sejtek vándorlásában számos élettani és kóros folyamatban, az úgynevezett kemokinek esetében.