Geri Dön

İnsan kafası modeli üzerinden elektromagnetik limitlerin belirlenmesi

Determination of electromagnetic limits on human head

  1. Tez No: 142739
  2. Yazar: SELÇUK YILDIRIM
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SELÇUK PAKER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Anabilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 72

Özet

İNSAN KAFASI MODELİ ÜZERİNDEN ELEKTROMAGNETİK LİMİTLERİN BELİRLENMESİ ÖZET Yeni bin yılda yaşamakta olduğumuz çevre kirliliği, gürültü kirliliği, etik kirlilik gibi sorunlar yanma bir yenisi -elektromanyetik kirlilik- eklenmiştir. Özellikle çevremizde bulunan kablosuz uzak ve yakın alan kaynaklarının sayısının artması, elektromagnetik enerjinin neden olduğu sağlık problemleriyle karşılaşma riskini artırmıştır. Tehlikeli biyolojik etkilerin belirlenmesinde, uzak alan kaynaklarının saçtığı elektromanyetik ışımanın (radyasyon) dokularda meydana getirdiği ısıl değişim özel bir öneme sahiptir. Soğurulan elektromanyetik enerjinin meydana getirdiği ısıl etkileşimin sonucunda doukularda sıcaklık artışı meydana gelmektedir. Meydana gelen sıcaklık artışının belirlenmesinde elektriksel güç yoğunluğu cinsinden ifade edilebilen (SAR) büyüklüğü kullanılmaktadır. SAR değeri noktasal değişim gösterir ve gözlem noktasindaki dokunun yoğunluğuna, iletkenliğine, di elektrik sabitine ve doku içinde indüklenen elektrik alana bağlidir. Bunlarin içinde en belirleyici olan büyüklük doku içinde indüklenen elektrik alandir. Doku içinde indüklenen elektrik alan fiziksel ve biyolojik değişkenlerle değişim gösterir. Bu değişimi etkileyen parametreler, frekans, kaynağin gücü, polarizasyonu, dokunun tipi, geometrisine ve geometri bileşimine bağlidir. Vücut tararından yutulan elektromagnetik enerjinin dokularda tehlikeli biyolojik etkiler meydana getirmemesi için standardlarda belirtilen sınır değerlerini geçmemesi gerekmektedir. Bu sınır değerleri ICNIRP klavuzu ve ANSI/IEEE standardında tüm vücut için 0.08 W/kg, her hangi küp şeklindeki lOgr'lık doku için ICNIRP 'nin belirlediği sınır değeri 2W/kg, her hangi küp şeklindeki 1 gr'lık doku için IXANSI/IEEE'nin belirlediği sınır değeri 1.6W/kg olarak belirlenmiştir. Bu bahsi geçen SAR sınırlan, insan sağlığı açısından sakınca teşkil edebileceği eşik değerleri olduğu ve SAR değerinin aşılması durumunda dokularda biyolojik etkilerin görülebileceği belirtilmektedir Bu yüzden insan vüdundaki SAR değişimlerinin bilinmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında insan kafasının maruz kalabileceği EM alan etkileri farklı yön, frekans ve polarizasyonda ayrıntılı olarak araştırılmıştır. Elektromagnetik dalga aydınlatılan insan kafası modelindeki SAR değişimleri Zamanda Sonlu Farklar Yöntemi ile belirlenmiştir. 3 boyutlu FDTD hesap uzayına yerleştirilen model için ayrık kafa modeli kullanılmıştır. MR (Magnetic resonance) görüntüsü ve sayısallaştınlarak elde edilen insan kafası 7 farklı dokudan oluşturulmuştur. SAR hesabı yapılabilmesi için FDTD hesap uzayına yerleştirilen kafa modeli ortalma güç yoğunluğu lW/m2, elektrik alan genliği 27,46 V/m olan monokromatik düzlem dalgayla aydınlatılmış ve her hücrede oluşan elektrik alanın bileşenleri ve genliği bir periyotluk zaman diliminde hesap edilerek ortalaması gözlemlenmiştir. Bu değer üzerinden model üzerinde 1 gr ve 10 gr lık doku bölgeleri üzerinde ortalama SAR değeri bulunmuş ve lgr ve lOgr- Maksimum değerleri belirlenmiştir. Ayrıca monokromatik düzlem dalganın elektrik alan genliği (27,46 V/m) kullanılarak standartta belirtilen şuurlara karşı düşen SAR değerlerini oluşturacak elektrik alan genliği değeri hesaplanmış ve frekans ile değişimi belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

DETERMINATION OF ELECTROMAGNETIC LIMITS ON THE HUMAN HEAD SUMMARY In recent years, there has been dramatic increase in the utilization of wireless radio frequency technologies in the commercial world, specifically in communication applications. Currently all public places are covered by wide area wireless systems. A This has resulted in public concern about possible health effects of human exposure to electromagnetic (EM) energy emitted by mobile and fixed telecommunication equipment and generally, caused by the uncontrolled EM sources. Interaction as well as the resultant deposition of EM radiation are particular interest for far-field radiators. The primary effect on the human tissues is explained in terms of heating (so-called thermal effect). Consequently, the specific absorption rate (SAR) of the human body is taken as a dosimetric quantity. The specific absorption rate (SAR) quantifies the power absorbed per unit mass of tissue and is a fundamental parameter used when discussing the health risks of electromagnetic power absorption in the body. The safety standards (the U.S. ANSyiEEE C95.1-1992 and ICNIRP Guideline) recommend limits on the mass-normalized maximum local SAR, and the whole-body averaged SAR. An exposure condition can be considered to be acceptable if it produces an average SAR below 0.08 W/kg (averaged over the entire human body), a peak SAR not exceeding 1.6 W/kg (averaged over any 1 g of tissue in the shape of the cube) and a peak SAR not exceeding 2.0 W/kg (averaged over any 10 g of tissue in the shape of the cube). Therefore, the knowledge of SAR distribution in the human body is of particular importance for the hazard assessment of thermal effects to persons. Unfortunately, SAR can not be obtained directly by means of a measuring instrument. One method to determine the SAR is to measure the temperature rise in tissue versus time. The specific heat of the tissue under investigation must be known XIfor this purpose. A second method is to determine the specific absorption by measuring the electric field strength in tissue. This method requires the knowledge of conductivity and density values of the tissue. These explain a considerable research effort devoted to development and application of computational methods for calculating the SAR in biological tissue. A number of methods has been developed allowing a detailed modeling of the human body and its parts. The most frequently used technique is the finite difference time domain (FDTD) method. The method is often regarded as the one with the greatest scope for the future. We employed the FDTD procedures based upon the total field formulation for calculating the far-field electromagnetic quantities of heterogeneous and realistic A head model. The FDTD computations were performed with 5 mm regular grids of 60X60X60 cells. The construction of the head model is based on a set of MRI images. The human head model make up of 7 tissues such as brain, bone, skin, humor, lens, cornea and muscle. The human head model which is placed in FDTD space, illuminated with monocromatic incident plane waves. During the this calculations, we consider the linearly or circularly polarized plane waves, broad frequency band was scanned and different incident directions were applied. The most important directions and polarization are used, these ten different cases listed below, the first is the incident wave direction with respect to the human head, the second is the wave polarization. Case 1 : Left ear, vertical Case 2: From up, back to nose Case 3: Left ear, cross Case 4: Left ear, horizontal Case 5: Left eye, vertical Case 6: Left eye, horizontal Case 7: Left eye, cross Case 8: Nose, vertical Case 9: Nose, horizontal Case 10: Nose, cross Instantaneous and time average of the electrical fields were calculated and analyzed over the head model for each condition. The first, local SAR values for each model cell were calculated, then maximum SAR values for lOg and lg cubic tissues constructed over the head model. For each frequency and illumination case, human head exposed the 1.OW/m incident power xudensity. Then, we use the obtained SAR values to define the incident wave's electrical field intensity. For the ICNIRP guideline and ANSI/IEEE standard, lOg local SAR limit value 2W/kg and lg local SAR limit value 1.6W/kg was used respectively. For each frequency and ten different illumination cases, maximum SAR values converted the incident electrical field value. The below of this electrical field level which are produced from RF sources, guarantied the lOg local SAR value will be lower than the 2W/kg for most possible directions and polarization. The obtained situations were compared each other and limit values of the dangerous electrical field were proposed for this observations and results were compared with ANSI/IEEE and ICNIRP standards and guidelines. Another objective of this study is to make people pay attention on the potential risk of EM waves in public areas. Xlll

Benzer Tezler

  1. Tez No

    101364

    FDTD yöntemiyle insan kafası modelinde elektromagnetik etkilerin belirlenmesi

    FDTD analysis of electromagnetic field effects induced on a human head

    SEVİNÇ İNCE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Y.DOÇ.DR. SELÇUK PAKER

  2. Tez No

    75634

    Forward problem solution of electromagnetic source imaging of the human brain using a new boundary element method formulation with realistic head model

    Yeni bir sınır elemanı metodu formülasyonu ve gerçekçi kafa modeli kullanarak elektro-manyetik kaynak görüntülemesinin ileri problem çözümü

    İHSAN OĞUZ TANZER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVZAT GÜNERİ GENÇER

  3. Tez No

    341712

    Wİ-Fİ haberleşmede insan kafası sar değerinin hesaplanması ve ölçüm çalışması

    Calculating sar in the human head at Wİ-Fİ communications and measurement study

    EMİNE ATILGAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ

  4. Tez No

    276843

    Heating effect of electromagnetic fields on human head at GSM frequencies

    GSM frekanslarındaki elektromanyetik alanların insan kafası üzerindeki ısı etkisi

    AFŞAR TÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEM ÖZDOĞAN

    PROF. DR. YAHYA KEMAL BAYKAL

  5. Tez No

    112039

    Spesific absorption rate assessment in a human head model exposed to radiation from cellular phone

    Cep telefonundan kaynaklanan ışımaya maruz kalan bir insan kafasında enerji soğurulma oranının değerlendirilmesi

    BİNAY ÖZSOY DEMİRBİLEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2001

    Tıbbi BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. SELİM ŞEKER

Geri Dön