DỰ ĐOÁN VỀ SỰ GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ TRONG MẮT CỦA CON NGƯỜI DO NGUỒN RF GÂY RA

DỰ ĐOÁN VỀ SỰ GIA TĂNG NHIỆT ĐỘ
TRONG MẮT CỦA CON NGƯỜI DO NGUỒN RF GÂY RA
Concettina Buccella, Senior Member, IEEE, Valerio De Santis, Member, IEEE,
and

Mauro

Feliziani,

Senior

Member,

IEEE825

Tóm tắt : Một số nghiên cứu được đề xuất điều tra ảnh hưởng của các nguồn
RF khác nhau dựa trên tốc độ thấp thụ đặc trưng (SAR) và sự tăng nhiệt độ tối đa
trong mắt người ở những tần số khác nhau . Đặc biệt một mơ hình mới của đầu
người được đưa ra và so sánh với mơ hình giải phẫu . Độ phân giải cao (0,5 mm) của
mơ hình đề xuất cho phép xem xét các mô mắt nhiều hơn so với các nghiên cứu
màng cứng trước đây từ võng mạc đến màng mạch .Giá trị của dịch máu và tỷ lệ
trao đổi chất của những mô này được đưa ra . Sóng máy bay được xem như là bức
xạ trường xa , trong khi thực tế các mơ hình của điện thoại di động và ăng-ten lưỡng
cực được sử dụng như chính nguồn bức xạ gần . Các kết quả thu được cho thấy
phân bố của SAR và sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào tần số, vị trí, và các loại nguồn
khác nhau . Cuối cùng, điều cần quan tâm đó là sự gia tăng nhiệt độ tối đa và các giá
trị SAR theo quy định của Ủy ban về bảo vệ bức xạ chống ion hoá. Để đạt mục tiêu
này, với cách bức xạ xa phải được đề xuất, và giá trị gia tăng nhiệt độ cho phép
(khoảng 0,3 ◦ C cho bức xạ chung và khoảng 1,5 ◦ C cho bức xạ thuộc về nghề
nghiệp) cho trường hợp trong đó quan trọng là bức xạ gần .
Nhóm chỉ số : điện thoại di động, phương pháp sự khác biệt hữu hạn, ảnh

hưởng của người khi tiếp xúc với trường điện từ (EMF), mơ hình mắt người , định
lượng số, mô phỏng nhiệt.
I .Giới thiệu
Trong những năm gần đây sự phát triển to lớn của hệ thống không dây và các thiết bị
liên lạc cá nhân làm tăng khả năng tiếp xúc với nguồn bức xạ RF .Kết quả là mối nguy
hiểm sức khỏe có thể do các loại thiết bị (ví dụ, điện thoại di động) được sử dụng gần gũi
với đầu con người. Nó cũng được biết như là ảnh hưởng ngắn hạn của cường độ RF tiếp
xúc có thể xảy ra trong các mơ nhạy cảm .
Bức xạ RF đã được khuyến cáo gây ra một loạt các hiệu ứng về mắt, chủ yếu là đục
thủy tinh thể , và cũng có thể ảnh hưởng lên võng mạc, giác mạc, và các bộ phận khác của
mắt . Các kết quả mơ tả trong phịng thí nghiệm dẫn đến kết luận rằng bức xạ EM gây ra
Page 1 of 20


đục thủy tinh thể ở thỏ với sự gia tăng nhiệt độ từ 3-5 ◦ C [1] - [5]. Mặt khác, khơng hình
thành đục thủy tinh thể được quan sát thấy ở mắt khỉ cho cùng một loại bức xạ. Điều này
là không giống nhau do sự khác biệt trong việc hấp thu năng lượng RF và do giải phẫu
khác nhau của đầu người , của thỏ và khỉ [4].Vì vậy, rất thú vị khi tìm hiểu về sự gia tăng
nhiệt độ trong mắt người cho cả hai bức xạ xa [6] - [9] và bức xạ gần [10], [11].
Để dự đốn sự gia tăng nhiệt độ trong đơi mắt của con người, một số phương pháp
được đưa ra ở đây. Các mơ hình giải phẫu dựa từ các dự án về khả năng con người (VHP)
[12] hoặc từ hình ảnh cộng hưởng (MRI) của người tình nguyện thường là người làm thuê
, nhưng độ phân giải nhỏ của họ là 1-2 mm ,khơng đủ cho sự chính xác của mắt. Vấn đề
này đã được khắc phục trong [13]và [14] đó là mơ hình 0,25-mm 2-D của mắt và đầu
được thực hiện trên một võng mạc được cấy ghép nhờ kích thích .
Trong một số bài báo hiện nay, một máy tính hỗ trợ thiết kế 3-D (CAD) ,mơ hình của
đầu người với bảy mô mắt và độ phân giải cao được đưa ra và so sánh với mơ hình giải
phẫu VHP độ phân giải 2 mm. Ưu điểm của mơ hình đề xuất là sự linh hoạt để tăng cường
cấu trúc giải phẫu, đặc biệt là gần với khu vực mắt, và độ chính xác tăng trong tương lai.
Một vấn đề khác của các mơ hình giải phẫu, đó là độ dày võng mạc và màng mạch

khoảng 0,25 mm, và tỷ lệ trao đổi chất [15]. Bài báo xuất bản không đưa ra giá trị rõ rang
dịch máu và tỷ lệ trao đổi chất của mô mắt. Trong nghiên cứu này, chúng tôi lấy giá trị
thực tế cho các thông số này bằng cách sử dụng các dữ liệu từ các nghiên cứu mắt trên
các bệnh nhân gần đây ,chẳng hạn như tăng huyết áp và tiểu đường [16] - [18].
Cuối cùng, bức xạ gần thực sự quan trọng hơn so với sóng bức xạ tầm xa, một mơ
hình CAD chính xác của một điện thoại di động với một ăng-ten ba băng tần F (PIFA)và
một ăng-ten lưỡng cực phân lập, và ảnh hưởng củacác nguồn trên sự gia tăng nhiệt độ mắt
được đánh giá cho một số các cấu hình. Mơ hình nhiệt cũng đã được áp dụng đối với mắt
người khi Ủy ban Bảo vệ bức xạ chống ion hoá (ICNIRP) giới hạn về tỷ lệ hấp thụ trung
bình cụ thể (SAR) lên các bản phân bố SAR thu được bằng cách tính tốn trước đó dựa
trên bức xạ gần .
II . Mơ hình và phương pháp
A.Mơ hình đầu người
Hai mơ hình của đầu người của con người được xem xét trong bài báo này.Mơ hình
đầu tiên là dựa trên các VHP và bao gồm các ô lưới với 293 (rộng) × 170 (sâu) x 116
(cao), với độ phân giải 2 mm như trong hình. 1 (a).Các mơ hình VHP bao gồm 20 mơ
Page 2 of 20


(máu, xương, vỏ não và tủy, sụn, dịch não tủy (CSF), giác mạc, ống kính, màng cứng, và
dung dịch nước, chất béo, chất nhầy màng, cơ, dây thần kinh, chất xám, da, và răng).

Hình 1.Mơ hình đầu của con người. (a) mơ hình giải phẫu của con người (b) mơ hình
CAD.
Mơ hình thứ hai của đầu người thu được bằng một phần mềm CAD ,công cụ xem xét
giải phẫu của con người [19]. Mơ hình CAD bao gồm hầu hết các mơ tương tự như trong
mơ hình VHP với sự bổ sung đáng kể của võng mạc, màng mạch, thần kinh thị giác, và cơ
mắt. - Chú ý đặc biệt đã được chỉ ra cho các khu vực mắt, mũi, và phía trước của đầu, như
thể hiện trong hình. 1 (b),trong khi đối với vị trí rõ ràng, khu vực não bộ ít chú ý. Ưu
điểm của mơ hình CAD là một biến kích thước mắt lưới của khu vực được tính tốn có

thể áp dụng, tiết kiệm tính tốn thời gian và tăng độ chính xác thu được kết quả.
B. Mơ hình hóa EM
Vấn đề EM được phân tích bằng cách sử dụng mơ phỏng máy tính Cơng nghệ vi sóng
(CST) Studio (MWS) mã [20]. Điều này giải quyết được dựa trên kỹ thuật tích hợp hữu
hạn (FIT) trong miền thời gian sẽ trở thành tương tự. Là một nguồn bức xạ xa, được coi là
một sự kích thích với một công suất 5,0 mW/cm2 , ngay cả khi công suốt bức xạ chung
[21] ở mức 1.0, 1.9, và 2,45 GHz là 0,5, 0,95, 1,0 mW/cm2 A và mô hình CAD như một
điện thoại di động ,điện thoại với một ăng-ten PIFA ba băng tần cũng được coi là nguồn
bức xạ gần cho một số cấu hình ăng-ten .
Page 3 of 20


Cả hai mơ hình giải phẫu VHP và mơ hình CAD đã được MWS CST sử dụng. Trong
mơ hình VHP, một bộ lưới có cấu trúc được sử dụng, trong khi trong mơ hình CAD, một
lưới khơng đều với một kích thước tế bào tối thiểu là 0,2 mm và một kích thước tối đa
kích thước tế bào 2,0 mm đã được thông qua. Nhiều chế độ bên trong nhãn cầu dùng mơ
tả chính xác các khu vực vật lý khác nhau của mắt, như được hiển thị trong hình. 2. Để bỏ
việc tính tốn trong CST, chúng tơi đã sử dụng lớp Berenger hoàn toàn phù hợp (PML)
với sáu lớp và hệ số phản xạ bằng 1 × 10-5.

Hình2.Kích thước mắt lưới ở vùng mắt cho mơ hình CAD.
Các tính chất điện mơi của các mơ đã được xác định bởi phép ngoại suy [22]. Lưu
ý đã trung bình giá trị cho ống kính vỏ và hạt nhân đã được sử dụng như là hằng số, và
điện môi thủy tinh thể đã được sử dụng do thiếu dữ liệu thực tế. Đối với mơ hình CAD,
chúng tơi đã sử dụng các hằng số vật liệu giống nhau của màu xám và máu cho võng mạc
và màng mạch, tương ứng, trong khi cơ quang thần kinh, chất béo và mắt, chúng tôi đã sử
dụng cùng một hằng số của thần kinh, cơ và chất béo, tương ứng, như đề xuất[13].
C. Mơ hình điện thoại di động

Page 4 of 20

Một mơ hình CAD của một điện thoại di động thực tế và một ăng-ten PIFA ba
băng tần được xem xét, như thể hiện trong Hình 3 (a). PIFA hoạt động như một lá chắn để
ngăn chặn các sóng EM bức xạ cho người sử dụng, do đó năng lượng tiêu hao trong các
mô sinh họclà nhỏ nhất. Một cấu trúc14 mm × 55 mm × 105 mm được nhúng vào trong
một chất nền FR4(εr = 4,6) và kèm theo trong một acetal (ε r = 2,8và σ = 0,002 S / m),
thường được sử dụng cho thương mại, trong khi một pin lithium (ε r = 3 và σ = 0,8 S / m).
Hình 3 (b) cho thấy các yếu tố bức xạ đề xuất trong [23], là một miếng vá ăng-ten với
hình E-hai dải shorting để cải thiện phù hợp với trở kháng ở ba băng tần của hệ thống
tồn cầu cho truyền thơng di động (GSM 900 MHz), hệ thống kỹ thuật số di động (DCS,
1800 MHz), và hệ thống viễn thông di động (UMTS 2100 MHz), như trong hình 3c .
D. Tính SAR
CST MSW cung cấp tồn bộ giá trị SAR trung bình và địa phương của các khối
mô quy định(1 hoặc 10 g). Tuy nhiên, để có được phân bố SAR cần thiết cho mơ hình
,chúng tơi đã sử dụng các phương trình thời gian cho EM

Ex, Ey, và Ez giá trị của cường độ điện trườngcủa các thành phần; và σ và ρ, tương ứng
dẫn điện và mật độ khối lượng của mơ., tính bằng cách sử dụng một kích cỡ mắt lưới thay
đổi, đã được sử dụng từ các MWS CST nội suy tuyến tính là một mạng lưới có cấu trúc
0,5 mm kích thước tế bào, và vì vậy đây là độ phân giải lưới .
E.Mơ hình nhiệt
Để tính tốn sự gia tăng nhiệt độ bên trong EM :

T và Tb chỉ ra các nhiệt độ của các mô và máu(Nhiệt độ C), tương ứng, nhiệt độ C
của mơ[J / (kg • ◦ C), K dẫn nhiệt của các mô [J / (s •m • ◦ C), tỷ lệ trao đổichất cơ bản
(W/m3), và B là một thuật ngữ liên quan đến dịch máu [W / (◦ C • m3) thườngđược đưa ra
bởi

B = CbWb = Cb ρb ρF

(3)
Page 5 of 20


Cb = 3900 J / (kg • ◦ C) là nhiệt dung riêng của máu, W b là dịch máu [kg / (m 3 • s)], ρb =
1060 kg/m3 là mật độ khối lượng của máu, và F là tốc độ lưu lượng máu đơn vị [m3 / (kg
• s).
Cần lưu ý rằng các giải pháp (2) đòi hỏi sự phân bố nhiệt độ ban đầu (hoặc normo nhiệt).
Nhiệt độ bên trong các mơ con người mà khơng có bất kỳ RF, và có thể thu được bằng
phương trình trạng thái ổn định [24]

∇(K∇T ) + A − B(T − Tb) = 0.

(4)

Phương trình (2) và (4) ở đây giải quyết dựa trên phương pháp hữu hạn sự khác biệt. Để
áp dụng phương pháp này, nó có liên quan các miền tính tốn khép kín với đầy đủ ranh
giới điều kiện. Đối với toàn bộ khối lượng đầu, các điều kiện biên thường được áp dụng
trên da và giác mạc [4], [24]

H [W / (m-2 • ◦ C) là hệ số đối lưu, T là nhiệt độ bề mặt, và Teis nhiệt độ chất lỏng (tương
ứng với nhiệt độ không khí). Hệ số đối lưu giữa da và khơng khí được giả định là H = HS
= 10,5 W / (m2 • ◦ C) [25], trong khi H = HC = 20 W / (m2 • ◦ C)
sử dụng giữa các bề mặt giác mạc và khơng khí [26]. các giá trị của H bao gồm các tác
dụng sau: 1) bốc hơi của phim nước mắt trên giác mạc và đổ mồ hôi trên da; 2) đối lưu
trao đổi với khơng khí, và 3) bức xạ với các đối tượng xung quanh.Hơn nữa, những giá trị
thu được trong điều kiện khi nhiệt độ khơng khí là Te = 23 ◦ C.
Page 6 of 20

Để giảm chi phí tính tốn, phân tích nhiệt của một lưới miền bao gồm các khu vực duy
nhất mắt người áp dụng đương lượng điều kiện ranh giới đối lưu trên màng cứng [26],
[27],nhưng mơ hình đơn giản này không thể đưa vào EM năng lượng hấp thụ trong các
mô lân cận và tiến hành vào mắt [28]. Tuy nhiên, do độ phân giải cao thông qua ở đây, tức
là, 0,5 mm kích thước tế bào, nó là khơng khả thi để áp dụng nhiệt

Hình 4.Giảm khối lượng cho các mơ hình nhiệt. (a) Discretized hình học với điều kiện
biên. (b) Normo nhiệt nhiệt độ phân phối
.Để xem xét một khu vực thay vì tồn bộ, chúng ta phải giải quyết những vấn đề sau đây:
1) làm thế nào để xác định kích thước và vị trí của khu vực giảm khối lượng; và 2) tìm
được các điều kiện biên của khu vực giảm và làm thế nào để áp dụng những điều kiện
này? Để đạt mục tiêu này, nhiệt phân phối được tính trong tồn bộ khu vực đầu bởi một
thơng số kích thước tế bào 1.0-mm đã được sử dụng để xác nhận mơ hình đề xuất giảm
nhiệt [29]. Theo những tính tốn này, khu vực giảm tính tốn có được do đó được định
nghĩa là lĩnh vực hình hộp có ranh giới bề mặt được đặt tại một khoảng cách khoảng 2,5
cm từ nhãn cầu, như trong hình. 4 (a).Nên lưu ý rằng khu vực này là đủ lớn để đưa vào
đến hầu hết các phần của năng lượng EM gửi gần nhãn cầu,và do đó, trong điều kiện biên
bên trong đầu con người không dẫn đến sự thiếu chính xác.Nồng độ năng lượng trong
nhãn cầu là do nước thấp trong các mô xung quanh mắt (chất béo và xương) và sự xâm
nhập trên các mô của con người
Các điều kiện biên [xem hình. 4 (a)]với rời rạc (kích thước tế bào 0,5 mm) được bắt
nguồn bởi một tính tốn trước đây với thơng số rời rạc (kích thước tế bào 1.0-mm) [29].
Trong điều kiện ranh giới đối lưu chính (5) áp dụng cho tồn bộ đầu mơ hình nhiệt đã
Page 7 of 20


được áp đặt trên da khơng khí và giác mạc khơng khí giao diện, trong khi các ràng buộc
khác Aries, với ngoại lệ của bề mặt nội bộ ,nhiệt cách ly (hoặc đồng nhất Neumann)

-K

()s

=0

(6)

Trong các bề mặt nội bộ, ranh giới đối lưu với điều kiện (5) đã được sử dụng giả sử H =
Hi = 40 W / (m2 • ◦ C) hệ số truyền nhiệt và Te = 37 ◦ C cho nhiệt độ chất lỏng [29].Giải
quyết sự phân bố nhiệt độ (4) trong miền giảm, da và nhiệt độ trung bình giác mạc 34,1 và
32,6 ◦ C thu được, tương ứng, như trong Hình 4 (b). Những giá trị này trong các biện
pháp được tìm thấy trong: 34,0 ◦ C cho các bề mặt đầu [30] và 32,7 ◦ C cho giác mạc [31].
F. Nhiệt Tham số
Các thông số nhiệt của các mô trong giảm thể tích được đưa ra trong Bảng I. Lưu ý
rằng các giá trị hiển thị [11] được sử dụng, với ngoại lệ của võng mạc ,màng mạch . Điều
này là do độ phân giải tốt hơn của mơ hình đề xuất rằng các màng cứng màng mạch và
võng mạc. Hơn nữa, các giá trị truyền dịch máu và tỷ lệ trao đổi chất được thơng qua ở
đây.Trong thực tế, nó cũng được biết rằng võng mạc có một tỷ lệ trao đổi chất cao do để
thay thế liên tục tiếp nhận ánh sáng cho tầm nhìn [15], do đó, nó sử dụng nhiều ôxy và
chất dinh dưỡng, cung cấp bởi các màng mạch mạch máu cao .Một số phương pháp để
ước tính võng mạc và tỷ lệ lưu lượng máu đã được phát triển cho các ứng dụng trong các
môn học với các hệ thống mạch máu, chẳng hạn như cao huyết áp và bệnh tiểu đường. Từ
những dữ liệu này, một dòng máu võng mạc khoảng 65 ml / phút [16] là thu được, trong
khi lưu lượng máu ở mắt một choroidal đụng kêu (POBF) trong khoảng 600-1740 ml /
phút được tìm thấy, Theo các hướng dẫn sử dụng của người sử dụng [17]. Lý do lớn là do
rất nhiều yếu tố, chẳng hạn như giới tính, tuổi tác, nhịp tim, và như vậy [18]. Điều này
cho thấy để thực hiện một phân tích về giá trị B của lớp màng mạch / võng mạc bằng cách
giảm hoặc làm tăng lưu lượng máu choroidal với các giá trị được tìm thấy trên các trường
hợp bệnh lý. Trong thực tế, bằng cách áp dụng một trọng các thủ tục (màng mạch 0,78 g

và võng mạc 0,52 g), có thể ước tính biến một võng mạc màng mạch / lưu lượng máu
trong phạm vi của 386-1070 ml / phút, và sau đó, biết trọng lượng của những mô này
(khoảng 1,3 g), chúng ta có thể tính tốn tỷ lệ lưu lượng máu cho đơn vị khối lượng F
được sử dụng trong (3). Điều này dẫn đến một võng mạc màng mạch / B giá trị biến
khoảng 21 685-60 113 W / (◦C · m3), Và như vậy, một giá trị trung bình 40 000 W / (◦C ·
m3) Được thông qua ở đây như là một mức tham chiếu (xem Bảng I). Cần lưu ý rằng
trong tồn bộ các tính tốn đầu với độ phân giải thô là 1,0 mm, màng cứng (khơng theo
mơ hình với lưu lượng máu) cũng được bao gồm trong thủ tục này;do đó, giá trị tham
khảo khoảng 20 000 W / (◦C · m3) Là cho lớp màng mạch màng cứng / / võng mạc. Giá
trị này là tương tự như 13 W / (500 ◦C · m3) Được sử dụng trong [11] bởi vì trong đó độ
phân giải khác nhau (kích thước 2.0 mmcell) đã được thơng qua.Tuy nhiên trong [11], có
Page 8 of 20


nguồn gốc bằng cách áp đặt sự phân bố nhiệt độ tăng cùng trong con mắt của hai mơ hình
giao thông vận tải nhiệt khác nhau [28].Tỷ lệ trao đổi chất của các lớp võng mạc và màng
mạch khơng có sẵn một cách rõ ràng, vì vậy chúng tơi đã giả định tỷ lệ trao đổi chất của
màng mạch / võng mạc có tỷ lệ thuận với tưới máu, như đề xuất trong [32].

III.Một số kết quả
A. Phơi nhiễm bức xạ xa

Một bức xạ xa với sự phân cực theo chiều dọc và được coi là ở tần số khác nhau như
một nguồn xa. Để hợp lệ hóa các mơ hình CAD đề xuất,chúng tơi đã so sánh SAR địa
phương được cung cấp bởi CST MSW và trung bình trên 10 g cho cả hai mơ hình của
con người (tức là, VHP và Mơ hình CAD) .Các kết quả được báo cáo trong hình. 5 (a)
và (b) cho thấy,SAR của cả hai mơ hình nằm ở vùng phía trên bên phải của mắt do sự
nhiễu xạ của mũi, phù hợp với cơng trình [7], [8], [11]. Cần lưu ý rằng một số khác
biệt giữa hai mơ hình xảy ra. Đây có thể được chỉ chứng minh bằng electrogeometrical
cấu hình khác nhau (mô compositions và cấu trúc giải phẫu), chẳng hạn như ít hơn

khoang mũi (xem hình 1). Một có thể lý do của sự khác biệt trong các kết quả liên
quan đến vị trí khác nhau của mí mắt: đóng mí mắt trong mơ hình VHP, mở mắt trong
mơ hình CAD.

Page 9 of 20


Hình 5.Địa phương SAR trung bình trên 10 g trong mắt phải ở 2,45 GHz. (a) SAR
phân phối trên bề mặt mắt của giải phẫu VHP mơ hình. (b) SAR phân phối trên bề mặt
mắt của mơ hình CAD

Hình 6.SAR và phân phối tăng nhiệt độ tính tốn của trong mặt phẳng thẳng đứng
qua trung tâm của mắt phải. (a) SAR ở 1,0 GHz. (b) Nhiệt độ tăng ở mức 1.0 GHz. (c)
SAR tại 1,9 GHz. (d) Nhiệt độ tăng ở 1,9 GHz.

Page 10 of 20


Hình6 cho thấy sự phân bố của SAR và nhiệt độ tính theo mơ hình CAD tại các tần
số của 1,0 và 1.9 GHz. Theo các bản phân phối này, EM nhỏ hấp là điều hiển nhiên ở tần
số này [xem hình. 6 (a) và (c)],do hàm lượng nước thấp so với các mô xung quanh. Các
kết quả cũng cho thấy rằng các giá trị SAR cao điểm tăng khi tần số tăng, nhưng đồng
thời, sự hấp thu EM giảm khi tần số tăng lên do hiệu ứng bề mặt. các tính tốn giá trị tối
đa sự gia tăng nhiệt độ là khoảng 0,2 ◦C [xem hình. 6 (d)]. Tuy nhiên, giá trị này thấp hơn
hơn so với các ngưỡng nhiệt độ tăng từ 3-5 ◦C.
B. Phơi nhiễm bức xạ gần
Nhiệt độ cao gây ra bên trong mắt con người gần nguồn bức xa. Ba băng tần điện
thoại di động với đầu ra là 0,25 W và một ăng-ten lưỡng cực nửa sóng với 1,0 W đã được
xem xét.

Hình 7.Vị trí điện thoại di động. (a) Điện thoại ở vị trí nghiêng. (b) Điện thoại với
màn hình ở phía trước của mắt. (c) Điện thoại với màn hình đối diện với mắt.(d) Kẹp điện
thoại giữa hai đầu.

Page 11 of 20


Hình 8.Hình học cấu hình cho các tiếp xúc với ăng-ten lưỡng cực.
Hình7 cho thấy bốn vị trí khác nhau của con người [ví dụ, trường hợp thử nghiệm
(a) - (d)] được coi là quan tâm lớn của chúng tôi, ngay cả khi các kiểm tra cấu hình trường
hợp (c) và (d) khơng phải là bình thường. Các kết quả điều tra của chúng tơi được tóm tắt
trong Bảng II cho thấy nhiệt độ SAR tăng bên trong tiếp xúc với mắt cho các cấu hình
khác nhau. Điều quan trọng nhất tình huống có thể được tìm thấy trong các băng tần 900MHz và (c) và (d) kiểm tra cấu hình trường hợp tiếp xúc với điện thoại di động. Đây là do
ăng-ten PIFA. Trong thực tế, PIFA [xem hình. 3 (a) và (b)] có xu hướng để che chắn các
EM theo hướng hiển thị, trong khi hình học của các miếng vá làm cho một trở kháng phù
hợp đặc biệt là trong băng tần 900 MHz [xem hình. 3 (c)]. Cần lưu ý rằng chỉ có băng tần
900-MHz được coi là cho điện thoại di động giữa hai đầu, tức là, kiểm tra trường hợp (d),

Page 12 of 20


Hình9.SAR và phân phối tăng nhiệt độ tính tốn của CAD trên mặt phẳng thẳng đứng qua
trung tâm của mắt bên phải cho lưỡng cực ăng-ten ở 1,5 GHz. (a) SAR tại d = 1,2 cm. (b)
Nhiệt độ tăng d = 1,2 cm. (c) SAR d = 3,2 cm. (c) Nhiệt độ tăng d = 3,2 cm.
Đối với các tiếp xúc với ăng-ten lưỡng cực, sự phân cực dọc thông qua các trung tâm ăngten là giả định được đặt tại trước mắt một khoảng cách tách d, như thể hiện trong hình.
8.Khoảng cách d mắt lưỡng cực đã được lựa chọn bằng 1.2 và 3.2 cm,trong khi bán kính
và chiều dài của lưỡng cực giả định là 0,5 và 90 mm, tương ứng, theo tần số phạm vi của
1,5 GHz. Hình 9 báo cáo sự gia tăng SAR và nhiệt độ phân phối cho các loại hình tiếp
xúc. Để xác nhận tính hợp lệ của các kết quả của chúng tôi, chúng tôi so sánh SAR và
tăng nhiệt độ tối đa của các cuộc điều tra với những báo cáo trong [11]. Bảng III cho thấy

Page 13 of 20


kết quả của chúng tôi rõ ràng là thấp hơn so với những báo cáo một lần nữa do hình dạng
giải phẫu khác nhau và độ dày lớp mô của đầu người [33]. Trong thực tế, mơ hình đầu
được sử dụng trong [11] đã thu được bắt đầu bởi một MRI của một tình nguyện viên
người châu Á. Tuy nhiên, nếu chúng ta xác định R là tỷ lệ giữa các SAR mắt trung bình
và tối đa sự tăng nhiệt độ, giá trị của khoảng R = 0,16 ◦C · kg / W được tìm thấy cho cả
hai cơng trình, và điều này trong [11], tưới máu của màng mạch theo quy định trước đây.
nó sẽ lưu ý rằng tiếp xúc với sóng phẳng, độ dốc tương ứng R giữa SAR mắt trung bình
và nhiệt độ tối đa tăng trong thấu kính được tìm thấy là khoảng 0,18 ◦C · kg /W.Điều này
khác biệt nhỏ là do năng lượng khác nhau EM -vị trí bên ngồi mắt quỹ đạo lớn .
Hơn nữa, những tác động của biến đổi bệnh lý của dòng chảy màng mạch máu trên mắt
đã được xem xét cho tiếp xúc với ăng-ten lưỡngcực.Bảng IV cho thấy những biến thể này
được phản ánh qua R độ dốc tương ứng khoảng ± 0.1 ◦C kg / W từ các mức tham chiếu (R
= 0,16 ◦C kg / W cho các ăng-ten lưỡng cực và R = 0,18 ◦C kg / W cho tiếp xúc với sóng
máy bay)thu được với giá trị kiểm soát của B = 40 000 W / (◦C · m3).

B. ICNIRP

Page 14 of 20


Đối với các biện pháp bảo vệ sức khỏe công cộng, điều quan trọng là để điều tra ảnh
hưởng ngày càng gia tăng nhiệt độ. Theo ICNIRP [21], giới hạn trên cho SAR địa
phương đầu vào bằng 2 10W/kg cho tiếp xúc nói chung và nghề nghiệp. Những giá trị
này phải được tính trung bình trên một mơ tiếp giáp khối lượng 10 g. Vì vậy, chúng tơi
có SAR tính theo khối lượng giảm để có được trung bình SAR trong mắt (28 mm
đường kính 9,9 g trong mơ hình CAD)bằng các hạn chế cơ bản được chỉ ra bởi các
hướng dẫn của ICNIRP Tuy nhiên, thủ tục này không thể được áp dụng cho bất kỳ loại

nào tiếp xúc vì mắt trung bình khơng đúng tương ứng với mức tối đa trung bình SAR
trong đầu. Về điều này, chỉ có các ăng-ten lưỡng cực và điện thoại di động trong các
trường hợp thử nghiệm (b),(c), và (d) tiếp xúc đã được xem xét, như được liệt kê trong
Bảng V.Đối với các giới hạn của ICNIRP khi tiếp xúc (2 W / kg),tăng nhiệt độ tối đa
trong ống kính được tìm thấy 0,291-0,320 ◦C, tương tự như 0,309-0,348 ◦C cho một
ăng-ten lưỡng cực bị cô lập, và 0,303-0,342 ◦ C cho một đơn cực ăng-ten trên một hộp
kim loại [11]. tương ứng nhiệt độ tăng thu được cho các giới hạn của ICNIRP trên tiếp
xúc (10W/kg) thay vì trong khoảng 1,49-1,60 ◦C.Thậm chí nếu khơng khơng đáng kể,
các giá trị này thấp hơn ngưỡng giới hạn cần thiết để tạo ra tác dụng phụ nhiệt trong
mắt.Cần lưu ý rằng mô hình nhiệt của chúng tơi khơng đưa vào một số cơ chế t mắt
đóng nắp, bốc hơi chất lỏng cay, và tăng lưu lượng máu.Do đó dẫn đến đánh giá quá
cao sự gia tăng nhiệt độ trong mắt tiếp xúc với EM,chẳng hạn như những giới hạn của
ICNIRP tiếp xúc nghề nghiệp.

IV.KẾT LUẬN
SAR và phân bố nhiệt độ trong mắt người được tính cho các cấu hình à RF nguồn, cả hai
cho tiếp xúc với trường gần và trường xa. SAR đã được bắt nguồn bởi một công cụ phần
mềm thương mại (CST MWS). Vấn đề nhiệt đã được giải quyết bằng một sự khác biệt
hữu hạn được phát triển với các giá trị SAR tính tốn trước đó. CAD của đầu người con
Page 15 of 20


người đã được đề xuất xem xét nhiều mô khác nhau trong mắt người đàn ông rất cao là
0,5 mm. các giá trị truyền dịch máu và tỷ lệ trao đổi chất được ước tính cho lớp võng mạc
/ màng mạch và được sử dụng cho lần đầu tiên trong việc tính tốn nhiệt. Hơn nữa, một
phân tích độ nhạy sự biến đổi lớn của dịng máu màng mạch trình bày trong một số
trường hợp bệnh lý đã được xem xét, làm nổi bật hiệu ứng nhiệt độ cao mắt.
PIFAcellular Atriband tích hợp điện thoại và lưỡng cực nửa song ăng-ten đã được áp dụng
như nguồn chính của trường gần tiếp xúc, trong khi quảng cáo nhiều lĩnh vực đã được mơ
phỏng bởi một lĩnh vực máy bay sóng. Các kết quả mô phỏng thu được bằng giải pháp

của phương trình bioheat cho một số cấu hình điện thoại di động rõ ràng đã cho thấy rằng
khơng có nhiệt độ đáng kể tăng lên trong ống kính cho các loại hình tiếp xúc.
Kết quả điều tra của chúng tơi đã chỉ ra rằng SAR và nhiệt độ tăng trong mắt của con
người là chủ yếu phụ thuộc vào tần số, vị trí, và các loại nguồn, theo gần đây nghiên cứu
[8], [11] Hơn nữa, cho một tiếp xúc cố định, so sánh CADmodel với andMRImodels VHP
giải phẫu của người đã chỉ ra rằng có một số khác biệt trong SAR phân phối do các hình
dạng đầu người khác nhau. Mơ hình CAD, ngay cả khi khơng chính xác trong việc thiết
kế con người , và có thể cũng rất phù hợp với mơ phỏng hình dạng khác nhau giải phẫu
của cá nhân, mà có thể khác nhau số kết quả, đặc biệt là cho tiếp xúc với sóng phẳng.Các
mơ hình nhiệt cũng đã được áp dụng đối với đầu của con người khi xem xét các giới hạn
ICNIRP SAR trung bình. để mục tiêu này, kết quả của những tính tốn trước đây trong
mắt được mở rộng để có được một SAR trung bình bằng hướng dẫn của ICNIRP. Bằng
cách này, thủ tục, tối đa độ cao nhiệt độ đã được tìm thấy được 0,291-0,320 ◦C tiếp xúc
(giả sử một trung bình SAR = 2 W / kg) và 1,49-1,60 ◦C cho tiếp xúc nghề nghiệp (giả sử
một trung bình SAR = 10 W / kg), tương ứng. những giá trị được bảo vệ chống lại sự gia
tăng nhiệt độ ngưỡng 3-5 ◦C cần thiết cho sự hình thành đục thủy tinh thể .Điều này cho
thấy mối liên hệ giữa giới hạn ngưỡng, cho các cơ quan nhạy cảm như mắt, tăng nhiệt độ
và không chỉ trong các điều khoản của SAR trung bình, hiện đang được sử dụng.
Tài liệu tham khảo
[1] A. Taflove and M. E. Brodwin, “Computation of the electromagnetic fields and
induced temperatures within a model of the microwave irradiated human eye,”
IEEE
Trans. Microw. Theory Tech., vol. MTT-23, no. 11,pp. 888–896, Jun. 1975.
[2] J. C. Lin, “Cataract and cell-phone radiation,”IEEE Antennas Propag.Mag., vol. 45,
no. 1, pp. 171–174, Feb. 2003.
[3] J. Elder, “Ocular effects of radiofrequency energy,” Bioelectromagnetics Suppl., vol.
24, no. S6, pp. S148–S161, Nov. 2003.
Page 16 of 20

[4] P. Kramer, C. Harris, A. F. Emery, and A. W. Guy, “Acute microwave irradiation and
cataract formation in rabbits and monkeys,”
J. Microw.,vol. 13, pp. 239–249, 1978.
[5] A. W. Guy, J. C. Lin, P. O. Kramar, and A. Emery, “Effect of 2450-MHz radiation on
the rabbit eye,”
IEEE Trans. Microw. Theory Tech.,vol. MTT-23, no. 6, pp. 492–498,
Jun. 1975.
[6] A. Taflove and M. E. Brodwin, “Computation of the electromagnetic fields and
induced temperatures within a model of the microwave-irradiated human eye,”
IEEE
Trans. Microw. Theory Tech., vol. MTT-23, no. 11,pp. 888–896, Nov. 1975.
[7] P. Bernardi, M. Cavagnaro, S. Pisa, and E. Piuzzi, “SAR distribution and temperature
increase in an anatomical model of the human eye exposed to the field radiated by the
user antenna in a wireless LAN,”
IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 46, no. 12, pp. 2074–2082, Dec. 1998.
[8] A. Hirata, S. Matsuyama, and T. Shiozawa, “Temperature rises in the human eye
exposed to EM waves in the frequency range 0.6–6 GHz,”
IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 42, no. 4, pp. 386–393, Nov.2000.
[9] A. Hirata, H. Watanabe, and T. Shiozawa, “SAR and temperature rise in the human
eye induced by obliquely incident plane waves,”IEEE Trans.Electromagn. Compat., vol.
44, no. 4, pp. 594–596, Nov. 2002.
[10] M. Kita, A. Hirata, and T. Shiozawa, “Temperature rises in the human eye exposed to
EM waves emitted from a dipole antenna at various microwave frequencies,” (in
Japanese), Trans. Inst. Elect. Inf. Commun. Eng. Jpn.,vol. J85-B, no. 1, pp. 132–139,
2002.
[11] A. Hirata, “Temperature increase in human eye due to near-field and far-field
exposures at 900 MHz, 1.5 GHz, and 1.9 GHz,”IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol.
47, no. 1, pp. 68–77, Feb.2005.
[12]
The

Visible
Human
Project
(2000)
/>
[Online].

Available:

[13] S. C. DeMarco, G. Lazzi, W. Liu, J. D. Weiland, and M. S. Humayun,“Computed
SAR and thermal elevation in a 0.25-mm 2-D model of the human eye and head in
response to a retinal implanted stimulator—
Page 17 of 20


Part I: Models and methods,”
2285, Sep. 2003.

IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 51,no. 9, pp. 2274–

[14] G. Lazzi, S. C. DeMarco, W. Liu, J. D. Weiland, and M. S. Humayun,“Computed
SAR and thermal elevation in a 0.25-mm 2-D model of the human eye and head in
response to a retinal implanted stimulator—Part II: Results,” IEEE Trans. Antennas
Propag., vol. 51, no. 9, pp. 2286–2295, Sep. 2003.
[15] M. Morales, J. Ramon, I. Rodrigo, and P. Bovolenta, “Eye development:
A view from the retina pigment epithelium,”

Bioessays, vol. 26, pp. 766– 777, 2004.

[16] J. P. Garcia, Jr., P. T. Garcia, and R. B. Rosen, “Retinal blood flow in the normal

human eye using the canon laser blood flowmeter,”
Ophthalmic Res., vol. 34, no. 5,
pp. 295–299, Sep.–Oct. 2002.
[17] R. Banfiel, Dicon Diagnostic Blood Flow Analyzer User’s Manual.
CA: Paradigm Medical Industries, Inc., 2001.

San

Mateo,

[18] A. Aydin, G. Wollstein, L. L. Price, and J. S. Schuman, “Evaluat- ing pulsatile ocular
blood flow analysis in normal and treated glau- comatous eyes,”
Amer. J. Ophthmol.,
vol. 136, no. 3, pp. 448–453,2003.
[19] Wolf -Heidegger, Atlas of Human Anatomy.

Milan, Italy: Edi-Ermes,2005.

[20] CST Microwave Studio (2006) [Online]. Available:
[21] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, “Guide-lines for
limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and elec-tromagnetic fields (up to
300 GHz),” Health Phys., vol. 74, pp. 494–522,1998.
[22] C. Gabriel, “Compilation of the dielectric properties of body tissues at RF and
microwave frequencies,” RFR Division, Brooks Air Force Base, San Antonio, TX, Final
Tech. Rep. AL/OE-TR-1996–0037, 1996.
[23] W. Dou and M. Y. W. Chia, “E-Shaped planar inverted-F antenna with low
absorption for triple-band operation in cellular phones,”
Int. J. Electron., vol. 88, no.
5, pp. 575–585, May 2001.
[24] H. H. Pennes, “Analysis of tissue and arterial blood temperature in resting forearm,”

J. Appl. Phys., vol. 1, pp. 93–122, 1948.
Page 18 of 20


[25] H. N. Kritikos, K. R. Foster, and H. P. Schwan, “Temperature profiles in spheres due
to electromagnetic heating,”
J. Microw. Power, vol. 16,no. 3/4, pp. 327–344, 1981.
[26] J. A. Scott, “A finite element model of heat transport in the human eye,”Phy. Med.
Biol., vol. 33, pp. 227–241, 1988.
[27] J. J. W. Lagendijk, “A mathematical model to calculate temperature dis-tributions in
human and rabbit eyes during hypertermic treatment,” Phys.Med. Biol., vol. 27, no. 11,
pp. 1301–1311, 1982.
[28] A. Hirata and T. Shiozawa, “Heat transportation models of the hu-man eye for
microwave exposures,” presented at the Int. Workshop Ocular Side-Effects Non-Ionizing
Radiation. Ishikawa, Japan, Nov.2003.
[29] C. Buccella, V. De Santis, and M. Feliziani, “Numerical prediction of SAR and
thermal elevation in a 0.25-mm 3-D model of the human eye exposed to handheld
transmitters,” in
Proc. IEEE Int. Symp. EMC, Jul. 8–13, 2007, pp. 1–6.
[30] W. F. Ganong, Review Medical Physics, 20th ed. New York: McGraw-Hill, 2002.
[31] F. G. Shellock and J. V. Crues, “Corneal temperature changes induced by high-fieldstrength MR imaging with a head coil,” Radiology, vol. 167,pp. 809–811, 1988.
[32] R. G. Gordon, R. B. Roemer, and S. M. Horvath, “A mathematical model of the
human temperature regulatory system–transient cold exposure re-sponse,” IEEE Trans.
Biomed. Eng., vol. BME-23, no. 6, pp. 434–444,Nov. 1976.
[33] A. Hirata and T. Shiozawa, “Correlation of maximum temperature increase and peak
SAR in the human head due to handset antennas,”
IEEE Trans.Microw. Theory Tech.,
vol.
51,
no.

7,
pp.
1834–1841,
Jul.
2003.

Page 19 of 20


Page 20 of 20