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Die Erfindung betrifft ein Elektromagnetfelddosimeter
zur Erfassung körperbezogener
Feldstärken
im Mikrowellenbereich.
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Der Begriff Personendosimetrie basiert
primär
auf der messtechnischen Summation von physikalischen Ersatzgrößen für Einwirkungen,
deren langzeitliche Addition ein Maß für die biologische Schädigung des
Organismus darstellt.
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Bei der Dosimetrie ionisierender
Strahlung erfolgt beispielsweise eine Langzeitintegration des Ionisierungsstromes
einer Messkammer oder von Defekt- bzw. Elektronenhaftstellen in
einem Festkörper.
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In vorliegender Erfindung wird als
personenbezogene Dosis, insbesondere im Mobilfunk, eine zeitliche
Summation der spezifischen Energie-Absorptionsrate (SAR) verstanden,
die zu einer vom Körper
absorbierten Gesamtenergie führt,
wobei die Feldstärke
gemessen wird.
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Die Feldstärke ist auch deshalb eine geeignete
Messgröße, weil
die Grenzwerte nach der 26. Bundesimissionsschutzverordnung (BImSchV)
in der Einheit Volt/m vorgegeben sind.
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Die SAR ist messtechnisch im Körper nicht direkt
messbar.
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Derzeit sind für den Bürger beispielsweise über das
Internet nur Expositionsdaten zugänglich, die in der Regel auf
Messungen an wenig repräsentativen
Standorten im Freien beruhen. Diese Angaben können mit der tatsächlichen
individuellen Exposition jedoch nicht oder nur sehr bedingt in Beziehung gebracht
werden. Mobilfunk wird jedoch von vielen Bürgern als eine individuelle
Beeinträchtigung
empfunden. Es besteht deshalb ein großes Bedürfnis nach individueller Information
hinsichtlich der persönlichen
Exposition im Mobilfunk.
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Für
epidemiologische Studien sind Langzeit-Expositionsdaten erforderlich.
Die Erhebung dieser Daten war bisher mangels geeigneter Personendosimeter
nicht möglich.
Die Strahlenschutzkommission spricht sich in Ihrer Empfehlung "Weiterentwicklung
der Forschung zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung" vom 11./12.04.2002
ausdrücklich
für die
Notwendigkeit verbesserter Expositionserfassung und Dosimetrie aus.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, die Belastung durch elektromagnetische, magnetische und
elektrische Felder personenbezogen zu erfassen und zu speichern.
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Die Aufgabe wird durch ein Elektromagnetfelddosimeter
zur Erfassung körperbezogener
Feldstärken
im Mikrowellenbereich gelöst,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dosimeter eine mit einem
Haltebügel
verbundene, gekapselte Elektronik mit Antennensystem aufweist, wobei
sich das Antennensystem unmittelbar am Körper oder an einem Kunstkopf
befindet und mit diesem jeweils eine elektrische Einheit bildet.
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Die Elektronik ist gekapselt untergebracht, wobei
die am Kopf aufliegende, in Flachbauweise ausgeführte Elektronik das Feldlinienbild
an der Oberfläche
nicht nachhaltig stört,
da die Anordnung erheblich kleiner als die relevante Wellenlänge und elektrisch
in den Körper
integriert ist.
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Das Antennensystem und die Elektronik
sind an sich bekannt.
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Mit der Ermittlung der nunmehr möglichen
individuellen Expositionsdaten hat der Einzelne eine Wertangabe,
die ihm persönlich
zuzuordnen ist. Auf diese Weise können die individuellen Ängste durch die
Exposition im Mobilfunk vermindert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des Elektromagnetfelddosimeters weist es zusätzlich getrennte seitliche
Einzelantennen auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die elektrische Verbindung Testperson-Dosimeter über Elektroden
und/oder über
eine induktive und/oder eine kapazitive Ankopplung.
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Besonders bevorzugt ist ein Elektromagnetfelddosimeter,
bei dem der Bügel
in Form eines Kopfbügels
ausgestaltet ist, wobei eine Ausführungsform insbesondere bevorzugt
ist, bei der die Elektronik mit Antennensystem im Scheitelpunkt
des Bügels
angeordnet ist. Hierbei ist die Elektronik so unterzubringen, dass
sie bei den relativ hohen Feldstärken,
die beim eigenen Telefonieren erzeugt werden, nicht gestört wird.
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Die Erfassung der Strahlung am Kopf
ist deshalb bevorzugt, weil hier die besten Empfangsverhältnisse
herrschen und durch die Nähe
zum Gehirn, die gemessenen Feldstärken neuronalen Störungen zugeordnet
werden können.
Darüber
hinaus bietet die Anordnung des Antennensystem mit Elektronik auf
dem Kopf eine 360° Messung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Elektromagnetfelddosimeter
kann in einer speziellen Ausführungsform
das Antennensystem und/oder die getrennten seitlichen Einzelantennen über Messleitungen
mit einer externen Elektronik verbunden sein. Hierbei ist eine Messleitung
in Form eines Lichtwellenleiters bevorzugt.
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Die Messung des Effektivwertes der
Feldstärke
und deren Bewertung in den Frequenzbändern des Mobilfunks oder anderer
Mikrowellen-Funkdienste erfolgt in an sich bekannter Weise.
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Das Aufzeichnungssystem kann neben
der Echtzeitangabe eine Markiermöglichkeit
besitzen, so dass beispielsweise durch Knopfdruck eine Zeitmarke
gesetzt werden kann, die mit einer besonderen Situation zusammenhängt, wie
beispielsweise dem eigenen Telefonieren. Diese Zeitmarke ist im
Ausdruck eindeutig der entsprechenden Zeitanzeige zuzuordnen.
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Die Aufzeichnung des Effektivwertes
der Feldstärke
kann getrennt in den einzelnen Mobilfunkbändern erfolgen. Die Speicherkapazität kann so
bemessen sein, dass die Messwerte bis zu einem Zeitraum von einem
Monat im Dosimeter abspeicherbar sind. Sie können über eine Datenschnittstelle
auslesbar sein. Das Auslesen kann über eine serielle Schnittstelle
erfolgen. Hierdurch halten sich die Auslesezeiten auch bei längerer Speicherung
in Grenzen von maximal fünf
Minuten.
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Das Auslesen kann graphisch dargestellt werden.
Diese graphische Darstellung kann sich über alle Kanäle erstrecken
und kann neben dem Mittelwert der Feldstärke jedes Bandes den frequenzbewerteten
Summenwert über
alle Bänder
sowie die statistischen Parameter zeigen. Darüber hinaus können weitere
Parameter, wie die Zahl der Anstiegsflanken pro Zeiteinheit ausgegeben
werden. Zur zeitlichen Glättung
des Signals kann dieses als Takt-Mittelwert oder Takt-Maximalwert
dargestellt werden, wobei die Länge
des Takts für
die Auswertung gewählt
werden kann. Typische Taktlängen
liegen im Bereich von 1 bis 30 s.
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Als Antennensystem kann eine Breitbandantenne
mit einem entsprechenden Vorverstärker eingesetzt werden. Die
gemessenen Feldstärken
können
Bandpassfiltern zugeführt
werden. Mit deren kann die Aufsplittung des Signals in die Frequenzbänder des
D-, E- und später
des UMTS-Netzes erfolgen. Auf diese Weise können auch DECT-Telefone wie
auch die Frequenzen des TETRA-Bandes erfasst werden.
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Das HF-Signal kann nach der Trennung über Bandpassfilter
und anschließender
Effektivwertgleichrichtung als Feldstärke-Effektivwert auf bis zu fünf Messkanälen abgespeichert
werden.
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Das Antennensystem kann aus Dipolen
oder Loop-Antennen bestehen und kann den höchsten Punkt der Anordnung
bilden. Es kann eine eindimensionale Messung erfolgen, wobei die
Antenne so orientiert ist, dass die Vertikale die Polarisationsrichtung erfasst.
Derzeit wird im Mobilfunk eine Gleichverteilung der Intensität in allen
Polarisationsrichtungen angestrebt, wozu die Antennen der Basisstationen mit
gekreuzten Dipolen ausgestattet sind. Bei entsprechend höherem Schaltungsaufwands
ist auch ein dreidimensional messendes System realisierbar.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Elektromagnetfelddosimeters
besteht in der Personenbezogenheit der Messung. Es kann also nunmehr
genau an dem Ort gemessen werden, der für die Beurteilung der Messwerte
von größter Relevanz ist,
nämlich
unmittelbar an der Person selbst.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann
darüber
hinaus an nahezu jeder beliebigen Stelle eine Messung mit dem Elektromagnetfelddosimeter
durchgeführt
werden. Der Messort ist damit in besonders vorteilhafter Weise variabel.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform
weist der Bügel
an jeder Seite einen Feldstärkedetektor
zur Erfassung der spezifischen Energie-Absorptionsrate (SAR) durch Nahfeldquellen
auf. Vorzugsweise wird dabei der Detektor von einem leitfähigen, dem
elektrischen Verhalten des menschlichen Gewebes angenäherten Material umgeben,
um den SAR-Wert zu erfassen.
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Das eigene Telefonieren stellt eine
solche Nahfeldquelle dar, wobei durch diese zusätzlichen Detektoren eine Beziehung
zwischen der Basisgröße SAR und
der gemessenen Feldstärke
hergestellt werden kann. So lässt
sich aus den abgespeicherten Daten entnehmen, welche Expositionen
von außen stammen
und welche vom eigenen Telefonieren herrühren. Die seitlichen Feldstärkedetektoren
können beispielsweise
kleine Dipole sein.
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Durch zwei zusätzlich in Ohrnähe angebrachte
Schallwandler kann das Elektromagnetfelddosimeter zu einem Kopfhörer ergänzt werden,
so dass die gemessene Feldstärke
hörbar
gemacht werden kann. Durch diese Ausführungsform der Erfindung lässt sich
die gemessene Feldstärke
einfach akustisch darstellen, wobei das Dosimeter einerseits zum
Aufsuchen von besonders feldarmen oder feldintensiven Zonen, beispielsweise
im Wohnbereich und andererseits als Warngerät im Arbeitsschutz eingesetzt
werden kann.
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Die Beziehung zur ungestörten Ersatzfeldstärke in Luft
kann für
bestimmte Einfallsrichtungen und Frequenzen auf einem für SAR-Testzwecke
hergestellten Kunstkopf erfolgen. Der Bügel kann auch auf einen Kunstkopf
gesetzt werden, wenn die Testperson den Kopfbügel nicht trägt, z.B.
nachts.
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Über
die Anordnung des Dosimeters auf einem gewebeäquivalenten Kunstkopf in Anlehnung an
DIN EN50361, Grundnorm zur Messung der spezifischen Absorptionsrate
(SAR) in Bezug auf die Sicherheit von Personen in elektromagnetischen
Feldern von Mobiltelefonen, sind die Messwerte der Personendosimetrie
auf die standardisierten Messgrößen Ersatzfeldstärke und
spezifische Absorptionsrate (SAR) rückführbar.
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Der Haltebügel kann so gestaltet sein,
dass er am Körper,
vorzugsweise jedoch am Kopf getragen werden kann, als auch auf einer
ebenen Unterlage abgestellt werden kann. Im letzteren Fall bildet
der Detektor den höchsten
Punkt über
der Abstellfläche. Auf
diese Weise können
auch ortsfeste Messungen erfolgen. So kann das Elektromagnetfelddosimeter beispielsweise
nachts auf das Nachtkästchen
oder bei Abwesenheit im Büro
auf den Schreibtisch gestellt werden.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine beispielhafte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Elektromagnetfelddosimeters
in der Vorderansicht.
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Das Elektromagnetfelddosimeter 1 weist
an seinem Scheitelpunkt eine gekapselte Elektronik mit Antennensystem 2 auf.
Damit verbunden ist ein Kopfbügel 4.
Das Elektromagnetfelddosimeter 1 weist an jeder Seite einen
Feldstärkedetektor 3 zur
Erfassung der spezifischen Energie-Absorptionsrate (SAR) durch Nahfeldquellen,
wie sie beispielsweise beim Telefonieren auftreten, auf.