EMF Weekly Brief IFRE 296호(2021.03.19)

RF 에너지에 노출되는 동안 체온 조절에 의한 인간의 뇌와 피부의 온도 상승

Temperature elevation in the human brain and skin with thermoregulation during exposure to RF energy

출처: BioMedical Engineering OnLine

저자: Sachiko Kodera, Jose GomezTames and Akimasa Hirata

o 본 연구는 일본 나고야공업대학 전기기계공학과의 Sachiko Kodera 등이 2018년에 BioMedical Engineering OnLine에 게재된 논문임

 목적

 o 3-10 GHz에서 동작하는 휴대장치에 의한 전자파로부터 인체보호 가이드라인/표준은 국부노출의 경우 10g 평균 전자파흡수율(SAR: specific absorption rate)로 정의됨

 o 100 kHz 이상 주파수에서의 전자파 노출로 인한 주요 영향은 온도 상승임

 o 온도 조절을 고려한 국부노출에 대해 인체 머리의 온도 상승을 평가한 이전의 연구는 없음

 o 본 연구는 혈관확장을 고려한 인체 머리 모델의 온도 상승 및 현재 지침에서의 노출 한계값에 대한 한계에 대해 논의하는 것을 목표로 함

 실험 방법

 o 이 연구는 300MHz10GHz 대역에서 다이폴안테나 및 평면파 방사에 노출된 해부학적 인체 머리 모델의 온도 상승을 수치 계산하였음

 o 먼저 인체 모델의 SAR는 시간영역 유한차분법(FDTD : finite-difference time-domain)을 이용하여 계산하였고, 온도 상승은 혈관확장을 시뮬레이션하여 온도조절을 고려한 생체열전달방정식(bioheat transfer equation)을 해석하여 계산함

 o 그림 1은 해석에 사용한 일본 남성의 수치모델 및 노출 시나리오를 보여줌

 결과

 o SAR 분포

 o [1]의 결과는 SAR 평균 계산을 cube모양과 contiguous 방법 두 가지로 수행한 결과를보인 것으로 cube 모양 보다는 contiguous 방법으로 계산한 것이 크게 나타남

 o 뇌의 최대 온도 상승은 뇌의 주변부를 중심으로 나타났음. 통상적으로 뇌 주변부에서의 온도는 뇌의 기저 온도인 37°C 보다 낮음

 o 더 높은 강도의 노출인 100 W/kg의 최대 SAR에서는 약 40°C 도달하거나 그 이상으로 상승되었고, 주파수가 높을수록 온도 상승은 줄어들었음

 o 현재 국제지침의 한계값인 10 W/kg에서의 뇌의 온도 상승은 최대 0.93°C

 o 생체조직에서 12°C 이상의 온도 상승 및 10 W/kg SAR에서의 혈관확장으로 인한 효과는 주목할 만함

 결론

 o 현재의 직업인노출 가이드라인에 따른 온도의 상승은 일상생활에서 환경의 변화로 인한 뇌의 온도 변화의 범위 내에 있음

 o 혈관확장 효과는 유의미하고, 특히 피부온도 상승을 일으키는 높은 주파수에서는 더욱 의미가 있음

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