人體植入式電子設(shè)備無(wú)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(shè)備的廣泛應(yīng)用，給醫(yī)療行業(yè)在診斷治療疾病方面帶來(lái)了空前的進(jìn)步。之前，很難治愈甚至無(wú)法治愈的疾病，因?yàn)橹踩胧诫娮釉O(shè)備的廣泛使用而被攻破。為了保證植入式電子設(shè)備能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效的工作，而采用了無(wú)線能量供給(Wireless Power Transmission，WPT)技術(shù)為設(shè)備進(jìn)行能量供給。這樣系統(tǒng)在為體內(nèi)的電子設(shè)備傳輸能量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不斷變化的電磁場(chǎng)。進(jìn)而，電磁場(chǎng)就會(huì)導(dǎo)致人體產(chǎn)生一系列異常反應(yīng)，對(duì)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(shè)備能夠安全、高效的工作，對(duì)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(duì)植入式電子設(shè)備無(wú)線傳能系統(tǒng)中電磁輻射安全性進(jìn)行了研究。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　本研究首先查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)了電磁輻射對(duì)人體作用的表現(xiàn)形式，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)人體在電磁場(chǎng)輻射中的安全性問(wèn)題研究的進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)歸納。
　　然后，運(yùn)用專業(yè)電磁仿真軟件HFSS對(duì)植入式電子設(shè)備的線圈和無(wú)線傳能系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)

3、計(jì)仿真。線圈設(shè)計(jì)采用的是PCB線圈，是為了滿足充電系統(tǒng)應(yīng)盡量小型化的要求。把設(shè)計(jì)仿真好的無(wú)線傳能系統(tǒng)分別植入到介質(zhì)球模型和人體頭部模型中，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　其次，針對(duì)傳統(tǒng)時(shí)域有限差分方法在研究植入式電子設(shè)備無(wú)線傳能系統(tǒng)中電磁環(huán)境下人體與電磁場(chǎng)相互作用問(wèn)題時(shí)，當(dāng)同一網(wǎng)格內(nèi)出現(xiàn)混合介質(zhì)時(shí)，無(wú)法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，誤差較大。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了一種適用于該電磁環(huán)境下的FDTD方法。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)設(shè)置兩種不同的網(wǎng)格尺寸，即Δx=Δy=Δz=2

4、mm和Δx=Δy=Δz=4mm。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合程度較好。
　　最后，把該FDTD方法運(yùn)用到人體頭部模型的仿真實(shí)驗(yàn)研究中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，該種FDTD方法和CST軟件仿真結(jié)果吻合較好，并且在人體頭部模型與空氣介質(zhì)的邊緣處均可以得到較為準(zhǔn)確的SAR數(shù)據(jù)。并繪制了運(yùn)用不同方法時(shí)人體頭部模型內(nèi)部SAR數(shù)據(jù)分布對(duì)比曲線，驗(yàn)證了該種FDTD方法的適用