ANSYS的博客
2021年5月10日
模拟永久磁铁如何影响医疗植入物
图1所示。人体、心脏和磁体的磁场叠加图侧视图
许多装有医疗植入物(如起搏器)的人被指示与可能影响或干扰这些救生设备的磁场保持一定距离。在手机、笔记本电脑和平板电脑等现代消费电子设备中，如果没有屏蔽，永磁体周围的漏磁场可能会扩展到不需要的区域。
磁场源可能来自许多不同强度的地方。例如，地球磁场的范围在30微特斯拉mT附近，这是非常小的。永磁体表面的磁场可能接近1特斯拉——大到足以引起某些电子设备的问题。一些永磁体用于消费电子设备，用于锁定或对齐无线充电线圈。然而，它们也有一定的风险，这取决于它们与敏感医疗设备的接近程度。
永磁体周围的条纹图案取决于永磁体的强度、大小和邻近铁材料的数量，这反过来又影响永磁体在不同距离和方向上的场强。在设计使用永磁体的消费电子产品时，评估医疗设备附近的边缘图案是很重要的。
评估磁场在生物医学上的应用
使用Ansys麦克斯韦，您可以定义任意磁铁组件并计算三维空间中的磁场。您可以使用人体模型评估不同位置的场，受益于Maxwell的自动自适应网格划分，以实现任何几何组合的准确，高效和适当的网格。为磁体组件的位置或旋转创建一个实验设计，使您可以研究相关医疗设备附近产生的场强。这允许您调查不同的磁性结构，评估磁屏蔽选项或制定磁铁应与医疗设备保持的可接受距离的指导方针。
图2(左):人体、心脏和磁铁模型的正视图和侧视图。图3(右):磁体内磁化方向
这里所示的示例使用哈尔巴赫磁体阵列，一种特殊的磁化模式排列，可以增强和消除磁体不同区域的磁场，如图3所示。首先，我们建立了心脏与磁体阵列之间的距离以及磁体材料等级的参数扫描。我们将距离变量定义为“distance_x”，范围从+20 mm到-20 mm，表示距离人体心脏模型的远近距离。
“ShinEtsu_N32EZ_20cel”、“ShinEtsu_N42SH-R_20cel”和“ShinEtsu_N52_20cel”三个等级的磁铁材料被扫描。
绘制B场的大小与距离和磁性等级的关系，定量地显示了随着永磁体远离心脏，不同磁铁材料在人体心脏周围的磁场是如何衰减的。
图4所示。永磁体的B-H曲线
图5所示。心脏的平均磁通密度与心脏与磁体之间的距离和磁性等级
场叠加图可以使人体周围的场可视化。磁场叠加图的胺化直观地显示了心脏周围磁感应强度随永磁体位置的变化。
图6所示。心脏内磁通密度与心脏与磁体之间距离的叠加图的侧视图和俯视图
了解由用于消费电子产品和敏感医疗设备的永磁体产生的磁场的相互作用可以使用麦克斯韦。这为您提供了有关磁铁组件磁场强度的重要信息，以及医疗设备所暴露的磁场。
观看这个网络研讨会，了解更多低频电磁解决方案，有助于推动生物医学设备的设计。
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