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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche Vorrichtungen werden zur Reduktion von elektromagnetischer Strahlung eingesetzt, welche insbesondere von elektrischen Geräten emittiert wird und sich auf den menschlichen Körper auswirken, beispielsweise durch statische Aufladung der Haut. Eine Erdung dieser beispielsweise in Gestalt einer als Schreibtischauflage oder einer am Handgelenk einer Person anzubringenden Manschette ausgebildeten Vorrichtung dient dazu, die elektrische Spannung abzuleiten.
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Im Stand der Technik sind außerdem Vorrichtungen beschrieben, welche beispielsweise einen direkten Kontakt des elektrostatisch aufgeladenen Gerätes mit einem Erdungskabel vorsehen. Dabei ist das Erdungskabel vielfach mit einer am Fußboden befindlichen Erdungsvorrichtung verbunden. Auch Vorrichtungen zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung über beispielsweise Drahtgewebe, welches über einen Erdungsanschluss verfügt und in direkten Kontakt mit dem die elektromagnetische Strahlung aussendenden Gerät gebracht wird, sind beschrieben.
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Als Vorrichtungen zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung sind Stoffe, Vliese, Gewebe und Folien bekannt, welche beispielsweise Anwendung im Bereich von Fahrzeugen, Betten, Computern finden.
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Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist, dass entweder ein direkter Kontakt mit dem elektrischen oder elektrostatisch geladenen Gegenstand oder mit dem menschlichen Körper vorhanden sein muss, um elektrische Spannung abzuleiten. Es ist nicht vorgesehen, die elektromagnetische Strahlung mit den Vorrichtungen gemäß Stand der Technik ohne direkten Kontakt und über größere Distanzen zu reduzieren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladung bereitzustellen, welche eine Reduktion der Strahlenbelastung des menschlichen Körpers zumindest teilweise auch ohne direkten Kontakt ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ableitung elektrischer Ladung weist eine von einer Isolierschicht zumindest teilweise umgebene und an eine Erdung anschließbare elektrisch leitfähige Schicht auf, wobei die leitfähige Schicht als aus einem elektrisch und/oder magnetisch leitfähige Material bestehendes Netz mit elektromagnetische und/oder elektrostatische Strahlung abschirmendem Muster ausgebildet ist.
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Durch die Ausbildung der elektrisch leitfähigen Schicht in Gestalt eines Netzes mit elektromagnetische und/oder elektrostatische Strahlung abschirmendem Muster kann zum einen wirkungsvoll durch direkten Kontakt mit der Vorrichtung eine Ableitung von Ladungsträgern über die Erdung erfolgen. Zum anderen sorgt die Netzform der leitfähigen Schicht dafür, dass die von elektrischen Geräten abgegebene Strahlung bevorzugt von dem Netz aufgenommen wird.
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Es hat sich außerdem aus Messungen ergeben, dass die Vorrichtung bei geeigneter Maschengröße des Netzes den Empfang eines Mobiltelefons begünstigt, so dass die Sende- und Empfangsleistung des Mobiltelefons reduzierbar ist, wodurch die Abgabe elektromagnetischer Strahlung des Mobiltelefons reduziert wird.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist die leitfähige Schicht mehrere übereinander liegende Netze mit unterschiedlich ausgebildeten Mustern auf. Dadurch ist ermöglicht, dass die vorzugsweise als Schreibtisch- oder Fußbodenmatte ausgebildete Vorrichtung elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Frequenzbereiche aufzunehmen vermag.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1a, b schematische perspektivische Ansichten zweier Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Isolierschicht und leitfähiger Schicht, mit bzw. ohne Erdungskabel und Erdungsanschluss,
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2 und 3 unterschiedliche Ausführungsvarianten bevorzugter Netzmuster,
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4 bis 6 perspektivische Ansichten unterschiedlicher Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1a zeigt die perspektivische Ansicht einer prinzipiellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, welche beispielsweise als Schreibtisch- oder Bodenschutzmatte ausgebildet ist. Dabei ist eine leitfähige Schicht 4 von Isolierschichten 2 umgeben. Die leitfähige Schicht 4 ist dabei zur Verhinderung einer statischen Aufladung der Vorrichtung geerdet, beispielsweise über ein Erdungskabel 3, welches mit einem Erdungsanschluss verbunden ist.
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Die in 1b gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Erdungskabel eignet sich insbesondere als kleinformatiger Aufkleber oder dergleichen zur Aufbringung auf ein Gehäuse eines Telefons, insbesondere eines Mobiltelefons mit einer Fläche von vorzugsweise zwei bis fünfzig Quadratzentimetern, bei der die Gefahr einer größeren elektro- oder magnetostatischen Aufladung nicht besteht.
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In den 2 und 3 sind Beispiele für ein Muster 5, 6 der leitfähigen Schicht gezeigt, auf deren Bedeutung im Folgenden weiter eingegangen wird. Jedes der Muster 5, 6 ist dabei in unterschiedlichen Größen, d.h. mit unterschiedlich großen Maschen 43 dargestellt, wobei die leitfähige Schicht 4 in Form eines einzelnen der Muster 5, 6 oder gemäß einer besonderen Ausführungsvariante aus mehreren solcher übereinander gelegten Mustern 5, 6 besteht, um elektromagnetischer Felder und/oder elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Wellenlängen wirksam abzuschirmen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich beispielsweise zur Ableitung bzw. zur Reduktion elektrischer Spannung und/oder magnetische Spannung, elektromagnetischer Felder und/oder elektromagnetische Wellen. Elektromagnetische Felder umfassen dabei elektrische und/oder magnetische Felder, welche insbesondere aufgrund einer Potentialdifferenz und/oder einer Ladungsdifferenz zwischen zwei Punkten bestehen. Elektrische Felder umfassen sowohl elektrische Wechselfelder, welche durch elektrische Wechselspannung oder Wechselstrom hervorgerufen werden, als auch elektrostatische Felder, welche insbesondere durch Gleichspannung oder Gleichstrom hervorgerufen werden. Magnetische Felder umfassen insbesondere magnetische Wechselfelder und magnetische Gleichfelder.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung weist die leitfähige Schicht mehrere übereinander liegende Netze mit unterschiedlich ausgebildeten Mustern auf. Dadurch lassen sich bei geeigneter Wahl der Maschengröße und -gestalt der Netze sowohl elektrische als auch magnetische Wechselfelder unterschiedlichster Frequenzbereiche im Umfeld der Vorrichtung reduzieren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung reduziert beispielsweise niederfrequente elektrische Wechselfelder (Frequenzbereich unter 1000 kHz), welche insbesondere durch Wechselspannung in Kabeln, in Installationen wie beispielsweise Lampen, in Geräten wie beispielsweise Lautsprecheranlagen, Heizdecken oder in elektrischen Bauteilen auftreten und insbesondere auch vorliegen, wenn kein Strom fließt.
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Auch niederfrequente magnetische Wechselfelder lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduzieren, welche beispielsweise bei Wechselstrom in Kabeln, Installationen, Geräten, Trafos, elektrischen Bauteilen auftreten und insbesondere nur dann vorliegen, wenn Strom fließt.
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Bei geeigneter Wahl der Maschengröße und -gestalt der als Netz ausgebildeten leitfähigen Schicht lassen sich beispielsweise hochfrequente elektrische Wechselfelder in einem Frequenzbereich von 100 kHz und 300 GHz reduzieren, welche beispielsweise durch TV-, Rundfunksender, Radaranlagen, Mobilfunkbasisstationen, DECT-Telefone, WLAN-Anlagen, Bluetooth, Ultrawideband-Technologien (UWB), Universal Mobile Telecommunications Systeme (UMTS), Mobilfunk, Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), Schnurlose Festnetztelefone, Mikrowellenherde, Babyphone entstehen. Es ist weiter bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere hochfrequente magnetische Wechselfelder reduziert.
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Vorzugsweise eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu, Aufladungen aus elektrischen Gleichfeldern (elektrostatischen Feldern) zu reduzieren. Beispielsweise werden von der vorliegenden Erfindung elektrostatische Felder erfasst, welche insbesondere über Ladungstrennung bei Synthetikteppichen, tapeten, -gardinen, Kunststoffoberflächen, Bildschirmen erzeugt werden.
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Bei geeigneter Wahl der Maschengröße und -gestalt der als Netz ausgebildeten leitfähigen Schicht lassen sich auch magnetische Gleichfelder reduzieren. Magnetische Gleichfelder umfassen magnetostatische Felder und durch das Erdmagnetfeld erzeugte magnetische Felder. Magnetische Gleichfelder können beispielsweise durch Stahlteile in Betten, Matratzen, Baumaterialien, Photovoltaikanlagen und durch allgemeine Ströme im Erdinneren beeinflusst werden. Es ist bevorzugt, wenn die vorliegende Erfindung statische Energie (potentielle Energie) reduziert. Die statische Energiereduktion kann sowohl in elektrischen Geräten als auch im menschlichen Körper reduziert werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu, magnetische Wechselfelder und elektromagnetische Felder, welche durch Stromfluss in elektrischen Leitern verursacht werden, zu reduzieren. Dabei ist elektromagnetische Strahlung gemeint, welche in elektrotechnischen Anlagen und Geräten, in deren Nähe und den Zuleitungen durch Ströme erzeugt werden und niederfrequente magnetische sowie hochfrequente elektromagnetische Felder umfasst. Beispielsweise sind Stromrichteranlagen, Schalter und Dimmer, elektrische Geräte wie insbesondere Heizdecken, Pumpen, HiFi-Geräte, elektronische Uhren, Radiowecker, zweiadrige Geräteanschlusskabel ohne Schutzleiter, unabgeschirmte Leitungen, Energiesparlampen, Leuchtstofflampen, Babyphone, beheizbaren Wasserbetten, elektrisch verstellbaren Betten, Elektroboiler, Computer, Küchenelektrogeräte, Bügeleisen, Nähmaschine, Sicherungskästen Quellen und Ursache elektromagnetischer Strahlung, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung reduziert. Außerdem sind elektromagnetische Felder gemeint, welche im Nahbereich von Nieder- und Hochspannungsleitungen oder von Rückströmen ausgehen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung reduziert insbesondere auch elektromagnetische Felder und Strahlung, erzeugt von Ausgleichsströmen, Schutzleitern, Gas-, Wasser-, Fernwärme-, Heizungs- und Fußbodenheizungsleitungen sowie Felder ausgehend von Sendeantennen oder Funkwellen zur Informationsübertragung. Dazu gehören ungerichtete Antennen, Sendeanlagen wie Rundfunksender oder Mobilfunksender, Satellitenfernsehen und GPS, Mobiltelefone, WLAN, Bluetooth und schnurlose Telefone, und gerichtete Antennen bei Radaranlagen, Autoradar und Richtfunk, elektronische Warensicherungsüberwachung.
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Die Reduktion der elektromagnetischen Felder und Strahlung beruht hier vor allem auf der Funktion der Vorrichtung als Empfangsverstärker, so dass beispielsweise im Falle eines in einem Mobiltelefon eingehenden Telefonats, bei dem ohne die auf das Gehäuse des Mobiltelefons aufgebrachte erfindungsgemäßen Vorrichtung die magnetische Feldstärke kurzzeitig Spitzenwerte jenseits von 2 Mikrotesla erreicht werden, bei diesem Mobiltelefon mit auf das Gehäuse des Mobiltelefons aufgebrachte erfindungsgemäßen Vorrichtung die Spitzenwerte der magnetischen Feldstärke nur noch bei etwa 50 Nanotesla liegen.
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Beispielsweise lässt sich auch elektromagnetische Strahlung ausgehend von umschlossenen Strahlungsquellen wie beispielsweise Mikrowellenherden, Induktionsöfen, verschiedenen Schweißverfahren wie beispielsweise Widerstandsschweißen, Lichtbogenbolzenschweißen, Magnetumformung und Heizwendelschweißen mit der Vorrichtung reduzieren. Auch elektromagnetische Strahlung von offenen Strahlungsquellen wie beispielsweise Induktionskochfeldern und gewöhnlichen elektrischen Kochplatten, welche magnetische Wechselfelder erzeugen, ist erfindungsgemäß erfasst.
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Die Dicke der leitfähigen Schicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt vorzugsweise nicht mehr als 4 mm auf, bevorzugt sind jedoch wesentlich kleinere Dicken im Mikrometerbereich. Dabei ist die leitfähige Schicht vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Metall gefertigt. Denkbar ist auch der Einsatz eines Nichtmetallleiters wie beispielsweise Graphit oder einem Halbleitermaterial.
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Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens drei Schichten, wobei mindestens ein leitfähiges Element beispielsweise die Elemente Silber, Kupfer und/oder Aluminium umfasst und sich zwischen mindestens zwei isolierenden Schichten befindet. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die leitfähige Schicht mit einem Erdungsanschluss ausgestattet ist, über den elektromagnetische Strahlung und/oder Spannung (magnetische oder elektrische) ableitbar ist.
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Überraschender Weise wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in dessen naher Umgebung die elektromagnetische Strahlung gesenkt und auf ein physiologisch verträgliches Niveau reduziert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die isolierenden Schichten 2 und die mittlere leitfähige Schicht 4 aufeinander gelegt. Die leitfähige Schicht 4 ist vorzugsweise von den isolierenden Schichten 2 umgeben, welche als Materialien beispielsweise Kunststoff, Latex, Schaumstoff und/oder Naturstoffe wie beispielsweise Kork, Pappe, Papier und/oder Verbundstoffe umfassen. Es ist weiter bevorzugt, wenn das Anschlusskabel mit der Vorrichtung, welche eine obere isolierende Schicht, eine mittlere leitfähige Schicht, eine untere isolierende Schicht, eine rundherum verlaufende isolierende Schicht umfasst, vom Erdungsanschluss 3 abnehmbar ist.
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Vorzugsweise ist die elektrisch leitfähige Schicht 4 der Vorrichtung von isolierenden Schichten 2 eingesäumt und isoliert. Dabei kann die Vorrichtung mit und ohne Hilfe von Klebeflächen an unterschiedlichen Oberflächen angebracht werden und elektromagnetische Strahlung, elektrische Spannung und/oder magnetische Spannung, welche von elektronischen Geräten ausgeht, ist passiv absorbierbar und/oder reduzierbar.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die leitfähige Schicht als Material beispielsweise Schungit, leitfähige Farben und Lacke und/oder einen Karbon-Kohlenstoff-Speziallack umfasst.
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Die Erfindung wird insbesondere in der Nähe von technischen Geräten wie beispielsweise Computern, Notebooks, Servern verwendet und findet Anwendung innerhalb und außerhalb von geschlossenen Räumen.
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Beispiele für eine solche Anwendung ist die Ausbildung der Vorrichtung als flächige Matte 7, insbesondere als Schreibtischunterlage, die zur Reduktion elektromagnetischer Strahlung verwendet wird. Denkbar ist auch eine Ausbildung der Vorrichtung als Handyaufkleber oder Aufkleber auf WLAN-Geräten.
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Denkbar ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch als Bodenschutzmatte, als Sitzauflage 8, gezeigt in 4, als Laptophalter 7, wie es in 5 gezeigt ist oder auch in Form einer umgebogenen Matte 9, wie es in 6 gezeigt ist, beispielsweise zur Rohrummantelung.
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Vorzugsweise gleicht die erfindungsgemäße Vorrichtung elektrische Ladungen im menschlichen Körper, welcher sich in der Nähe von Quellen elektromagnetischer Wellen befindet, mittels Erdung aus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine bioelektrische Vorrichtung zum Ausgleich der elektrischen Ladungen im menschlichen Körper, die im Menschen durch Quellen elektromagnetischer Wellen wie beispielsweise Computer oder Fernseher entstehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform absorbiert die erfindungsgemäße Vorrichtung elektromagnetischen Wellen und leitet einen potentiellen Überschuss an elektromagnetischen Wellen ab. Bevorzugt ist, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung über adsorbierende und absorbierende Eigenschaften verfügt und über die elektrisch leitfähige Schicht physikalische Wechselwirkungen möglich sind. Dabei werden Spannungsunterschiede ausgeglichen und damit eine Gleichgewichtssituation hervorgerufen. Im Gleichgewichtsprozess zwischen Aufnahme und Abgabe von elektromagnetischen Wellen bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass ein Überschuss von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise ausgehend von einem elektrischen Gerät, aufgefangen und über die Erdung ableitbar ist. Von der Vorrichtung werden die Frequenzen der unterschiedlichen elektrischen Felder als Interferenzsignal aufmoduliert. Dieses Interferenzsignal tritt mit den entsprechenden Eingangs- oder Ausgangssignalen in Resonanz. Erfindungsgemäß umfasst Interferenz die Überlagerung von Wellen. Destruktive Interferenz umfasst das gegenseitige sich Auslöschen zweier Wellen, wenn das Maximum der einen Welle auf das Minimum der anderen Welle trifft.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die Materialien Schungit und/oder einen Karbon-Kohlenstoff-Speziallack umfasst und unter Verwendung von Nanotechnologie herstellbar ist, neutralisiert einen Überschuss elektromagnetischer Wellen mittels destruktiver Interferenz. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein integriertes Abschirmsystem von niederfrequenten Strahlungen sowie Strahlungen im Hochfrequenzbereich. In einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere im Hochfrequenzbereich eine Gleichgewichtseinstellung durch Aufnahme und Abgabe elektromagnetischer Strahlung.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sei noch ein Beispiel erläutert.
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Ausgangssituation: Die gemessene elektrische statische Energie eines menschlichen Körpers beträgt 0,46 V/m und ist gegen das Erdpotential gemessen. Bei der Messung ist der menschliche Körper zwei Meter von einem Computer entfernt. Das elektrische Wechselfeld, welches zeitgleich direkt am Computer gemessen wird beträgt 1900 V/m. Die magnetische Flussdichte, eindimensional, beträgt 14–18 nT bei einer Auflösung von 1 nT.
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Wird der Abstand zwischen dem menschlichen Körper und dem Computer bis auf beispielsweise 10 cm reduziert, steigt die elektrische statische Energie im menschlichen Körper, gemessen gegen das Erdpotential, auf 30 V/m an. Bei dieser beschriebenen Ausgangssituation wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht verwendet.
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Ist nun vor dem Computer die erfindungsgemäße Vorrichtung platziert, ohne direkten Kontakt zum Computer und ohne direkten Kontakt zum menschlichen Körper, so beträgt das elektrische Wechselfeld direkt am Computer 1800 V/m und die magnetische Flussdichte, eindimensional, 10–15 nT bei einer Auflösung von 1 nT. In zwei Meter Entfernung beträgt die statische Energie am menschlichen Körper, gegen das Erdpotential gemessen, 0,37 V/m.
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Wird der Abstand zwischen dem menschlichen Körper und dem Computer bis auf beispielsweise 10 cm reduziert, steigt die elektrische statische Energie am menschlichen Körper bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ohne dass ein direkter Kontakt zwischen menschlichem Körper und der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht, auf nur 5 V/m an. Im Vergleich zur Messung ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die elektrische statische Energie im menschlichen Körper um 25 V/m von 30 V/m auf 5 V/m gesunken. Alle Messungen am menschlichen Körper wurden gegen das Erdpotential gemessen.
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Der in diesem Beispiel im elektromagnetischen Feld befindliche Körper wird somit vom Überfluss der statischen Ladung befreit. Die überschüssigen, am Körper befindlichen Ladungsmengen, können problemlos abgebaut und über die Erde abgeleitet werden. Das Wohlbefinden beim Arbeiten vor beispielsweise einem Computer ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung deutlich gesteigert, weil die überschüssige elektromagnetische Strahlung mittels der Erfindung ableitbar ist und im menschlichen Körper die durch die elektromagnetische Strahlung erzeugte elektrische Spannung und elektrische statische Energie reduziert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Isolierschicht
- 3
- Erdung
- 4
- leitfähige Schicht
- 41
- Netz
- 42
- Trägerschicht
- 43
- Masche
- 5
- Muster
- 6
- Muster
- 7
- Matte
- 8
- Sitzauflage
- 9
- gebogene Matte
