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。

2020财年，我们主要进行了以下研究“基于超高分辨率人体模型和大规模分析的亚毫米波/毫米波频段人体暴露安全评估”。 1）微波频段到毫米波频段的头部暴露评估：使用七种不同皮肤厚度的超分辨头部模型，计算总吸收功率（TAP）和吸收功率密度（APD）以及由于皮肤厚度差异导致的APD变化进行了详细评估。该分析的结果表明，i) 没有表面平滑的传统模型显示出比平滑模型更高的 TAP，并且 ii) 考虑每个区域的实际皮肤厚度的模型显示出强烈的驻波。由于抑制，频域中的 TAP 变化量小于其他模型，并且 iii) 对于 4 cm2 和 1 cm2 的平均面积，由于蒙皮厚度差异导致的最大 APD 变化率在约 20% 和 10% 之内，分别成为。 2）基于RT方法的全身SAR评估方法的发展：为了降低该频段全身SAR评估的计算成本，采用射线追踪（RT）方法生成的高精度多边形和我们使用创建超高分辨率人体模型的过程开发了一个使用模型进行全身暴露评估的原型系统。该系统通过使用考虑了皮肤厚度的反射系数来实现灵活的分析。 3）准毫米波与毫米波频段皮肤吸收功率密度相互比较研究：利用考虑皮肤结构的简单人体模型进行10-90 GHz频段暴露分析，验证皮肤吸收功率平均方法我们对多个国际研究小组进行了相互比较。结果，单层和三层皮肤模型的空间平均吸收功率密度峰值的最大相对标准偏差（RSD）分别增加到偶极子天线的 17.49% 和 17.39% 或更小，并且偶极子阵列天线分别为 32.49% 和 42.55% 很明显，事情将会发生。

项目成果

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

考虑准毫米波和毫米波波段蒙皮厚度的高分辨率头部模型中吸收功率密度的计算

• DOI: 10.1109/jerm.2022.3203576
• 发表时间: 2022-12-01
• 期刊: IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology
• 作者: K. Taguchi;Sachiko Kodera;A. Hirata;T. Kashiwa
• 通讯作者: 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

使用喇叭天线和介电透镜的全身曝光系统，频率为 28 GHz

• DOI: 10.1109/jerm.2022.3218812
• 发表时间: 2023-03-01
• 期刊: IEEE Journal of Electromagnetics, RF and Microwaves in Medicine and Biology
• 作者: Sachiko Kodera;Norika Miura;Y. Diao;Miyako Inoue;T. Hikage;K. Taguchi;Hiroshi Masuda;A. Hirata
• 通讯作者: A. Hirata

Calculated Epithelial/Absorbed Power Density for Exposure From Antennas at 10-90 GHz: Intercomparison Study Using a Planar Skin Model

计算 10-90 GHz 天线暴露的上皮/吸收功率密度：使用平面皮肤模型的比对研究

• DOI: 10.1109/access.2023.3238582
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.9
• 作者: K. Li; S. Kodera; D. Poljak; Y. Diao; K. Sasaki; A. Susnjara; A. Prokop; K. Taguchi; J. Xi; S. Zhang; M. Yao; G. Sacco; M. Zhadobov; W. E. Hajj;A. Hirata
• 通讯作者: A. Hirata

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