[发明专利]基于辐射散热效应的手机辐射健康评估方法

权利要求书

1.一种基于辐射散热效应的手机辐射健康评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立手机及人体的几何模型，采用四面体单元对几何模型进行剖分，得到仿真分析所需的网格离散信息文件，包括四面体单元编号、每个四面体单元的顶点编号与坐标、每个四面体单元的材料属性；

(2)利用频域有限元方法对剖分后的模型进行电磁仿真，获取每个单元中心点的电场值；

(3)利用每个单元中心点的电场值计算每个单元中心点的比吸收率SAR；

(4)利用时域有限元方法，根据(3)得到的每个单元中心点处的比吸收率值，并设置辐射散热效应条件，对生物热方程进行求解，得到人体的温度分布序列，其实现步骤包括如下：

4a)采用如下生物热方程描述人体温度变化情况：

其中，T为随时间t变化的温度分布，c_ρ为比热容，ρ为人体组织密度，为矢量微分算子，κ为热导系数，为温度的梯度量，ρSAR对应人体吸收的电磁辐射，Q_m对应新陈代谢产生的热量，B表示血液灌注率，T_blood对应血液温度；

4b)在人体皮肤与空气交界面采用如下对流边界条件描述皮肤与空气之间的热对流：

其中，是皮肤表面外法向单位向量，κ为热导系数，为温度的梯度量，h是对流换热系数，T为随时间t变化的温度分布，T_sur是空气的温度；

4c)在人体皮肤表面采用如下辐射边界条件描述皮肤的热辐射现象：

其中，是皮肤表面外法向单位向量，κ为热导系数，为温度的梯度量，ε₀是皮肤的辐射率，σ＝5.68×10^-8W/m²K⁴是Stefan-Boltzmann常数，T为随时间t变化的温度分布，T_sur是空气的温度；

4d)设置人体温度分布的初始条件：

T(r；t＝0)＝T₀(r) 5

其中，t＝0表示初始时刻，T⁰(r)是初始温度；

4e)采用时域有限元方法求解式2所示的生物热方程，得到随时间变化的人体温度分布序列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于(1)中建立手机及人体的几何模型，其实现过程如下：

1a)用已有的建模软件建立手机几何模型，并对建立好的几何模型设置电导率σ₁和介电常数ε₁，得到仿真分析所需要的手机电磁模型；

1b)根据已有的建模软件建立人体几何模型，并对建立好的几何模型设置电导率σ₂、介电常数ε₂以及人体组织密度ρ，得到仿真分析所需要的人体电磁模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(1)中采用四面体单元对几何模型进行剖分，是通过选用四面体形状的网格单元对手机模型和人体模型进行空间离散，将手机模型和人体模型离散成有限个四面体单元，从而得到这些四面体单元的编号信息、每个四面体单元的顶点编号信息以及顶点坐标信息、每个四面体单元的材料属性信息，以供电磁仿真分析时使用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(2)中利用频域有限元方法对剖分后的模型进行电磁仿真，是指利用手机模型剖分后得到的四面体单元信息对手机模型进行电磁场量的计算，得到手机模型剖分后的每个四面体单元中心点处的电场值E₁(r)；利用人体模型剖分后得到的四面体单元信息对人体模型进行电磁场量的计算，得到人体模型剖分后的每个四面体单元中心点处的电场值E(r)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：(3)中利用每个单元中心点的电场值计算每个单元中心点的比吸收率SAR，通过如下公式计算：

其中，σ为人体组织的电导率，单位为S/m，ρ为人体组织密度，单位为kg/m³，E(r)表示人体模型剖分后的每个四面体单元中心点r处的电场值。