許多植入了心臟起搏器等醫療植入物的人會被告知應與磁場保持一定距離，以避免其影響或干擾身上植入的挽救生命的設備。這是因為，手機、筆記本電腦和平板電腦等現代消費類電子設備中的永磁體周圍，會產生漏磁場，如果無屏蔽措施加以控制，可能會擴展至以外的區域。

圖1：人體、心臟和磁體場疊加圖的側視圖

磁場源可能來自多處且強度各異。例如，地球磁場的強度大約是30微特斯拉（mT），非常微弱。而永磁體的表面磁場強度可能約有1特斯拉，足以導致某些電子設備發生故障問題。

一些消費類電子設備會使用永磁體來鎖定或校準無線充電線圈，當這些消費電子設備與敏感醫療設備鄰近到一定程度，永磁體就可能會影響醫療設備、帶來風險。

永磁鐵周圍的邊緣磁通取決于它的磁場強度以及相鄰的鐵質材料的大小和數量，而后者還會反過來影響磁鐵在不同距離和不同方向上的磁場強度。因此，在設計內置有永磁體的消費類電子產品時，評估醫療設備的邊緣磁通至關重要。

如何針對生物醫療應用評估磁場？

在Ansys Maxwell里，可以定義任意磁體組件，并在3D空間中評估磁場。使用者可以使用人體模型評估不同位置上的磁場，運用Maxwell中的自動自適應網格剖分，可為任何幾何結構組合創建準確、高效、合適的網格。為磁體組件的位置或旋轉創建實驗設計，可以研究相關醫療設備附近的磁場強度。這便于研究不同的磁結構，評估磁屏蔽方案或制定指南，規定磁體應與醫療設備保持合理距離。

圖2（左）：人體、心臟、磁鐵模型的前視圖和側視圖，圖3（右）：磁體的磁化方向

這里展示的例子使用了Halbach磁體陣列，通過采用特定磁化模式，可以增強和消除磁體不同區域的磁場，如圖3所示。首先，我們為心臟與磁體陣列之間的距離和磁體材料等級設置參數掃描。我們將距離變量定義為“distance_x”，掃描范圍是+20mm到-20mm，表示遠離和貼近人體心臟模型的距離。

掃描三種等級的磁體材料，包括“ShinEtsu_N32EZ_20cel”、 “ShinEtsu_N42SH-R_20cel”和“ShinEtsu_N52_20cel”。

繪制B場的大小與距離和磁體等級的關系圖，可以定量地顯示出永磁體與人體心臟之間距離較遠時，人體心臟周圍的磁場如何隨不同磁體材料發生衰減。

圖4. 永磁體的B-H曲線

圖5. 心臟的平均磁通量密度與心臟和磁體之間的距離以及磁體等級的關系

呈現時采用場疊加圖，方便使用者查看人體周圍的磁場。場疊加圖的動畫直觀地顯示了心臟周圍的磁通量密度隨永磁體的位置變化發生改變。

借助Ansys Maxwell，可以了解消費類電子產品中永磁體產生的磁場與敏感醫療設備之間的相互作用，獲得關于磁體組件的磁場強度和影響醫療設備的磁場強度等關鍵信息。

審核編輯：劉清