用于电磁剂量测定的设备和相关方法技术

本发明专利技术涉及用于模拟在电磁剂量测定中人体组织特性的设备(A)，该设备(A)包括带有金属屏蔽物(MSH)的基板(S)，和布置在基板(S)上或者优选在基板(S)下面的介电材料的层(DL)，设备(A)还包括在屏蔽物(MSH)中制成的多个开口(OSH)和介电材料的层(DL)中的传感器(SENS)的至少一个阵列(SA)。

Equipment and related methods for measurement of electromagnetic dosimetry

The invention relates to a device (A) for simulating the human tissue characteristics in the electromagnetic dosimetry, which includes a substrate (S) with a metal shield (MSH), and a layer (DL) arranged on a substrate (S) or preferably under a substrate (S), and the device (A) also includes a plurality of openings (OSH) and dielectric materials made in the shielding (MSH). At least one array (SA) of the sensor (SENS) in the material layer (DL).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电磁剂量测定的设备和相关方法
本专利技术涉及电磁剂量测定(electromagneticdosimetry)的领域，并且更具体地涉及人体中和人体表面上的电磁剂量量的测量。
技术介绍
以不同发射功率发出电磁波的系统与设备的销售需要获得若干认证，其中，一些认证针对确保这些设备与使用者暴露的极限相符。存在用于评估人体暴露于电磁波的各种方法和技术，并且特别地根据使用的频带而不同。当频率较高时，这些波在生物组织(包括人体组织)中的穿透深度减小。于是，更具体地在组织表面上和表皮层上(且更广泛地，整个皮肤)暴露于给定的电磁辐射的程度看来，变得具有相关性。近来的数据传输系统(包括无线)以最高达数十千兆赫的高频运行。这些频率在自然界中并不存在，其在人体组织上的影响至今仍然是相对未知的或者相对未表征的。已通过现有的剂量测定方法(目前局限于最高达6GHz的频率)进行的分析通常使用旨在模拟人体行为并且尤其是组织吸收和反射能力的设备。这些设备通常称作“体模(phantom)”。存在各种种类的“体模”，诸如，“液体体模”、“半固体体模”及“固体体模”。这些实验设备能够模拟具有不同的介电性质的各种人体组织轮廓并且配置为能够在范围从30MHz至6GHz的频率下测试。“液体体模”由充满凝胶或者液体的壳体(casing)(或者外壳(shell))组成，该凝胶或者液体具有与人体类似的特性。它们通常以30MHz至6GHz的范围使用，但是仅对大于6GHz和毫米波范围的频率不感兴趣。实际上，穿透深度在60GHz下仅大约是二分之一毫米。另外描述为半固体的“体模”包括水，并且能够模拟生物组织(诸如肌肉、大脑、皮肤)，但是具有与水蒸发现象相关联的持久性及其所得到的介电性质退化的问题。固体“体模”包括陶瓷、石墨或者碳元素，或者合成橡胶并且基本上用于研究人体表面中辐射的效果和靠近人体表面辐射的效果。其主要优点是其可靠性及其介电性质随时间的恒定性。令人遗憾地，这些固体“体模”具有成本高和其制造需要极端条件(包括特别地高温和高压)的缺点。目前不存在具有与人体的电磁性质相当的电磁性质(在复介质常数(complexpermittivity)和导电性方面)的并且在6GHz以上可操作的固体“体模”。文件“SolidPhantomforBody-CentricPropagationMeasurementsat60GHz”(微波理论与技术IEEE学报，第62卷，第6期，2014年6月)提出基于聚二甲硅氧烷(PDMS)基板(substrate)的固体“体模”，该聚二甲硅氧烷基板包括在其侧面之一上的金属化碳黑粉末。该“体模”配置为模拟受到频率范围在60GHz左右的辐射的表面上的人体行为。虽然该文件中描述的体模提供表面上(具体地皮肤)人体组织的反射特性的良好模拟能力，但是由于使用基板下的金属屏蔽物(metallisedshielding，金属化屏蔽物)，使用放置在离开“体模”特定距离处的传感器进行测量。然后便于分析反射波(反射信号)，然而，仍然不可能使用该“体模”来精确测量暴露水平，诸如入射功率密度或者比吸收率。现有解决方案具有缺点。
技术实现思路
本专利技术通过提出适于使用放置在“体模”设备内部的传感器测量由发射器以大于6GHz的频率发出的电磁辐射的设备能够改善现有技术的至少一个缺点，该“体模”设备模拟生物的并且尤其是人体组织的反射特性。为此目的，提出用于模拟在电磁剂量测定中人体组织特性的设备，包括基板(具有包括一种或多种导电材料(可选地金属化)的屏蔽物)厚度(层)和介电材料(布置在基板上面和/或下面(优选基板下面))厚度(层)，该设备包括在屏蔽物中制成的多个优选校准开口并且进一步包括布置在介电材料中的至少一个传感器阵列。应注意，本文中描述的术语“基板(substrate)”是具有内在性质，尤其是机械性质并且还有电气或者电磁性质、适于支撑其他材料层、或者用作其基底(base)的材料的厚度(层)。因而，该术语不应严格地解释为天线领域中使用的含义，而是例如，对于其位置可能优选在设备表面上的程度，可以由术语“覆板(superstrate)”替代。根据本专利技术的一个实施方式，屏蔽物是金属化的并且尺寸相当于基板的尺寸。换言之，屏蔽物/反射器覆盖基板表面的全部或者准全部(quasi-entirety)，以进行发出的辐射的有效反射。根据实施方式的一个替换实施方式，屏蔽物使用非金属化元素体现但是易于形成电磁波的屏障。根据本专利技术的一个实施方式，基板基本上由例如，有机的或合成的聚合物或者树脂，诸如聚二甲硅氧烷(PDMS)制成。根据本专利技术的一个实施方式，基板包括碳黑粉末或者金属粉末、碳纳米管(作为非限制性实例)。根据本专利技术的一个实施方式，介电材料包括塑料或者玻璃或者聚合物。有利地，考虑到这些性质必须允许传感器接收在测试阶段期间发出的辐射，介电材料可以是另一种类型。根据本专利技术的优选实施方式，在屏蔽物中制成的开口具有任何数量、形状和排列。有利地，开口在屏蔽物中制成狭槽、十字形(相交线)、正方形、圆形、三角形或者椭圆形状并且在屏蔽物的厚度中有规律地排列，所述屏蔽物尤其用作反射器。根据本专利技术的一个实施方式，对于屏蔽物的每个开口，开口的最大尺寸值根据开口的形状在波长的几分之一与若干波长之间。有利地，传感器包括适于接收由位于电磁屏蔽物的另一侧的源发送的信号的天线和/或探针。本专利技术还涉及电磁剂量测定方法，包括：-以优选大于6GHz的频率从布置在与用于模拟对于电磁剂量测定组织的反射系数的设备离开预定距离的源发射电磁信号，包括带有金属化屏蔽物的基板，该屏蔽物包括多个校准开口，并且包括优选布置在基板下面的介电材料层，并且，-使用布置在与源相对的基板的侧面的介电材料层中或者靠着(against)该介电材料层的至少一个传感器阵列进行测量。有利地，传感器可以布置在两个堆叠的介电材料层之间。有利地，源与体模设备之间的预定距离在范围从0毫米(直接接触)至100cm的值的范围内，这些极限值包括在范围中。附图说明通过阅读以下说明，将更清楚地理解本专利技术，并且进一步的特征(specificity)和优点将显现出来，该说明参考附图，其中：-图1表示根据现有技术的配置用于电磁剂量测定的模拟设备。-图2表示根据本专利技术的特定的和非限制性实施方式配置用于例如在频率为60GHz频带下电磁剂量测定的模拟设备。具体实施方式在图1和图2中，显示的模块是功能单元，可选地对应于物理上可区别的单元。例如，这些模块或者其中一些分组到单个组件中。另一方面，根据另一实施方式，一些模块由单独的物理实体(entity)组成。图1表示根据现有技术用于模拟配置用于电磁剂量测定的人体组织特性的设备A。该设备A包括基于水或者凝胶(包括例如聚合物)并且包括层DLPA中的传感器SENS的阵列SA的介电材料DLPA层。图1中的设备适于评估人体对其附近以小于或等于6GHz的频率发出信号的一个或多个天线的暴露。体模设备的介电性质被调节为表示人体组织在给定的频率范围中的那些。令人遗憾地，在没有外壳的情况下，尤其由于介电材料层DL中的蒸发现象，这类体模随着时间劣化(degrade)。图2表示根据本专利技术特定的和非限制性的实施方式配置用于电磁剂量测定并且频率大于6GHz并且通常大约60G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电磁剂量测定的设备(A)，包括带有屏蔽物(MSH)的基板(S)的层，和布置在基板(S)的所述层上面和/或下面的介电材料的层(DL)，所述设备(A)的特征在于在所述屏蔽物(MSH)中制成多个开口(OSH)并且进一步包括在介电材料的所述层(DL)中的传感器(SENS)的至少一个阵列(SA)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.24 FR 15015951.一种用于电磁剂量测定的设备(A)，包括带有屏蔽物(MSH)的基板(S)的层，和布置在基板(S)的所述层上面和/或下面的介电材料的层(DL)，所述设备(A)的特征在于在所述屏蔽物(MSH)中制成多个开口(OSH)并且进一步包括在介电材料的所述层(DL)中的传感器(SENS)的至少一个阵列(SA)。2.根据权利要求1所述的设备(A)，其特征在于所述基板(S)基本上由有机的或者合成的聚合物或者树脂制成。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备(A)，其特征在于所述屏蔽物中的所述开口(OSH)被制成狭槽、或者正方形、圆形、三角形或者椭圆形形状并且有规律地布置在所述屏蔽物的厚度中。4.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备(A)，其特征在于所述开口(OSH)的尺寸最大值在波长的几分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克西姆·扎多博夫，阿尔特姆·鲍里斯金，
申请(专利权)人：雷恩第一大学，国立科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR