Temperature elevation in the human brain and skin with thermoregulation during exposure to RF energy
출처: BioMedical Engineering OnLine
저자: Sachiko Kodera, Jose Gomez‑Tames and Akimasa Hirata
o 본 연구는 일본 나고야공업대학 전기기계공학과의 Sachiko Kodera 등이 2018년에 BioMedical Engineering OnLine에 게재된 논문임
□ 목적
o 3-10 GHz에서 동작하는 휴대장치에 의한 전자파로부터 인체보호 가이드라인/표준은 국부노출의 경우 10g 평균 전자파흡수율(SAR: specific absorption rate)로 정의됨
o 100 kHz 이상 주파수에서의 전자파 노출로 인한 주요 영향은 온도 상승임
o 온도 조절을 고려한 국부노출에 대해 인체 머리의 온도 상승을 평가한 이전의 연구는 없음
o 본 연구는 혈관확장을 고려한 인체 머리 모델의 온도 상승 및 현재 지침에서의 노출 한계값에 대한 한계에 대해 논의하는 것을 목표로 함
□ 실험 방법
o 이 연구는 300MHzGHz 대역에서 다이폴안테나 및 평면파 방사에 노출된 해부학적 인체 머리 모델의 온도 상승을 수치 계산하였음
o 먼저 인체 모델의 SAR는 시간영역 유한차분법(FDTD : finite-difference time-domain)을 이용하여 계산하였고, 온도 상승은 혈관확장을 시뮬레이션하여 온도조절을 고려한 생체열전달방정식(bioheat transfer equation)을 해석하여 계산함
o 그림 1은 해석에 사용한 일본 남성의 수치모델 및 노출 시나리오를 보여줌
□ 결과
o SAR 분포
o [표 1]의 결과는 SAR 평균 계산을 cube모양과 contiguous 방법 두 가지로 수행한 결과를보인 것으로 cube 모양 보다는 contiguous 방법으로 계산한 것이 크게 나타남
o 뇌의 최대 온도 상승은 뇌의 주변부를 중심으로 나타났음. 통상적으로 뇌 주변부에서의 온도는 뇌의 기저 온도인 37°C 보다 낮음
o 더 높은 강도의 노출인 100 W/kg의 최대 SAR에서는 약 40°C 도달하거나 그 이상으로 상승되었고, 주파수가 높을수록 온도 상승은 줄어들었음
o 현재 국제지침의 한계값인 10 W/kg에서의 뇌의 온도 상승은 최대 0.93°C임
o 생체조직에서 1°C 이상의 온도 상승 및 10 W/kg SAR에서의 혈관확장으로 인한 효과는 주목할 만함
□ 결론
o 현재의 직업인노출 가이드라인에 따른 온도의 상승은 일상생활에서 환경의 변화로 인한 뇌의 온도 변화의 범위 내에 있음
o 혈관확장 효과는 유의미하고, 특히 피부온도 상승을 일으키는 높은 주파수에서는 더욱 의미가 있음
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