[发明专利]用于电磁剂量测定的设备和相关方法

说明书

本发明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(DLPA)，设备(A)还包括在金属屏蔽物(MSH)中制成的多个开口(OSH)和介电材料的层(DLPA)中的传感器(SENS)的至少一个阵列(SA)。

技术领域

本发明涉及电磁剂量测定(electromagnetic dosimetry)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。

背景技术

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“Solid Phantom for Body-Centric Propagation Measurements at60GHz”(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(metallised shielding，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。

发明内容

本发明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。