Spesific absorption rate assessment in a human head model exposed to radiation from cellular phone

Abstract

CEP TELEFONUNDAN KAYNAKLANAN IŞIMAYA MARUZ KALAN BİR İNSAN KAFASINDA ENERJİ SOĞURULMA ORANININ DEĞERLENDİRİLMESİ ÖZET Elektromanyetik cihazların kullanımlarının hızla artması, bilimadamlarını elektromanyetik (EM) radyasyonun insan sağlığı üzerindeki etkilerini araştırmaya yöneltmiştir. Bu amaçla yapılan araştırmalarda elektromanyetik enerjinin insan dokuları tarafından soğurulması ve termal etkileri somut bir şekilde belirlenmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada, 900 MHz'te çalışan cep telefonundan yapılan ışımaya maruz kalan bir insan kafasının enerji soğurma oranı incelenmiştir. EM radyasyon ile ilgili güvenlik standartları ve insan dokusunun elektriksel özellikleri de çalışmaya eklenmiştir. İnsanlar üzerinde deneyler yapılamadığı için kobaylar üzerinde deney yapmak veya bilgisayar ortamında insanı modellemek ve olayları simüle etmek mümkündür. Bu çalışmada, yüksek frekanslarda anten modellemek için geliştirilmiş Agilent Yüksek Frekans Yapı Simülatör'ü kullanılarak dipol anten ile insan kafası tek ve üç katlı olarak modellenmiş ve yazılan bir C++ programı yardımı ile program sonucu elde edilen elektrik alan değerlerinden enerji soğurulma katsayısı (Specific Absorption Rate, SAR) elde edilmiştir. Agilent Yüksek Frekans Yapı Simülatör'ü, 3-boyutlu ortamda Maxwell Denklemlerini Sonlu Elemanlar Metodu (Finite Elements Method, FEM) ile çözmektedir. Bu yöntemle elde edilen sonuçlar, literatürde Sonlu Farklar, Moment Metodu ve Green Fonksiyonu ile elde edilmiş sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları uygulanan bu yöntemin güvenilir olduğunu göstermektedir. Anahtar Sözcükler: Enerji Soğurulma Oram (SAR), Elektromanyetik enerji, Sonlu Elemanlar Metodu (FEM)

IV SPECIFIC ABSORPTION RATE ASSESSMENT IN A HUMAN HEAD MODEL EXPOSED TO RADIATION FROM CELLULAR PHONE ABSTRACT The increasing use of electromagnetic (EM) devices has caused growing concern about possible health hazards produced by EM radiation. So it is imperative to be able to quantify both the absorption of electromagnetic energy in the human body and the resulting thermal effect. In this study, the specific absorption rate of radiofrequency radiation (900 MHz) from cellular phones on the human head was investigated. A comprehensive review of the available data on EM radiation safety standards and electrical properties of human tissues was added. The electrical properties of the tissues are generally frequency dependent. Thermal properties are, in contrast, fixed and can simply be adapted from research literature on hyperthermia. As it is not possible to perform the experiments on human in vivo, we simulated the human head and the antenna radiated in 900 MHz. Two geometrical models for the head can be considered, namely the spherical model and the realistic head model. In this study the spherical model with a single layer and three layers was simulated by using the Agilent High Frequency Structure Simulator, which employs the finite element method (FEM), and the EM power absorption rate of tissue was calculated by a C++ program. The results were compared with the results of the studies in the literature performed by using Finite Difference Time Domain Method and Moment Method and Green's Function and great agreement was obtained. Keywords: Specific Absorption Rate (SAR), Electromagnetic radiation, Finite Element Method (FEM)