动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法技术方案

本发明专利技术属于植入式无线功率传输电磁辐射研究技术领域，具体涉及一种动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，包括以下步骤：建立人体及其组织器官模型；建立动态植入式无线功率传输线圈模型；同一位移角度θ下的动态植入式无线功率传输模型放置在人体及其组织器官模型的不同位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体不同位置但相同运动形态下对人体的电磁辐射；不同位移角度θ下的传输线圈模型放置在人体模型的同一位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体同一位置但不同运动形态下对人体的电磁辐射；根据得出的电流密度J

【技术实现步骤摘要】
动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法


[0001]本专利技术属于植入式无线功率传输电磁辐射研究
，具体涉及一种动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法。

技术介绍

[0002]无线功率传输有着便捷且安全的特性同时，其潜在的电磁辐射也威胁着人体健康，尤其是无线功率传输系统产生的高频谐振拥有足够的能量去破坏化学键，进而对人体细胞的遗传因子造成破坏，引发癌症或先天畸形等疾病，因此探究植入式无线功率传输系统对人体的电磁安全影响是十分必要的。
[0003]中国专利技术专利《一种车辆电磁环境仿真方法》(公开号：CN112149223A)公开了一种针对车辆关键位置的电磁环境仿真方法，利用CTS仿真软件搭建车辆仿真模型，设置激励源，观察车辆三维空间不同位置处的仿真结果，依据该方法得出的仿真结果更全面，降低了车辆研发成本，但该方法只涉及车辆整体的研究，不能对某一个干扰源进行具体的电磁辐射评估，对后续降低电磁辐射干扰措施带来了难题；中国专利技术专利《基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法》(公开号：CN107482797A)公开了基于谐振式无线功率传输的环形线圈电磁辐射预测方法，通过模拟系统传输线圈各种状态，提取出线圈周围磁场分布情况，得到系统电磁辐射预测值，该种方法为从干扰源优化系统设计从而较低系统电磁辐射提供了参考，但该专利技术只涉及静态传输线圈，未考虑到线圈运动状态对电磁辐射的影响。
[0004]目前，针对植入式无线功率传输系统对人体的电磁安全性评估鲜少提及于国内外文献中，尤其针对动态植入式传输线圈的研究至今尚未发现。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术存在的不足，提供了一种动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，该方法能够更全面、准确的对无线功率传输线圈的运动状态对电磁辐射干扰进行深入研究，同时该方法对于动态植入式无线功率传输系统线圈的设计、后续采取降低系统电磁干扰的措施提供了有力借鉴。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，包括以下步骤：
[0008]S1、建立人体及其组织器官模型；
[0009]S2、在电磁仿真系统仿真环境中建立动态植入式无线功率传输线圈模型，所述动态植入式无线功率传输线圈模型包括：发射线圈模型和接收线圈模型，并建立不同位移角度θ下的动态植入式无线功率传输线圈模型，θ可取值为0
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、60
°
、70
°
、80
°
、90
°
；
[0010]S3、将步骤S1中的人体及其组织器官模型导入到电磁仿真系统仿真软件中；
[0011]S4、将步骤S2中所建立的同一位移角度θ下的动态植入式无线功率传输模型放置
在人体及其组织器官模型的不同位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体不同位置但相同运动形态下对人体的电磁辐射，得出人体各组织器官及部位的电流密度J
rms
，根据以下公式(1)和公式(2)，计算出比吸收率SAR的值，
[0012][0013][0014]其中，σ为人体组织器官的磁导率，ρ为人体组织器官的密度，J
rms
为电流密度有效值，E
rms
为人体组织器官区域的场强有效值；
[0015]S5、将步骤S2中所建立的不同位移角度θ下的传输线圈模型放置在人体模型的同一位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体同一位置但不同运动形态下对人体的电磁辐射，得出人体各组织器官及部位的电流密度J
rms
，根据公式(1)和公式(2)，计算出比吸收率SAR的值；
[0016]S6、根据步骤S4和步骤S5中得出的电流密度J
rms
及比吸收率SAR值，进行动态植入式无线功率传输系统对人体的电磁安全性评估。
[0017]进一步的，步骤S1中，使用三维动画进行人体及其组织器官建模，在三维动画软件中选择一个基准立方体，绘制人体躯干，按照人体比例对立方体进行网格分割，选中立方体，选择转为“可编辑多边型”；通过添加辅助线的方式，依据人体结构特征，结合正视图和侧视图，将选中面进行拉伸或压缩，使模型线条更加饱满，人物趋于立体，并利用同样的方法，按生物比例绘制人体组织器官模型。
[0018]进一步的，发射线圈模型包含以下参数：发射线圈匝数、发射线圈半径、发射线圈匝间距、发射线圈截面电流；接收线圈模型包含以下参数：接收线圈匝数、接收线圈半径、接收线圈匝间距、接收线圈截面电流。
[0019]进一步的，步骤S2中，建立不同位移角度θ下的动态植入式无线功率传输线圈模型的方法为：将发射线圈模型和接收线圈模型组合到一个仿真文件中，在xyz空间直角坐标系中，设置发射线圈模型和接收线圈模型沿z轴方向的距离为d，距离d可根据实际仿真情况进行取值，设定发射线圈与接收线圈间的位移角度θ。
[0020]进一步的，步骤S5中，发射线圈与接收线圈间的位移角度θ取值为0
°
、30
°
、60
°
、90
°
，因为位移角度θ以30
°
步长变化时，仿真数据变化幅度合适，更利于体现结果。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。
[0022]一、本专利技术提供了动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，本方法使用了人体及其组织器官建模、动态式线圈建模以及实现线圈和人体模型的联合仿真，能够更全面、准确的对无线功率传输线圈的运动状态对电磁辐射干扰进行深入研究。
[0023]二、本专利技术可在植入式无线功率传输系统投入生产前对其电磁安全性进行评估，节省生产过程中的试验成本，弥补了植入式无线功率传输系统电磁安全性实际试验中检测难、成本高等不足，有效降低了研究成本，提高了研究效率。
附图说明
[0024]下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。
[0025]图1为本专利技术的流程图；
[0026]图2为本专利技术的人体及其组织器官模型与动态植入式无线功率传输线圈电磁联合仿真图；
[0027]图3为进行步骤S5时，人体及其主要器官模型的仿真图；
[0028]图4为进行步骤S4时，人体及其主要器官模型的仿真图；
[0029]图5为进行步骤S5时，人体及其主要器官模型的SAR值变化图；
[0030]图6为进行步骤S4时，人体及其主要器官模型的SAR值变化图。
具体实施方式
[0031]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0032]如图1所示，动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，包括以下步骤：
[0033]S1、建立人体及其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.动态植入式无线功率传输系统对人体电磁安全性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立人体及其组织器官模型；S2、在电磁仿真系统仿真环境中建立动态植入式无线功率传输线圈模型，所述动态植入式无线功率传输线圈模型包括：发射线圈模型和接收线圈模型，并建立不同位移角度θ下的动态植入式无线功率传输线圈模型；S3、将步骤S1中的人体及其组织器官模型导入到电磁仿真系统仿真软件中；S4、将步骤S2中所建立的同一位移角度θ下的动态植入式无线功率传输模型放置在人体及其组织器官模型的不同位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体不同位置但相同运动形态下对人体的电磁辐射，得出人体各组织器官及部位的电流密度J
rms
，根据以下公式(1)和公式(2)，计算出比吸收率SAR的值，计算出比吸收率SAR的值，其中，σ为人体组织器官的磁导率，ρ为人体组织器官的密度，J
rms
为电流密度有效值，E
rms
为人体组织器官区域的场强有效值；S5、将步骤S2中所建立的不同位移角度θ下的传输线圈模型放置在人体模型的同一位置处，探究动态植入式无线功率传输线圈在人体同一位置但不同运动形态下对人体的电磁辐射，得出人体各组织器官及部位的电流密度J
rms
，根据公式(1)和公式(2)，计算出比吸收率SAR的值...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，李胜文，刘翼肇，李瑞，曹静，常潇，张敏，王金浩，宋述勇，张学东，李慧蓬，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：