İNSAN KAFASI MODELİ ÜZERİNDEN ELEKTROMAGNETİK LİMİTLERİN BELİRLENMESİ. Müh. Selçuk YILDIRIM

Transkript

1 İSTANBUL TKNİK ÜNİVRSİTSİ FN BİLİMLRİ NSTİTÜSÜ İNSAN KAFASI MODLİ ÜZRİNDN LKTROMAGNTİK LİMİTLRİN BLİRLNMSİ YÜKSK LİSANS TZİ Müh. Selçu YILDIRIM Aablm Dalı : LKTRONİK ve HABRLŞM MÜHNDİSLİĞİ Programı : BİYOMDİKAL MÜHNDİSLİĞİ Te Daışmaı: Yard.Doç.Dr. Selçu PAKR ARALIK 00

2 İSTANBUL TKNİK ÜNİVRSİTSİ FN BİLİMLRİ NSTİTÜSÜ İNSAN KAFASI MODLİ ÜZRİNDN LKTROMAGNTİK LİMİTLRİN BLİRLNMSİ YÜKSK LİSANS TZİ Müh. Selçu YILDIRIM Te sttüye Verldğ Tarh : 0 Aralı 00 Te Savuulduğu Tarh : 6 Oca 003 Te Daışmaı : Dğer Jür Üyeler Yrd.Doç.Dr. Selçu PAKR Doç.Dr. İc ÇİLSİZ Yrd.Doç.Dr. Tau OCAK 003 7

3 İÇİNDKİLR KISALTMALAR TABLO LİSTSİ ŞKİL LİSTSİ SMBOL LİSTSİ ÖZT SUMMARY v v v v. GİRİŞ.. Kouu Taıtımı 3.. MCBM 5... MC BM le İlgl Stadard ve Kuruluşlar 6... MC BM Lmtler 8.3. Tür Stadardı 9.BİYOLOJİK DOKULARDA SAR HSABI İÇİN SAYISAL İŞLMLR.. Zamada Solu Falar Yötem Fte Dffrece Tme Doma.. Kararlılı Courat Koşulu 6.. FDTD Yötemde Parametre Seçm 7.. FDTD Algortması 8 3.İNSAN KAFA MODLİND HSAPLANAN SAR ÖZGÜL SOĞURMA ORANI V LKTRİK ALAN GNLİK DĞRLRİ Grş 0 3..Hesaplamalar ve Bulualar 3... Kafa Yapısı le İlgl SAR Hesaplamları Kafa Yapısı le İlgl letr Ala Hesaplamları 4 4.SONUÇLAR 55 KAYNAKLAR 78 ÖZGÇMİŞ 80

4 ÖNSÖZ Hep adığım br şey vardı; hayatımda eşeler mmum düeyde tutacatım. Çüü sa br süre sora gerye döüpte batığıda eşe şuu yapsaydım dye br cümle urduğu ama ş şte geçmş olaca. Zama ço hılı aıyor ve amaı ger dödürme mümü değl. Bu te bem hayatımda yapmayı ço stedğm hayal urduğum ĠTU de yüse lsas yapma düşümü br eserdr. Artı ama lerleypte gerye batığım ama; eşe bem hayalm ola ĠTÜ de yüse lsası yapsaydım demete edm urtarmış oldum. Buu baa vermş olduğu mutlulu yüse lsası btrre çemş olduğum acıya öfeye ve baa ödettğ bedele değer m şuada arar veremyorum. Sevgl alem babam ve aem; bem ç yüse lsasıı öem hç br ama dra edemeyeces. Alayablme ço sterdm çüü ço güel şeyler yaptığıma aıyorum. Hç blmedğm yabacısı olduğum br üverstede s gb br daışma arşıma çıtığı ç edm e adar mutlu addetsem adır herhalde. Baa yol göstere ve her ouda yardımcı ola değerl daışmaım Yrd.Doç.Dr.Selçu PAKR e teşeürü br borç blrm. Aadem aryer yapmamda baa cesaret vere sevgl abm Sad YILDIRIM a br tesadüf eser taıştığım Yedtepe Üverstes Sstem Mühedslğ bölümü öğretm görevllerde Dle KAPTANOĞLU a ço teşeür ederm. S yardımlarıı maev desteğ olmasaydı aı btmed. Ama buraya adarmış... Her şeye rağme e yaparsa yapalım hayatımıda eşeler olaca saırım. Keşe... Aral 00 Selçu YILDIRIM

5 KISALTMALAR MR : letromaget Radyasyolar SAR : Ögül Soğurma Oraı Specfc Absorpsto Rate FDTD : Zamada Solu Farlar Yötem Fte Dfferece Tme Doma MoM : Momet metodu Method of Momet TLM : İletm Hattı MatrsTrasmsso Le Matr F : Solu lemalar Yötem M : letromaget MC : letromaget Uyumlulu lectromagetc Compatblty BM : Byo-eletromaget Bo-eletromagetc IC : Uluslararası letrote Komtes Iteratoal lectrotechcal Commso CNLC : Avrupa letrote Normalasyo Komtes Comte uropee de Normalsato lectrotechque CISPR : Comte Iteratoal Specal des Perturbatos Radoelectrques AB : Avrupa Brlğ IRPA : Uluslararası Radyasyoda Koruma Aası Iteratoal Radato Protecto Agecy ICNIRP : Uluslararası İyolaşmaya Radyasyoda Koruma Komtes Iteratoal Commtte o No-Iosg Radato Protecto WHO : Düya Sağlı Örgütü World Health Orgaato MF : letromaget Ala :lectromagetc Feld ÖSO : Ögül Soğurma Oraı MR : Maget Reoas Magetc Resoace SMAX : Masmum SAR v

6 TABLO LİSTSİ Sayfa No Tablo.. TS NV Stadardıda yüse freaslarda SAR lmtler... 0 Tablo.. Aa FDTD dögüsü ve terasyo adımları... 0 Tablo 3.. Küre şelde yapıda ullaıla doular ve douları freasa göre deletr öelller... 4 Tablo 3.. Ayrı afa modelde ullaıla doular ve hücre sayıları... 6 Tablo 3.3. İsa Kafa modelde douları deletr öelller... 7 Tablo 3.4. ve 3. Durum ç Kafa Yapısıda 0gr-Masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve 0gr-Masmum Değer Buluduğu Yerde Doular Tablo ve 6. Durum ç Kafa Yapısıda 0gr-Masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve 0gr-Masmum Değer Buluduğu Yerde Doular Tablo ve 0. Durum ç Kafa Yapısıda 0gr-Masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve 0gr-Masmum Değer Buluduğu Yerde Doular Tablo ve 4. Durum ç Kafa Yapısıda gr-masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve gr-masmum Değer Buluduğu Yerde Doular... 4 Tablo ve 8. Durum ç Kafa Yapısıda gr-masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve gr-masmum Değer Buluduğu Yerde Doular... 4 Tablo ve 0. Durum ç Kafa Yapısıda gr-masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve gr-masmum Değer Buluduğu Yerde Doular Tablo ve 3. Durumlar; üp şelde her hag 0 gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller Tablo ve 6. Durumlar; üp şelde her hag 0 gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller Tablo ve 0. Durumlar; üp şelde her hag 0 gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller... 5 v

7 Tablo ve 4. Durumlar; üp şelde her hag gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller Tablo ve 8. Durumlar; üp şelde her hag gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller Tablo ve 0. Durumlar; üp şelde her hag gr lı dou ve tüm vücut ç belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler uluşturaca eletr ala geller v

8 ŞKİL LİSTSİ Sayfa No Şel. : Brm Yee hücres ve ala bleşeler yerleşm... 4 Şel. : Brm Yee hücres ve ala bleşeler yerleşm... 4 Şel 3. : a MR görütüsü b Sayısallaştırılara elde edle sa afası... 4 Şel 3. : Ayrı afa model ve hesap uayı... 4 Şel 3.3 : Kafatası ve Bey Doularıı letrsel Öelller a Kafatası Deletr Sabt b Kafatası İletel Sabt c Bey 7 Deletr Sabt d Bey İletel sabt... Şel 3.4 : Tüm Kafa Üerde 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR... 9 Şel 3.5 : Bey doular ç 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR Şel 3.6 : Gö Douları ç 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR... 3 Şel 3.7 : Tüm Kafa Üerde gr-masmum SAR ve Lmt SAR... 3 Şel 3.8 : Bey Douları ç gr-masmum SAR ve Lmt SAR Şel 3.9 : Go Douları ç gr-masmum SAR ve Lmt SAR Şel 3.0 : Stadardlarda tüm vücut ç belrtle sıırlara 0.08 W/g tüm vücut ç arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala geller ve Lmt 0 gr lı Mamum SAR değerlere göre Şel 3. : Satadardlarda her hag br 0 lı dou belrtle sııra.0 W/g üp şelde herhag 0gr lı dou arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala geller ve Lmt Şel 3. : Satadardlarda tüm vücut ç belrtle sıırlara 0.08 W/g tüm vücut ç arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala geller ve Lmt gr lı Masmum Sar değerlere göre Şel 3.3 : Satadardlarda her hag br gr lı dou ç belrtle sııra.6 W/g üp şelde herhag gr lı dou arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala geller ve Lmt v

9 SMBOL LİSTSİ T t H y H H y : FDTD ç hesap süres : Hesaplama ama aralığı : Zama adımı : letr ala vetörü : Maget ala vetörü : Deletr sabt : Maget geçrgel : letr alaı bleşe : letr alaı y bleşe : letr alaı bleşe : Maget alaı bleşe : Maget alaı y bleşe H : Maget alaı bleşe : esede oum adım uuluğu y : y esede oum adım uuluğu : esede oum adım uuluğu c : Işı hıı f : Freas V : Gerlm v : Masmum hı ma u : Kaya fosyou : Dalga fosyou f : Temel fosyo a : Geşletme atsayıları c : Isı apastes T : Isı artışı : letrsel letel : Douu yoğuluğu : açısı yöüde brm vetör e e P : açısı yöüde brm vetör : Ortalama güç yoğuluğu v

10 İNSAN KAFASI MODLİ ÜZRİNDN LKTROMAGNTİK LİMİTLRİN BLİRLNMSİ ÖZT Ye b yılda yaşamata olduğumu çevre rllğ gürültü rllğ et rll gb sorular yaıa br yes -eletromayet rll- elemştr. Öellle çevremde bulua ablosu ua ve yaı ala ayalarıı sayısıı artması eletromaget eer ede olduğu sağlı problemleryle arşılaşma rs artırmıştır. Tehlel byolo etler belrlemesde ua ala ayalarıı saçtığı eletromayet ışımaı radyasyo doularda meydaa getrdğ ısıl değşm öel br öeme sahptr. Soğurula eletromayet eer meydaa getrdğ ısıl etleşm soucuda douularda sıcalı artışı meydaa gelmetedr. Meydaa gele sıcalı artışıı belrlemesde eletrsel güç yoğuluğu csde fade edleble SAR büyülüğü ullaılmatadır. SAR değer otasal değşm gösterr ve gölem otasda douu yoğuluğua letelğe d eletr sabte ve dou çde dülee eletr alaa bağldr. Bular çde e belrleyc ola büyülü dou çde dülee eletr aladr. Dou çde dülee eletr ala fsel ve byolo değşelerle değşm gösterr. Bu değşm etleye parametreler; freas ayağ gücü polarasyou douu tp geometrse ve geometr bleşme bağlıdr. Vücut tarafıda yutula eletromaget eer doularda tehlel byolo etler meydaa getrmemes ç stadardlarda belrtle sıır değerler geçmemes geremetedr. Bu sıır değerler ICNIRP lavuu ve ANSI/I stadardıda tüm vücut ç 0.08 W/g her hag üp şelde 0gr lı dou ç ICNIRP belrledğ sıır değer W/g her hag üp şelde gr lı dou ç

11 ANSI/I belrledğ sıır değer.6w/g olara belrlemştr. Bu bahs geçe SAR sıırları sa sağlığı açısıda saıca teşl edebleceğ eş değerler olduğu ve SAR değer aşılması durumuda doularda byolo etler görülebleceğ belrtlmetedr Bu yüde sa vüduda SAR değşmler blmes büyü öem taşımatadır. Bu te çalışmasıda sa afasıı maru alableceğ M ala etler farlı yö freas ve polarasyoda ayrıtılı olara araştırılmıştır. letromaget dalga aydılatıla sa afası modelde SAR değşmler Zamada Solu Farlar Yötem le belrlemştr. 3 boyutlu FDTD hesap uayıa yerleştrle model ç ayrı afa model ullaılmıştır. MR Magetc resoace görütüsü ve sayısallaştırılara elde edle sa afası 7 farlı douda oluşturulmuştur. SAR hesabı yapılablmes ç FDTD hesap uayıa yerleştrle afa model ortalma güç yoğuluğu W/m eletr ala gelğ 746 V/m ola mooromat dülem dalgayla aydılatılmış ve her hücrede oluşa eletr alaı bleşeler ve gelğ br peryotlu ama dlmde hesap edlere ortalaması gölemlemştr. Bu değer üerde model üerde gr ve 0 gr lı dou bölgeler üerde ortalama SAR değer bulumuş ve gr ve 0gr- Masmum değerler belrlemştr. Ayrıca mooromat dülem dalgaı eletr ala gelğ 746 V/m ullaılara stadartta belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala gelğ değer hesaplamış ve freas le değşm belrlemştr.

12 DTRMINATION OF LCTROMAGNTIC LIMITS ON TH HUMAN HAD SUMMARY I recet years there has bee dramatc crease the utlato of wreless rado frequecy techologes the commercal world specfcally commucato applcatos. Curretly all publc places are covered by wde area wreless systems. Ths has resulted publc cocer about possble health effects of huma eposure to electromagetc M eergy emtted by moble ad fed telecommucato equpmet ad geerally caused by the ucotrolled M sources. Iteracto as well as the resultat deposto of M radato are partcular terest for far-feld radators. The prmary effect o the huma tssues s eplaed terms of heatg so-called thermal effect. Cosequetly the specfc absorpto rate SAR of the huma body s tae as a dosmetrc quatty. The specfc absorpto rate SAR quatfes the power absorbed per ut mass of tssue ad s a fudametal parameter used whe dscussg the health rss of electromagetc power absorpto the body. The safety stadards the U.S. ANSI/I C ad ICNIRP Gudele recommed lmts o the mass-ormaled mamum local SAR ad the whole-body averaged SAR. A eposure codto ca be cosdered to be acceptable f t produces a average SAR below 0.08 W/g averaged over the etre huma body a pea SAR ot eceedg.6 W/g averaged over ay g of tssue the shape of the cube ad a pea SAR ot eceedg.0 W/g averaged over ay 0 g of tssue the shape of the cube. Therefore the owledge of SAR dstrbuto the huma body s of partcular mportace for the haard assessmet of thermal effects to persos. Ufortuately SAR ca ot be obtaed drectly by meas of a measurg strumet. Oe method to determe the SAR s to measure the temperature rse tssue versus tme. The specfc heat of the tssue uder vestgato must be ow

13 for ths purpose. A secod method s to determe the specfc absorpto by measurg the electrc feld stregth tssue. Ths method requres the owledge of coductvty ad desty values of the tssue. These epla a cosderable research effort devoted to developmet ad applcato of computatoal methods for calculatg the SAR bologcal tssue. A umber of methods has bee developed allowg a detaled modelg of the huma body ad ts parts. The most frequetly used techque s the fte dfferece tme doma FDTD method. The method s ofte regarded as the oe wth the greatest scope for the future. We employed the FDTD procedures based upo the total feld formulato for calculatg the far-feld electromagetc quattes of heterogeeous ad realstc head model. The FDTD computatos were performed wth 5 mm regular grds of 60X60X60 cells. The costructo of the head model s based o a set of MRI mages. The huma head model mae up of 7 tssues such as bra boe s humor les corea ad muscle. The huma head model whch s placed FDTD space llumated wth moocromatc cdet plae waves. Durg the ths calculatos we cosder the learly or crcularly polared plae waves broad frequecy bad was scaed ad dfferet cdet drectos were appled. The most mportat drectos ad polarato are used these te dfferet cases lsted below the frst s the cdet wave drecto wth respect to the huma head the secod s the wave polarato. Case : Left ear vertcal Case 3: Left ear cross Case 5: Left eye vertcal Case 7: Left eye cross Case 9: Nose horotal Case : From up bac to ose Case 4: Left ear horotal Case 6: Left eye horotal Case 8: Nose vertcal Case 0: Nose cross Istataeous ad tme average of the electrcal felds were calculated ad aalyed over the head model for each codto. The frst local SAR values for each model cell were calculated the mamum SAR values for 0g ad g cubc tssues costructed over the head model. For each frequecy ad llumato case huma head eposed the.0w/m cdet power

14 desty. The we use the obtaed SAR values to defe the cdet wave s electrcal feld testy. For the ICNIRP gudele ad ANSI/I stadard 0g local SAR lmt value W/g ad g local SAR lmt value.6w/g was used respectvely. For each frequecy ad te dfferet llumato cases mamum SAR values coverted the cdet electrcal feld value. The below of ths electrcal feld level whch are produced from RF sources guarated the 0g local SAR value wll be lower tha the W/g for most possble drectos ad polarato. The obtaed stuatos were compared each other ad lmt values of the dagerous electrcal feld were proposed for ths observatos ad results were compared wth ANSI/I ad ICNIRP stadards ad gudeles. Aother obectve of ths study s to mae people pay atteto o the potetal rs of M waves publc areas..

15 . GĠRĠġ Moder toplumlarda yaşaya heme heres sürel olara doğal olaylarda ayalaaları ço üstüde eletromayet ala ve dalgaları çde bulumatadır. Buları yüse şddet veya güç düeylerde sa sağlığıa ararlı oldularıa uşu yotur. Aca saları gülü hayatta arşılaştıları daha düşü düeyde ala ve dalgaları uu vadede sa sağlığı üerde olumsu etler olup olmadığı tartışma ousu olmaya devam etmetedr. Düya geelde eletr üretm ve dağıtım şretler ve eletrl aygıtları üretcler çoğulula sa sağlığı açısıda br tehdt olmadığıı veya ço a olduğuu söylemetedrler. Öte yada bu ouda araştırma ayaları talep ede blm saları ve oruma amaçlı ürü veya hmet satalar çoğulula olası veya gerçeleşe ararları ar edlemeyeceğ ve cdd boyutlarda olduğuu dda etmetedrler. Bugüe adar yapıla blmsel araştırmalar eletromayet ala ve dalgaları ço üçü şddet ve güçlerde ble çeştl byolo etler olduğuu göstermştr. letromayet radyasyolar MR dalga öelll radyasyolar olara taımlaır. MR boşluta yayılma öellğe sahptr. Bu tür dalgalar dalga boyları ve freasları le belrler. Tüm eletromayet dalgalar boşluta ayı hıla yayılırlar. Bu hı ışı hııa eşt olup sayede m dr. letromayet radyasyolar yolaştırıcı olalar ve yolaştırıcı olmayalar olara ye ayrılır. İyolaştırıcı olalar X ve gamma ışılarıdır ve sağlığa olumsu etler olduğu aıtlamış durumdadır. İyolaştırıcı olmaya eletromayet radyasyolar uu dalga boyluda ısa dalga boyluya doğru radyo dalgaları mro dalgalar frared ışıları görüür ve laser ışıları ve ultravole ışılarıdır. İyoe etmeye radyasyo yaya ayalarda ed arasıda ye ayrılır; br masada yöel olalar ve stemede radyasyo yaya ayalar. Haberleşme sstemler verc ateler masada yöel yayıım yapa ayalara öre olup bu tp ayaları oluşturduğu etler güç freas ışıım demet gb öelllere bağlıdır. Chaları ve asesuarları öreğ ablo ve bağlayıcıları yeterce eralamaması soucu

16 olara da stemeye yayıım meydaa geleblmetedr[]. Ortam da oluşa eletromaget yayıım soucuda salar stese de stemese de bu ayalara maru almatadırlar. Bu sebepte dolayı stem dışı ayaları oluşturduları eletromaget ışımaı vücut doularıda meydaa getreceğ byolo etlere sebep teşl edece eletromaget dağılımı belrlemes büyü öem taşımatadır. Tehlel byolo etler belrlemesde ua ala ayalarıı saçtığı eletromayet ışımaı radyasyo doularda meydaa getrdğ ısıl değşm öel br öeme sahptr. Soğurula eletromayet eer meydaa getrdğ ısıl etleşm soucuda doularda sıcalı artışı meydaa gelmetedr. Meydaa gele sıcalı artışıı belrlemesde eletrsel güç yoğuluğu csde fade edleble SAR büyülüğü ullaılmatadır. Bu çalışmada SAR parametres referas alıara ua ala ayalarıı sebep olduğu eletromayet ışımaı doularda meydaa getrdğ eletrsel etleşm sayısal olara belrlemes amaçlamıştır. Buu ç stadartlarda belrtle eletromayet ışımaı değerledrldğ yapılar sayısal olara beetlmştr. Stadartlarda belrtle sıır değerler gr ve 0 gr oluştura üp şell doularda ortalama SAR değerdr. Bu yapılarda SAR değer sayısal olara bulumuş ve stadartlarda referas sıırlar le arşılaştırılmıştır. Bu bahs geçe SAR sıırlarıı sa sağlığı açısıda saıca teşl edebleceğ eş değerler olduğu ve SAR değer aşılması durumuda doularda byolo etler görülebleceğ belrtlmetedr. Ya belrtle ısıtlamalara uyulduğuda; ısımada eletr şolarıda ve radyo freas yamalarıda ayalaablece ararlı etler ölemş olacatır[]. Bu çalışmada eletromaget etleşm SAR büyülüğü le değerledrldğ freas bölges ola 00MH le 4000MH bölgesde hesaplamalar yapılmıştır. Kamuya at alalarda otrolsüce maru alıa M alalarıı yarattığı potasyel rslere dat çelmştr. Çalışmaı c bölümüde eletromaget ala ve dalga le mro dalga problemler de yoğu olara ullaıla sayısal yötemlerde br ola Zamada Solu Farlar Yötem FDTD haıda blg verlmştr. Üçücü bölümde SAR ve letr Ala hesabıı yapılması ç ullaıla beetm model üerde durulmuşfarlı yö ve polarasyoda gele dalga ç

17 farlı freaslarda Masmum SAR değer Lmt SAR ve eletr ala geller hesaplamıştır. So bölümde souçlara at değerledrmeler suulmuştur... Kou Taıtımı letromaget etler belrlemesde dee hayvaları üerde yapıla ölçümler eşdeğer modeller üerde ölçümler ve sayısal beetm yötemler ullaılmatadır. Bütü bu yötemlerle yapıla çalışmalar stadartları belrlemesde htyaç duyulaca blg brm oluşturmatadır. Aca eletromaget eer bomedal doularda yarattığı etler belrleme gerçete ordur. Bu orlular : Byolo meamaları M armaşılığı MI etse arşı orgamaı ürettğ tep Vücudu değş bölgelerde farlı etler oluşması tler freasa ve vücut boyutlarıa bağlı olması[]. Bütü bu orlulara arşı ögül soğurma oraı SAR parametrese dayalı ölçmeler ve beetm yötemyle dou-eletromaget eer etleşm ayrıtılı celeeblmetedr. Sayısal eletromaget beetm yötemler ullaılara yapıla SAR hesabıda sa vücudu ve ou aatom öelller ayrıtılarıyla modellemes ç ço sayıda metot gelştrlmştr. Bular; Zamada Solu Farlar Yötem FDTD Momet Yötem MoM Solu lemalar Yötem F ve İletm Hatları Yötem TLM dr. Kullaıla bu metotlarda e öemls Zamada Solu Farlar Yötemdr. Zamada Solu Farlar Yötem ayıplı br ortamda; Hr t rotrt.a t r t rothrt Jrt.b t 3

18 şelde verle l Mawell delemler rotasyo delemler 3 boyutlu uayda sırasıyla y de y ve olma üere farlı boyutlarda Yee brm hücres ullaılara ayrılaştırılır [3]. Ya her ala bleşe ç ; y ;. Böylece letr ala ve Mayet alaları her br bleşe yarım hücre aralığı boyuca her br hücreye yerleştrlr. Şel. de Yee brm hücres ve ala bleşeler yerleşm görülmetedr. ġel. Brm Yee hücres ve ala bleşeler yerleşm letr ve maget alalar brbrde t adar farlı amalarda hesaplaırlar. Ya eletr ala bleşeler t 0 tt3t.... adımlarıda hesaplaıre maget alalar t t 3 t 5 t... adımlarıda hesaplamatadır. Böylece hesaplama br eletr alalar br maget alalar dye teratf olara sürdürülür [4]. Bu şelde Mawell delemler dferasyel formuda çöülere eletr ve maget alalar tüm model üerde belrleere SAR değer hesaplamatadır. FDTD yötemde ullaıla eletromaget dalgaı freası ve sö ousu vücut bölges geometr şel ve d eletr öelller değerledrlere hesaplama yapılablr. Bu çalışmada öem ve öelller ede le sa afasıı 4

19 model üerde hesaplamalar yapılmıştır. Bey hayat öem bulua br bölge gö se a aışıı a olması ede le öel br orgaı oluşturmatadır. FDTD hesap uayıa yerleştrle afa modelde SAR değşmler gerçeğe uygu sa afası model oluşturulara hesaplamıştır. SAR hesabı yapılablmes ç FDTD hesap uayıa yerleştrle afa model ortalama güç yoğuluğu W/m eletr ala gelğ 746 V/m ola mooromat dülem dalgayla aydılatılmış ve her hücrede oluşa eletr alaı bleşeler ve gelğ br peryotlu ama dlmde hesap edlere ortalaması gölemlemştr. Bu değer üerde model üerde gr ve 0gr lı dou bölgeler üerde ortalama SAR değer bulumuş ve gr ve 0gr-Masmum değerler belrlemştr. Ayrıca mooromat dülem dalgaı eletr ala gelğ 746 V/m ullaılara stadartta belrtle sıırlara arşı düşe SAR değerler oluşturaca eletr ala gelğ değer hesaplamış ve freas le değşm belrlemştr... MC BM Güdel yaşatımıda sı arşılaştığımı blgsayarları radyo yayılarıı boması saç urutma maasıı TV lerde arlamaya ede olması cep telefolarıı araçları ABS fre sstem ltlemes beer olaylar eletromaget M grşm ve etleşm MI lectromagetc Iterferece olaylarıda sadece br açıdır. Br MI problemde üç usur MI ayağı grşmde etlee urba ve aya le urba arasıda grşm yolu buluur. Br MI problemde cha cha etleşm sö ousu se MC lectromagetc Compatblty eletromayet uyumlulu problem olara smledrlr. tleşm cha calı dou arasıda se problem BM Bo-electromagetc Byoeletromayet olara aılır. MC mühedslğ aa amacı üç MI usuruda e a br ortada aldırma ya da etler e aa drme e BM 5

20 mühedslğ amacı M eer calı doularda yaratacağı ısa orta ve uu sürel etler celeme ve e aa drme yöüdedr. MC ve BM tartışmaları öellle cep telefoları ve ba stasyoları le amuoyuu lgs çemştr. Görüe o cep telefolarıı ullaımı daha da yaygılaşaca ve bel ço yaı br gelecete ola taılaca br chala hem telefo fas görütü letm sağlaaca hem de ml sağlı baa hesabı gb tüm şsel blgler depolaacatır. Buu öüe geçlece gb görümedğde soru ve çöüm yalaşa bu ye düede M rll etlere e derece öem verleceğ otasıda yoğulaşmatadır. M rll eletr eletro eletro-mea mya sstem tıp ve byolo beer ouları çere ço dspll br oudur. Bu yüde eletromaget alaları sa sağlığı üere etler ve güvel ousu uu yıllardır araştırmacıları lgs çee br oudur. Hüümetler haberleşme le lgl güvel uruluşları ve öel uruluşlar bu ouda çalışmata bell stadartlar oluşturmatadır ve lmtler belrlemştr. SAR eletromaget ala eers doularda yarattığı ety ölçme ç ullaıla bu ouda stadartları oluşturduğu öeml br parametredr.... MC ve BM le Ġlgl KuruluĢlar ve Stadartlar MC eletro chaları br arada brbr rahatsı etmede ve brbrde e a etleere çalışablmes ç gerel düelemelerle lgler. Öreğ budolabı çamaşır maası gb şehr şebeesde yüse aım çee chalar çalışıre şehr şebeese gürültü atarmaması ç üretc alması geree ölemler ayrıtılı olara sıralar. Ya da televyo üretcse ürüüü e tür etlere arşı dayaılı olması geretğ belrtr. Ya da şsel br blgsayarda çevreye stemeye sııtıı freasa ve ualığa göre e fala e olması geretğ belrler. Tüm bular stadartlar halde yayılaır. Stadartları belrleye başlıca üç uluslararası uruluş vardır. Bular; uluslar arası IC Iteratoal lectrotechcal Commtte CISPR Comte Iteratoal Specal des Perturbatos Radolectrques uruluşları le Avrupa Brlğ AB CNLC Comte uropee de Normalsato lectrotechque uruluşudur. Bu uruluşlar ve oları belrledğ te uma adrolar blmsel ve teolo çalışmaları yürütür ler celer ve değş stadartlar olara belgelere döer. IC stadartları IC le 6

21 CNLC stadartları N le başlar öreğ IC ve N MC bağışılı test düeler haıda ayrıtılı blg çerr. Tam üye olmayı hedefledğm AB yasal MC düeleme çalışmalarıı 99 de başlatmış ve 4 yıllı geçş sürecde sora 996 da orulu hale getrmştr. Artı AB paarıa grece her ürü M uyumlulu C Coformty urope marası taşıma orudadır. Buu alamı o ürüü bağlı olduğu N tp stadartlarca belrlee tüm oşulları sağladığıı belgelemes ve üretc frmaı buu garat etmesdr. BM cha sa etleşmyle M eer calı dou lşs le lgler. Kouyla lgl uluslararası uruluş Iteratoal Radato Protecto Agecy IRPA dır. IRPA 974 yılıda NIR No-Iog Radato İyolaştırmaya Radyasyo çalışma grubuu oluşturmuş ve 0H 300GH freas bölgesde BM ousuu celemele görevledrmştr. Bu çalışma grubu 977 yılıda Pars te yapıla br IRPA ogresde INIRC Iteratoal No-Iog Radato Commtte Uluslararası İyolaştırmaya Radyasyo Komtese döüştürülmüştür. IRPA/INIRC WHO World Health Orgasato Düya sağlı Örgütü ü Çevre Sağlığı brm le brlte UNP Uted Natos vromet Programme Brleşmş Mlletler Çevre Programıca destelee br d çalışma soucu çevre sağlı rterler oluşturmuştur. Bu belgelerde yolaştırmaya radyasyo ousuda problem fğ ayalar ölçü teler ve chaları vb. blgler derlemştr. Bu blgler sürel göde geçrlmş yelemş ve bugü ouşula temel ve türetlmş lmtler ayağıı oluşturmuştur. IRPA ı 99 yılıda Kaada da yapıla sec uluslararası ogresde bağımsı ICNIRP Iteratoal Commtte o No-Iosg Radato Protecto Uluslararası İyolaştırmaya Radyasyoda Koruma Komtes urulmuş ve bu urul IRPA/INIRC urumuu yer almıştır. ICNIRP güümüde Brleşmş Mlletler WHO IRPA ve AB beer örgütler BM ousuda taıdığı uma urumdur. ICNIRP; İyolaştırmaya radyasyo ousuda bağımsı blmsel çalışmalar yapma ulusal ve uluslararası sağlı uruluşları ve örgütler le orta çalışmalar yürütme ve yapıla çalışmaları leme buları 7

22 souda elde edle verlere dayaara yolaştırmaya radyasyo ousuda sa ve toplum sağlığı ılavuları haırlamala yüümlü olup üyeler f byolo epdemolo tıp ve mühedsl alalarıda taımış umalarda seçlr. İl 988 yılıda yayılaa IRPA/INIRC BM ılavuları ICNIRP tarafıda sürel gücellemetedr[5]. ICNIRP ılavularıda söü edle sıır değerler ve sevyeler blmsel bütü verler derlemes ve göde geçrlmesyle elde edlmetedr. Bu değerlere ulaşmada ısa ve orta vadel ve heme göleeblece adale asılması yama şo sıcalı artması beer etlerde yola çıılmıştır. Uu döemde aseroe etler yaratableceğ gb etmeler gö öüe alımamıştır. Bu etler sö ousu olduğuda ICNIRP elde blmsel verler buu as gösterece herhag br ety göstermedğ söylemetedr. Her e adar epdemolo sa ya da dee hayvalarla yapıla statstsel çalışmalar br taım bulgularda sö etse de ICNIRP bu bulguları blmsel yeterllte ua olduğuu belrtmetedr.... MC ve BM Lmtler ICNIRP BM ousuda belrledğ tp lmt vardır; temel lmtler ve türetlmş lmtler. Temel lmt olara ortalama sada vücut sıcalığıı derece arttıraca M eer yutulmasıı ararlı olduğu düşücesde yola çıılmıştır[5]. Buu soucu logram başıa douları yutableceğ e yüse güç değer olara 4W bulumuştur. İş yerler ç 0 at geel ve mesu yerler ç se 50 at güvel payları alıara temel lmtler fabra atölye gb ş yerler ç 0.4 W/g SAR geel yerler ç 0.08 W/g SAR olara belrlemştr. Her hag üp şelde 0gr lı dou ç ICNIRP belrledğ sıır değer.0w/g yada 000mW/g olara belrlemştr[5]. ANSI/I 99 yılıda yayılamış olduğu stadarda sıır SAR değer tüm vücut ç 04 W/g ve her hag gr lı dou ç se 8.0 W/g olara açılamıştır. Bu 8

23 değerler deetms bölgeler ç 5 te fatörü gö öüde buludurulara tüm vücut ç 0.08 W/g her hag gr lı dou ç.6 W/g olara belrleeblr[]. Burada SAR ögül soğurma oraı Specfc Absorbto Rate olara ullaılmatadır. Doularda ısıl yutulma douu letelğ le lgldr. Hacm V ola br douu letelğ [S/m] yoğuluğu [g/m 3 ] ve douu çe üfu ede eletr ala şddet [V/m] blyorsa SAR değer / çarpımıı hacm üerde toplamı tegral alıara elde edlr. Ya SAR değer buluması ç douu çde eletr ala şddet ölçülmes gerer. Oysa calılarda bu aca tıbb deelerle yapılmatadır. Bu edele SAR ölçülmes ya saı M öelllere yaı değş myasal ellerde yapılmış robotlar üerde yapılır ya da bu amaçla güçlü sayısal teler ullaılara blgsayar beetmlerde yararlaılır. SAR modelleme çalışmaları yürüte uluslararası braç blmsel araştırma grubu çde Türye de vardır. Temel lmtler sadece doularda yutula ve ısıya döüşe güçle lgldr. Temel lmtlerde yola çıara türetle lmtler se olay ölçüleble M güç yoğuluğu metreareye düşe güç [W/m ] csde verlmştr. Ua ala abulü altıda güç yoğuluğu le eletr ya da mayet ala şddet arasıda bast br atsayı farı vardır. O edele herhag br ölçülmes dğerler heme elde edlmes demetr mayet ala ölçüle eletr ala değer 377 ye bölümes le güç yoğuluğu da eletr ve mayet ala şddetler çarpımı le elde edleblr. Türetle lmtler freasa göre ortamlarda verle e yüse değerler ala şddet ya da güç yoğuluğu belrlemetedr. MC lmtler açıtır ve bu chaları bu lmtler sağladığıı test edlmes ve ölçülmes olaydır. le alıa chaı bağlı olduğu stadartta ölçü düe ölçü ve testler hag oşullarda ve asıl yapılacağı hag öelllere sahp ölçü aletler ullaılacağıa varıcaya de ayrıtılı blg buluur. BM lmtler tartışmalıdır. Yuarıda belrtldğ gb sadece doularda ısıl etler gö öüe alır. Psolo ya da byolo gb etler gö öüe alımamıştır. Aslıda te aletsel br değer olara ısıl etlerde ya SAR da başa br parametre de belrleme olay değldr. ICNIRP ısıl etler csde lmtler belrleme yeterl olacağı ousuda görüşü olmasıa arşı lmtler edler 9

24 tartışma ousudur. Bu edele üleler ya da uluslararası uruluşları abul ettğ değerler arasıda da farlılılar olablmetedr. BM ousuda bleler blmeyelere göre ço a olduğuda Düya Sağlı Örgütü WHO 996 yılıda MF lectromagetc Feld dye br proe başlatmıştır ve 005 yılıda soladırmayı hedeflemetedr. Bu proe le BM ousuda yapıla bütü çalışmalara ulaşma tartışma ve olası etler ousuda sağlılı ver tabaı oluşturma hedeflemetedr..5. Tür Stadardı TS NV 5066 /Nsa 996 Bu stadard bölümde oluşmuş olup sıfır le 300 GH arasıda bütü freaslarda eletromayet alalara ve radyasyoa saları maru alması le lgldr. letromayet alalar salar ve dğer byolo sstemlerle pe ço fsel meamalar aracılığı le etleşr. Bu stadard freasa bağlı olara vücuda oluşa aımlar gb y ble ısa sürel etlere dayaır. Vücut aımları sr hücreler ve as doularıı uyarılmasıa veya ısısal etlere ede olurlar. Bu stadard söü edle etler ararlı souçlarıı öleme ç temel ısıtlamalar verlmetedr. Bu ısıtlamalar dülee aım yoğuluğu ve ögül soğurma gb byolo açıda alamı ola değerler csde verlmetedr. Bu ısıtlamalar dülee aım yoğuluğu ve ögül soğurma gb byolo açıda alamlı ola değerler csde verlmetedr. Bu değerler doğruda doğruya tay edlemedğde stadard dış eletr ve mayet ala değerler ve gele güç yoğuluğu csde olayca oluşablece temel ısıtlamalarda ayalaa baı referas sevyeler belrtr[]. Tablo. TS NV Stadardıda yüse freaslarda SAR Lmtler[]. Yüse Freaslarda SAR lmtler İşçler Deetml Tüm vücut Kısm vücut laya ve bleler Geel Hal Deetms Tüm vücut Kısm vücut laya ve bleler 04W/g 0 W/g 0 W/g 0.08 W/g W/g 4 W/g 0

25 . BĠYOLOJĠK DOKULARDA SAR HSABI ĠÇĠN SAYISAL ĠġLMLR letromaget alalara maru almaı soucu olara sa vücududa ögül soğurma oraıı ÖSO blmes salara ararlı etler değerledrlmesde temel br öeme sabttr. Bu sebeple ÖSO hesabıda ullaıla sa vücuduu ve ou aatom öelller ayrıtılarıyla modelleye ço sayıda metot gelştrlmştr. letromaget dalgalar ç Mawell delemler dferasyel ve tegral formuda çöülere eletr ve mayet alalar ve bularda faydalaara ÖSO hesaplaır. Freasa ve sö ousu vücut bölgese göre üç boyutlu geometr şel ve d eletr öelllere sahp heme heme es alt bölümler belrleeblr[6]. Bu hesaplama metotlarıda e öemllerde br Zamada Solu Farlar Yötem FDTDdr. Bu bölümde Zamada Solu Farlar Yöetem açılaacatır.. FDTD Zamada Solu Farlar Yötem Fte Dfferece Tme Doma Yötem dferasyel formada Mawell delemler doğruda amada ve oumda mere farlar yöteme göre ayrılaştırılıp teratf olara adım adım çöülmese dayaır. İl e 996 yılıda Yee tarafıda ortaya atılmıştır [3]. O amada güümüe FDTD heme her türlü eletromayet problem çöümlemelerde ullaıla br yötem olmuştur. Yötem l uygulamaları çeştl ortamlarda darbe letm ve geş badlı aaller le öellle byomedal alaıda dou aaller üerde olmuştur. Bu uygulamalarda FDTD yötem öceler ele alıa ortam çersde lglele csmler yaı cvarıda alaları hesabıda ullaılmıştır. le alıa problemde üç boyutlu hesap uayıı eş öelll N N y N adet ddörtge prmada oluştuğu varsayılır. Brbr ödeş ola bu üçü prmaları boyutları y olup FDTD hücres olara smledrlr. Hücre umaraları sırasıyla ' te y de ve de hücre umarası olma

26 üere tam sayılarla belrtlr. İl e Yee tarafıda da belrtldğ gb her hücrede farlı yerlerde ouşladırıla üç eletr ve maget ala bleşe aralarıda ama farı olaca şelde teratf olara stee ama süresde hesaplaır[6]. T : hesap süres t : hesaplama ama aralığı : ama adımı T t süresce her hücrede bütü bleşeler ç hesaplama yapılır. Çöümler teratf olduğuda ama ve oum aralıları arasıda bell br ararlılı rter sö ousudur. Ya oumda ayrılaştırma yapıldıta sora ama aralığı eyf seçleme. Ayrıca FDTD le ama domede geş badlı darbesel şaretler smülasyou da sö ousu olduğuda smüle edle e yüse freaslı e üçü dalga boylu m bleşe ç sayısal boulmaya ede olmayaca oum örelemese dat etme gerer[6]. Pratte sayısal boulmaya sıırı problemde probleme değşmele brlte y ya da e büyüğü m le 00 m 4 arasıda seçleblmetedr. Mawell delemler uayı bell br otasıda ve aıda eletr ve maget ala değerler brbre bağlar. Hr t rotrt.a t rothrt r t Jrt.b t letr alaı ouma göre ısm türev maget alaı amaa göre ısm türeve ortam parametreler d eletr sabt maget geçrgel ve letel le bağlıdır.

27 3 Yuarıda. Mawell delemler ala büyülüler yere oursa saler bleşeler csde. eştllerde gb fade edlr. y t H y.a t H y.b y t H y.c y J H y H t.d y y J H H t.e y J y H H t.f Bu delemlerde görüle ala büyülüler oum ve ama boyutuda.3 bağıtısı le mere farlara göre ayrılaştırılıp düelerse uayı her otasıda üç eletr ve üç maget ala bleşe çere teratf delemler elde edlr. t t f t t f t t f.3 Şel. de Yee hücres ve ala değşm verlmştr. Her brm Yee hücresde üç eletr ve üç maget ala bleşe buluur. Her hücre etet le aılır. Bular sırasıyla y ve de hücre dslerdr. Zamada ve oumda ayrılaştırma adımları t y dr. Ya her ala bleşe ç ;

28 y ;.4 alamıa gelmetedr. t t burada ama ds arışılığa ede olmama ç gösterlmemştr[7]. Aslıda ama adımıda ala bleşeler öreğ - bleşe şeldedr. her e adar br hücre çersde altı bleşe de ayı etet le gösterlse de Şel. de görüldüğü gb bu bleşeler hücre yerleşm farlıdır. Öreğ hücre -ear ortasıda e H hücre y -yüey ortasıda buluur. Ya eletr alalar hücre earlarıda maget alalar hücre yüeylerdedr. ġel. Yee Brm hücres ve ala bleşeler yerleşm Ayı hücrede eletr ve maget alaları yerleşmler gb hesapladıları ama adımları da farlıdır. letr ve maget alalar brbrde t adar farlı amalarda hesaplaırlar. Ya eletr ala bleşeler t 0 tt3t... adımlarıda hesaplaıre maget alalar t t 3 t 5 t... adımlarıda hesaplamatadır. Böylece hesaplama br eletr alalar br maget alalar dye teratf olara sürdürülür[4]. 4

29 5.3 eştlğde yararlaara. eştller far eştller şelde yaılırsa.5 eştller elde edlr..5 / / a y t H H y y.5b t H H y y / /.5c y t H H y y / /.5d / / / / / H H y H H t y y.5e / / / / / H H H H t y y y / / / / /.5f y H H H H t y y Bu eştller düeler ve gerel geelleştrmeler yapılırsa.6 elde edlr.

30 H ~ H t y 0 ~ t 0 y y.6a t t H t t y t H y Hy t H.6b Burada ve ~ aralarıda yarım adım far ola ama adımlarıdır. İteratf delemelerde görüldüğü gb uayı br otasıda maget ala bleşe ayı otada br öce ed değere ve dğer eselerde omşu eletr ala değerlere bağlıdır. Öreğ omşu y ve değerlere bağlıdır. H bleşe eds amada öce değer le Beer şelde bleşe de amada öce değer le omşu H ve H y değerler le belrler. Bu durumda hçbr bleşe verldğ otada dğer bleşelere gere duymatadır. Ayı hücrede bell br otada eletr ve maget alalarda sö edeblme ç oumda ve amada ortalama alma yeterldr. Öreğ ala bleşeler hücre meree öteleme ç maget ala bleşe H H H.7a yeterldr. Aca eletr ala bleşeler ç omşu dört bleşee gere vardır..7b 4.6 İteratf delemlerde görüleceğ üere üç maget ala bleşe hesabıda sadece 0 ullaılmatadır. Oysa eletr ala bleşeler hesabıda ortam parametreler yer almatadır. Bu edele her hücrede ortam 6

31 parametreler lgl eletr ala bleşe taımladığı otada verlmeldr. Üç eletr ala bleşe hücrede üç ayrı otada hesapladığıda hücre çersde bu otaları değerler farlı verlere değş csmler modelleeblr[9]... Kararlılı Courat KoĢulu FDTD teğde ama adımı t oum adımları y ve de bağımsı değldr. Courat rter le oum ve ama adımları ışı hıı c le brbre t.8 c y şelde bağlıdır. Courat rter açılayaca olursa; br a ç sadece amaa ve e bağlı dalga problem ç ele alalım. Bu durumda.8 bağıtısı c t şele döüşür. ştlğ sol tarafı c t ya dalgaı aldığı yolu verr. Işı hıı dalgaı masmum hıı olduğua göre dalgaı alacağı masmum yoldur. Sağ tarafıda se hücre boyutu vardır. O halde FDTD teratf delemler ararlı olablmes ç seçle ama adımıda dalgaı masmum lerlemes hücre boyutuu aşmamalıdır. Başa br deyşle dalga hareet br ama adımıda hücre çersde alablmes ç ama adımı yeterce üçü seçlmeldr[9]... FDTD Yötemde Parametre Seçm FDTD yötemde öeml br usur uygu parametre seçmetr. Yötemde brbr doğruda etleye br ço parametre sö ousudur. le alıa yapıya gerçeleme stee smülasyoa ve belee souçlara göre bu parametreler adım adım optme edlmes gerer. Br ço eletromaget problemde freas çöümleryle lglelr. FDTD le elde edle ama dome davraışıda Fourer döüşümü le freas davraışı elde edlr. Bu edele öellle ayrı Fourer döüşümüde arşılaşıla örtüşme ve spetral sııtı gb sorulara arşı ölem alma gerer. 7

32 FDTD smülasyouda darbesel aya ullaılara geş freas badlarıda aal yapılır. İlglele bad çersde e yüse freas çöüürlüğü f ama parametrelerde fma ve freas T :gölem süres ve t öreleme aralığıa bağlıdır. yüse freas le ama öreleme aralığı brbre t Nyq.9a f ma le bağlıdır. Görüldüğü gb freas aal açısıda parametreler eyf seçlememetedr. İlglele freas yüseldçe Nyqust öreleme hıı ama domede şaret daha sı öreleme geremetedr. Beer şelde; f.9b T olduğuda daha y freas çöüürlüğü ç şaret ama domede daha uu süre gölemes geremetedr. FDTD ç gerel t ama adımı pratte t Nyq t ;K.0 K olara seçlmetedr. Zama adımı bu şelde belrledte sora oum adımı ç gerel alt ve üst sıırlar oşula göre hesaplamatadır. Courat ararlılı rteryle 3D-FDTD ç oum adımı alt sıırı 3v ma t. şelde belrlemetedr. ve y boyutları çde.3 delemde yere sırasıyla ve y oulmatadır. Koum adımıı üst sıırı sayısal dspersyo oşulu le hesaplamatadır. Koumşaret dalga boyu arasıda da ama-freas lşsde Nyqust öreleme hııa beer oşul bulumatadır. Koumda seçle adım uuluğua bağlı olara şaret 8

33 çde e üçü dalga boyu ya e yüse freaslı bleşe oumda e a düğüm le gösterlmetedr. Üç boyutlu ve adımlarıa sahp br yapıda oumda e ua ota 3 olduğuda üst sıır 3 m olara hesaplamatadır. Uygulamada bu değer 3 00 değere adar eblmetedr[0]. m.. FDTD Algortması FDTD algortmasıda dögü ama dögüsüdür. Seçle masmum ama adımı tamamlaıcaya adar aa ama dögüsü çalıştırılır. Ayrı ayrı şler yapa alt programlar şelde düelemes FDTD algortmasıı gere şleyş gerese ullaımı ve alaşılmasıı olaylaştırır. Tablo. de de görüleceğ gb aa FDTD algortması öce lgl yapıyı yerleştrr gerel parametreler hesabıı yapar ve sora ama dögüsüü başlatır[9]. 9

34 Tablo. Aa FDTD dögüsü ve terasyo adımları Aa FDTD dögüsü t 0 aıda başlar. Öce eletr ala bleşeler bütü hücrelerde hesaplaır. Btmde sıırlarda ışıım oşullarıı sağlaması eletr ala bleşeler ullaılara gerçeledğde altı ışıım oşullarıı sağladığı alt program çağırılır. Bu şlem ç her sıır yüeyde teğetsel eletr ala bleşeler ullaılır. FDTD uayı çersde bütü hücrelerde eletr alalar hesaplaıp sıır yüeylerde ışıım oşullarııabs;açı bölge smülasyou sağlaması gerçeledte sora maget alaları hesabıa geçlr. Aca eletr ve maget alaları hesapladıları alar brbrde öce ama adımı Buları btmde terar ama t adar farlı olduğuda t adar artırılır. Sora üç maget ala alt programı çağrılır. t adar artırılır. Böylece smülasyo teratf olara sürdürülür. Ya br eletr alalar br maget alalar hesaplaara şleme devam edlr. Arda sıır yüeylerde ABS gerçeler. Programda smüle edle ayastee çıışları yadırılması her türlü gerlm aım ya da güç hesaplarıı yapılması ve steyorsa ua ala döüşümler hesaplaması bu dögü çersde yer alır[7]. 0

35 3. ĠNSAN KAFA MODLĠND HSAPLANAN SAR ÖZGÜL SOĞURMA ORANI ve LKTRĠK ALAN GNLĠK DĞRLRĠ 3.. GrĢ letromaget eer bomedal doularda yarattığı etler belrleme gerçete ordur.bu orlular Byolo meamaları M armaşılığı MI etse arşı orgamaı ürettğ tep Vücudu değş bölgelerde farlı etler oluşması tler freasa ve vücut boyutlarıa bağlı olması[]. Bütü bu orlulara arşı ögül soğurma oraı SAR parametrese dayalı ölçmeler ve beetm yötemyle dou-eletromaget eer etleşm ayrıtılı celeeblmetedr. SAR ısıl et aya büyülüğüdür ve bell br otada SAR değer ; T SAR c t 3. T : ısı t c : ısı : eer artışı SAR : Ögül uygulaıla apastes J / g soğurma C süre oraı W / g Bu değer eletromaget ala büyülüler le oluşturula gücü sıcalı artışıa arşı düşe büyülüğüdür ve eletrsel büyülüler csde; SAR 3.

36 . : Douu letelğ S / m :douu yoğuluğu Kg 3 / m : letr ala şddet ama ortalaması V / m şelde fade edleblr. SAR değer otasal değşm gösterr ve gölem otasıda bulua douu; yoğuluğua letelğe d eletr sabte ve dou çde dülee eletr alaa bağlıdır. Buları çde e belrleyc ola büyülü dou çde dülee eletr aladır[]. Dou çde dülee eletr ala fsel ve byolo değşelerle değşm gösterr. Bu değşm etleye parametreler; freas ayağı gücü polarasyo douu tp geometr ve geometr bleşmdr. 3.. Hesaplamalar ve Bulualar Sayısal eletromaget beetm yötemler ullaılara yapıla SAR hesabıda sa vücudu ve ou aatom öelller ayrıtılarıyla modellemes ç Zamada Solu Farlar Yötem ullaılmıştır. FDTD hesap uayıa yerleştrle afa modelde SAR değşmler gerçeğe uygu sa afası model oluşturulara hesaplamıştır. SAR hesabı yapılablmes ç FDTD hesap uayıa yerleştrle afa model eletromaget dalgayla aydılatılmış ve her hücrede oluşa eletr alaı bleşeler ve gelğ br peryotlu ama dlmde hesap edlere ortalaması gölemlemştr. Bu değer üerde model üerde gr ve 0gr lı dou bölgeler üerde ortalama SAR değer bulumuş ve masmum değer belrlemştr. Bu çalışmada eletromaget etleşm SAR büyülüğü le değerledrldğ freas bölges ola 00MH le 4000MH bölgesde hesaplamalar yapılmıştır. Bu freas badıda 7 freas değer seçlmştr. Burada seçle freas değerler seçlme sebeb şöyledr; MH arasıda freaslar TV ve tels vercler çalışma freası 900 MH le 800 MH cep telefou freası 450 MH mro dalga fırıları 500 MH sayısal haberleşme sstemler freasıdır. Dğer freaslar saı maru alması muhtemel eletromaget dalgaı freası olablr[7]. Tüm sayısal hesaplarda ortalama güç yoğuluğu W/m ola dülem dalga ullaılmıştır. Dalgaı gelğ ç şu hesap yapılablr. A gell mooromat

37 dülem dalgaı boşluta güç yoğuluğuu br peryot ortalaması A W / m dr. Burada W/m yoğululu dalgaı ala gelğ; 0 A=7.46 V/m olara belrler Hesaplarda gele alaı gelğ 7.46V/m alımıştır. Bu değer freas ve polarasyoda bağımsıdır. se polare se polare dalga demetr. e e Yuarıda belrtle 9080 yöüde gele dalga ç -0 polarasyou ullaıldığıda yöüde gde yöüde leer polare olmuş dalgayı belrleme ç ullaılır 0 se yöüde polare olmuş demetr. Süodal besleme durumuda smülasyo başlagıcıda geçc olaylarda sora hesap hacm çersde sürel süodal hale geçlmetedr. Geçc süre geelde 4-6 peryotta soa ermetedr. O halde SAR hesabı yapılıre smülasyoda sürel hale geçlmes ç 4-6 peryot beleme gerer. Bu çalışmada 5 peryot beleme uygu görülmüştür[7]. FDTD hesap uayıda parametre seçm ço öemldr. FDTD hesap uayı ç oum ayrılaştırma büyülüğü alıırsa ullaılaca e yüse hesaplama freası mertebesde olması geretğ gö öüe 0 f 5000MHç; f 5000MH 6cm dr. 06cm de üçü olaca şelde 05cm seçlmştr. y ve 0 de ayı hücre boyutu seçlr t seçm ç Bölüm.. de belrtle Courat ararlılı rter gereğ ç t c y c 3 3

38 ve ışı hıı c yere oursa t 96ps buluur. Yapıla hesaplarda t 5ps süresce sayısal hesaplama yapılmıştır. Kararlılı oşuluu sıırıda ua br otada çalışılara yaısama garat edlmştr[7]. Zama adımı NSTOP seçlre freasa göre 5 peryotlu amaı seçtğm ama adımıa sığdırmatır. Tablo 3. de SAR hesabı yapılıre seçle freas değerler freasa arşılı gele peryotlar seçle ama adımı NSTOP değerler verlmştr. Tablo 3. Küre ve Kafa Yapısıda SAR Hesapları ç Seçle Freaslar ve Adım Sayıları Freas MH T Peryot t NSTOP Seçle NSTOP 00 5 s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps s 0005 m 5 ps

39 3... Kafa Yapısı le Ġlgl SAR Hesapları 3 boyutlu FDTD hesap uayıa yerleştrle model ç ayrı afa model ullaılmıştır. Şel 3. de MR Magetc resoace görütüsü ve sayısallaştırılara elde edle sa afası görülmetedr. a b ġel 3. a MR görütüsü b Sayısallaştırılara elde edle İsa Kafası Şel 3. de se FDTD hesap uayıa yerleştrlmş sa afa model görülmetedr ġel 3. Ayrı Kafa Model ve Hesap Uayı 5

40 FDTD hesap uayı boyutlarıda seçlmş toplam hücre sayısı ve hücre boyutları 0.5 cm alımıştır. FDTD hesap uayıa yerleştrle ayrı afa model toplam hücrede oluşmuştur. Ayrı afa modelde ullaıla doular apladıları hücre sayıları Tablo 3. de verlmştr. Tablo 3. Ayrı afa modelde ullaıla doular ve hücre sayıları. No Dou Hücre sayısı 0 Hava PC - müemmel lete Kafatası 88 3 Der/yağ 38 4 Kas Bey Humor 6 7 Gö merceğ 8 8 Korea 06 Yed farlı dou ayrı afa modele yerleştrlmş 7 ayrı freas 4 farlı yö ve 0 farlı polarasyo durumuda aydılatıla eletromaget dalga ç SAR hesaplaması yapılmıştır. Ayrı afa modelde ullaıla doular ve ullaıla freasa göre bu douları eletrsel öelller şöyledr[7]. 6

41 7 Tablo 3.3 İsa Kafa Modelde Douları D eletr Öelller[7] Doular Kafatası Der/ Yağ Kas Bey Humor Gö merceğ Korea g/m 3 =850 g/m 3 =00 g/m 3 =040 g/m 3 =030 g/m 3 =00 g/m 3 =050 g/m 3 =040 F MH r r r r r r r

42 Dletr Sabt letel Deletr Sabt letel Şel 3.3 de afatasıı ve bey eletrsel öelller gösterlmştr. Kafatas Kafatas Freas MH Freas MH a b 60.0 Bey 3.0 Bey Freas MH Freas MH c d ġel 3.3 Kafatası ve Bey Doularıı letrsel Öelller a Kafatası D eletr Sabt b Kafatası İletel Sabt c Bey D eletr Sabt d Bey İletel sabt 8

43 FDTD hesap uayıa yerleştrle ayrı afa model aşağıda yö ve polarasyoda eletromaget dalgalarla aydılatılmıştır..durum;gelş yöü θ=90 φ=80polarasyo -0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol uladüşey polarasyo..durum;gelş yöü θ =0 φ 80polarasyo -0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü afaı üst ısmıdüşey polarasyo. 3.durum;gelş yöü θ=45 φ=80polarasyo ;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol ula yöüde afaya doğruçapra yöde çapra polarasyo. 4.durum;gelş yöü θ =90 φ =80polarasyo 0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol ula yatay polarasyo 5.durum;gelş yöü θ =90 φ =35polarasyo -0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol gödüşey polarasyo. 6.durum;gelş yöü θ =90 φ =35polarasyo 0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol göyatay polarasyo. 7.durum;gelş yöü θ =90 φ =35polarasyo ;+ yöüde gde dalga; gelş yöü sol göçapra polarasyo. 8.durum;gelş yöü θ =90 φ =90polarasyo -0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü burudüşey polarasyo. 9.durum;gelş yöü θ =90 φ =90polarasyo 0;+ yöüde gde dalga; gelş yöü buruyatay polarasyo. 0.durum;gelş yöü Φ =90 θ =90polarasyo ;+ yöüde gde; gelş yöü buru çapra polarasyo 0 durumu her br ç her hücrede oluşa eletr alaı bleşeler ve gelğ br peryotlu ama dlmde hesap edlere ortalaması gölemlemştr. Bu değer üerde model üerde gr ve 0gr lı dou bölgeler üerde ortalama SAR değer bulumuş ve masmum değer belrlemştr. Masmum değerler belrlee gr ve 0gr dou bölgeler bey gö ve tüm afa üerde doular olarata seçlmştr. Şel 3.4 de 0 farlı durumda mooromat dülem dalgayla aydılatıla ayrı afa modelde elde edle 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR değerler gösterlmştr. 9

44 SARma mw/ g Durum.Durum 3.Durum 4.Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.4 Tüm Kafa Üerde 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR Şel 3.5 ve 3.6 de se 0gr lı bey ve gö douları ç 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR değerler freasa göre değşm verlmştr. Gö ve bey doularıı seçlmes sebeb;yapılarıda su oraı dolayısıyla ayıflatma sabt falalığıı yutulmayı artırması ve soğurulmayı sağlayablece a dolaşımıı olmamasıdır. 30

45 SARma mw/ g Durum.Durum 3.Durum 4.Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.5 Bey douları ç 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR 3

46 SARma mw/ g Durum.Durum 3.Durum 4.Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.6 Gö Douları ç 0gr-Masmum SAR ve Lmt SAR 3

47 SARma mw/ g Şel 3.7 de tüm afa üerde elde edle gr-masmum SAR ve Lmt SAR değerler Şel 38 ve Şel 39 de sırasıyla Bey ve Gö douları ç gr- Masmum SAR ve Lmt SAR değerler verlmştr Durum Durum 3.Durum 4.Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.7 Tüm Kafa Üerde gr-masmum SAR ve Lmt SAR 33

48 SARma mw/g Durum Durum 3.Durum 4.Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.8 Bey Douları ç gr-masmum SAR ve Lmt SAR 34

49 SARma mw/g Durum.Durum 3.Durum Durum 5.Durum 6.Durum 7.Durum 8.Durum 9.Durum 0.Durum Lmt SAR Freas MH ġel 3.9 Gö douları ç gr-masmum SAR ve Lmt SAR 35

50 Tüm afa üerde 0gr lı doular ç elde edle 0gr-Masmum SAR douu gerçe ağırlığı ve masmum SAR değer buluduğu yerde doular tablolar halde verlmştr. İl 3 durum Tablo ve 3.6 da suulmuştur. 36

51 37 Tablo 3.4 ve 3. Durum ç Kafa Yapısıda 0gr-Masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve 0gr-Masmum Değer Buluduğu Yerde Doular. Gele dalga yöü ve.durum.durum 3.Durum Polarasyo Freas SARma Agrl Dou SARma Agrl Dou SARma Agrl Dou MH mw/g gr Ad mw/g gr Ad mw/g gr Ad asderembey emderas emderas asderembey emderas emas as bey as bey bey emasdercorles deras bey em.bey derasem beyemder emasderorleshumor deras beyemder emderas asderembey beyemder emasderorleshumor

52 38 Tablo ve 6. Durum ç Kafa Yapısıda 0gr-Masmum SAR DeğerGerçe Dou Ağırlığı ve 0gr-Masmum Değer Buluduğu Yerde Doular. Gele dalga yöü ve 4.Durum 5.Durum 6.Durum Polarasyo Freas SMAX Agrl Dou SMAX Agrl Dou SMAX Agrl Dou MH mw/g gr Ad mw/g gr Ad mw/g gr Ad asder emas emderas asem emas as bey as as bey bey bey bey derasbeyhumoresorea bey emderbey emasder emderas emderas emasderoreales emderas emderas deras emderas