人體植入式電子設備無線傳能系統(tǒng)中的電磁輻射安全性研究.pdf

1、目前，植入式電子設備的廣泛應用，給醫(yī)療行業(yè)在診斷治療疾病方面帶來了空前的進步。之前，很難治愈甚至無法治愈的疾病，因為植入式電子設備的廣泛使用而被攻破。為了保證植入式電子設備能夠長期、穩(wěn)定、高效的工作，而采用了無線能量供給(Wireless Power Transmission，WPT)技術為設備進行能量供給。這樣系統(tǒng)在為體內的電子設備傳輸能量時，會產生不斷變化的電磁場。進而，電磁場就會導致人體產生一系列異常反應，對人體造成一定的傷害，甚

2、至危及生命。因此，為了保證植入式電子設備能夠安全、高效的工作，對處在電磁環(huán)境下的人體安全性研究非常重要。為此，本文對植入式電子設備無線傳能系統(tǒng)中電磁輻射安全性進行了研究。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點總結如下:
　　本研究首先查閱相關文獻，總結了電磁輻射對人體作用的表現(xiàn)形式，并對目前國內外對人體在電磁場輻射中的安全性問題研究的進展進行了總結歸納。
　　然后，運用專業(yè)電磁仿真軟件HFSS對植入式電子設備的線圈和無線傳能系統(tǒng)進行了設

3、計仿真。線圈設計采用的是PCB線圈，是為了滿足充電系統(tǒng)應盡量小型化的要求。把設計仿真好的無線傳能系統(tǒng)分別植入到介質球模型和人體頭部模型中，進行仿真實驗。
　　其次，針對傳統(tǒng)時域有限差分方法在研究植入式電子設備無線傳能系統(tǒng)中電磁環(huán)境下人體與電磁場相互作用問題時，當同一網格內出現(xiàn)混合介質時，無法得到準確的數(shù)據，誤差較大。本文通過實驗，驗證了一種適用于該電磁環(huán)境下的FDTD方法。實驗中，通過設置兩種不同的網格尺寸，即Δx=Δy=Δz=2

4、mm和Δx=Δy=Δz=4mm。實驗結果表明，該種FDTD方法與傳統(tǒng)FDTD方法相比的精確度較高，并且與商業(yè)軟件CST實驗結果吻合程度較好。
　　最后，把該FDTD方法運用到人體頭部模型的仿真實驗研究中，通過實驗數(shù)據對比可以發(fā)現(xiàn)，該種FDTD方法和CST軟件仿真結果吻合較好，并且在人體頭部模型與空氣介質的邊緣處均可以得到較為準確的SAR數(shù)據。并繪制了運用不同方法時人體頭部模型內部SAR數(shù)據分布對比曲線，驗證了該種FDTD方法的適用