Safety evaluation of human exposure using large-scale analysis based on ultra-high resolution body model in quasi-millimeter and millimeter wave bands

基于准毫米波和毫米波波段超高分辨率人体模型的大规模分析人体暴露安全性评估

• 批准号: 21K04039
• 负责人: 田口 健治
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04039/
• 关键词: 準ミリ波帯; ミリ波帯; 超高解像度人体ボクセルモデル; 人体ばく露; 安全性評価; 国際標準化; SAR; APD; 準ミリ波・ミリ波; 超高解像度; 大規模解析

令和4年度は「超高解像度人体モデルと大規模解析に基づく準ミリ波・ミリ波帯人体ばく露の安全性評価」として、主に以下の研究を実施した。1)マイクロ波帯～ミリ波帯における頭部ばく露評価：皮膚厚さの異なる7種類の超解像度頭部モデルを用いて1GHz～100GHzの広範囲周波数における総吸収電力(TAP)、吸収電力密度(APD)及び皮膚厚さの違いによるAPD変化の詳細評価を実施した。本解析の結果から、i)表面平滑化を行わない従来モデルでは平滑化モデルよりも高いTAPを示すこと、ii)各部位の現実的な表皮厚さを考慮したモデルにおいては強い定在波が抑制されるため周波数領域のTAP変化量が他モデルより小さくなること、iii)皮膚厚みの違いによるAPD最大変動割合は平均面積4cm2及び1cm2でそれぞれ約20%及び10%以内になることなどが明らかになった。2)RT法に基づく全身SAR評価法の開発：本周波数帯における全身SAR評価の低計算コスト化を図るため、レイトレーシング(RT)法と超高解像度人体モデル作成過程で生成される高精度ポリゴンモデルを用いた全身ばく露評価システムのプロトタイプを開発した。本システムでは皮膚厚みを考慮した反射係数を用いることにより柔軟な解析を実現している。3)準ミリ波・ミリ波帯における皮膚吸収電力密度の相互比較研究：皮膚吸収電力密度の平均化方法検証のため、皮膚構造を考慮した簡易人体モデルを用いた10～90GHz帯のばく露解析を実施し、複数国際研究グループ間の相互比較を行った。その結果、1層及び3層皮膚モデルに対する空間平均吸収電力密度ピークの最大相対標準偏差（RSD）はダイポールアンテナ単体ではそれぞれ17.49％及び17.39％以下、ダイポールアレイアンテナではそれぞれ32.49%及び42.55%に増加することなどが明らかになった。

在2022年，以下研究主要是作为“基于超高分辨率人体模型和大规模分析的准毫米波和毫米波带评估人体暴露的安全性”。 1）在微波炉到毫米波带中的头部暴露评估：由于使用七个具有不同皮肤厚度的超级分辨率的头模型，对从1GHz到100GHz进行了广泛的频率，对从1GHz到100GHz进行了广泛的频率，对APD变化的详细评估。该分析的结果表明，i）没有表面平滑的先前模型显示出比平滑模型更高的水龙头，ii）考虑到每个站点的现实表皮厚度抑制了强的表皮厚度会抑制强大的站立波，因此，频域中的TAP变化数量小于其他模型的频率小于其他模型，iii iii）在厚度上的最大apd速率在厚度上差异约为20％。 2）基于RT方法的全身SAR评估方法的开发：为了降低该频带中全身SAR评估的计算成本，我们开发了使用射线跟踪（RT）方法的全身暴露评估系统的原型，以及在创建超高分解人体身体模型的过程中产生的高精度多边形模型。该系统通过使用考虑皮肤厚度的反射系数来实现灵活的分析。 3）半毫米和毫米波带中皮肤吸收的功率密度的避孕研究：为了验证皮肤吸收功率密度的平均方法，使用一个简单的人体模型进行了10-90 GHz带中的暴露分析，该模型是使用皮肤结构的简单人体模型进行的，并在多个国际研究组中进行了相互比较。结果表明，单独使用偶极天线的1和3层皮肤模型的空间平均吸收功率密度峰的最大相对标准偏差（RSD）分别增加到17.49％和17.39％，分别增加到偶极天线的偶极天线，分别为32.49％和42.55％。

项目成果

RT法を用いた準ミリ波・ミリ波帯全身ばく露解析に関する一検討

RT法在准毫米波和毫米波波段全身暴露分析研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 奥野紘平;田口健治;柏達也
• 通讯作者: 柏達也

Computational Study on Temperature Elevation in Realistic Human Model for Whole-body Exposure

全身暴露真实人体模型温度升高的计算研究

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Kodera;K. Taguchi;and A. Hirata
• 通讯作者: and A. Hirata

Computation of Absorbed Power Densities in High-Resolution Head Models by Considering Skin Thickness in Quasi-Millimeter and Millimeter Wave Bands

• DOI: 10.1109/jerm.2022.3203576
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology
• 作者: K. Taguchi;Sachiko Kodera;A. Hirata;T. Kashiwa

全身ばく露における温度上昇特性に対する皮膚モデリングの影響

皮肤建模对全身暴露时温升特性的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 小寺紗千子;田口健治;平田晃正
• 通讯作者: 平田晃正

Whole-Body Exposure System Using Horn Antennas With Dielectric Lens at 28 GHz

• DOI: 10.1109/jerm.2022.3218812
• 发表时间: 2022-11-11
• 期刊: IEEE JOURNAL OF ELECTROMAGNETICS RF AND MICROWAVES IN MEDICINE AND BIOLOGY
• 影响因子: 3.2
• 作者: Kodera, Sachiko;Miura, Norika;Hirata, Akimasa
• 通讯作者: Hirata, Akimasa