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Die Erfindung betrifft Verfahren
und Vorrichtungen zum Schutz lebender Systeme vor nachteiligen Wirkungen
auf sie durch elektrische Felder, magnetische Felder und elektromagnetische
Felder.
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Seit einigen Jahren gibt es eine
wachsende Einsicht und Sorge, dass Menschen nachteilige Wirkungen,
insbesondere Krebserkrankungen, erleiden, wenn sie in umgebenden
elektromagnetischen Feldern leben und/oder arbeiten, insbesondere
in solchen Feldern, die mit Frequenzen unterhalb von 500 Hz wechseln oder
pulsieren oder moduliert sind. Umgebungsfrequenzen, die besonders
mit einem erhöhten
Krebsrisiko identifiziert sind, sind die Elektrizitätsversorgungsfrequenzen
bei 60 Hz (Vereinigte Staaten) und 50 Hz (Vereinigtes Königreich
und Kontinentalländer).
Es sind auch elektromagnetische Felder betroffen, die nahe an Geräten vorhanden
sind, welche Kathodenstrahlröhren
verwenden, was durch Felder begründet
ist, die durch die magnetischen Elektronenstrahlablenkeinrichtungen
erzeugt werden, die in dem Strahlröhrensteuerungsapparat enthalten
sind.
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Es wurden vielerlei Artikel über das
Problem elektromagnetischer Felder veröffentlicht. Über die
vergangenen 11 Jahre wurde in einer Reihe epidemologischer Studien
gefunden, das elektromagnetische Felder mit niedriger Stärke (sogar
so niedrig wie ein μT
(1 Mikrotesla) für
60 Hz Elektrizitätsversorgungsleitungsfelder) mit
einem erhöhten
Auftreten von bestimmten Krankheiten korreliert werden können. Diese
Korrelation ist für diejenigen
am stärksten,
die in dieser Umgebung für
viele Jahre gelebt oder gearbeitet haben. Beispielsweise wurde ein
erhöhtes
Krebsrisiko unter Kindern gefunden, die für mehrere Jahre nahe an Elektrizitätsversorgungsleitungen
lebten (Wertheimer, N. und Leeper, E. in "Electrical Wiring Configurations and
Childhood Cancer" AM.
J. EPIDEMIOLOGY, 109, 273–284
(1979); ferner Savitz, D. A. et al., "Case Control Study of Childhood Cander
and Exposure to 60-Hertz Magnetic Fields", AM. J. EPIDEMIOLOGY, 128, 10–20 (1988);
ferner Milham, S. Jr., "Increased
Mortality in Armateur Radio Operators Due to Lymphatic and Hematopietic
Malignancies", AM.
J. EPIDEMIOLOGY, 128, 1175–1176
(1988). Die Forschungen weisen darauf hin, dass Kinder aus Haushalten,
die hohen elektromagnetischen Feldern ausgesetzt sind, ein um 50%
höheres
Risiko haben, Krebs zu entwickeln, insbesondere Leukämie, Lymphome
und Tumoren des Nervensystems. Andere Daten zeigen auch, dass Männer, die
elektrizitätsbezogene
Arbeitsplätze
haben, wie etwa Elektriker und Telefonarbeitskräfte, einem höheren Risiko
für Gehirntumoren
und anderen Krebsarten ausgesetzt sind. In einer jüngeren Studie
im Gebiet von Los Angeles haben S. Preston-Martin und Mitarbeiter
an der Universität
von Süd-Kalifornien gefunden,
dass Männer,
die für
10 Jahre oder mehr in einer Vielzahl von elektrizitätsbezogenen
Berufen gearbeitet hatten, ein um zehnmal größeres Risiko hatten, an Gehirntumoren
zu erkranken, als Männer in
der Kontrollgruppe (Preston-Martin, S. and Mack, W. and Peters,
Jr. "Astrocytoma
Risk Related to Job Exposure to Electric and Magnetic Fields" vorgestellt auf
dem DOE Contractors Annual Review, Denver, Colorado, 5.–8. November,
1990). Eine von G. Matanoski von der Johns Hopkins University durchgeführte Studie fand
eine Dosis-Wirkung-Beziehung für
Krebs bei männlichen
Angestellten von New York Telephone von 1976 bis 1980 [Matanoski,
G., Elliot, E. und Breysse, P., mit einem Poster vorgestellt bei
der jährlichen
DOE/EPRI Contractors Review of Biological Effects from Electric
and Magnetic Fields, November 1989, Portland, Oregon]. Matanoski
maß die
mittlere Magnetfeldexponierung bei verschiedenen Typen von Angestellten
und bei Installations- und Reparaturarbeitern. Ein Vergleich der
Krebsraten unter den verschiedenen Typen von Angestellten zeigte,
dass Kabelspleißer
mit beinahe doppelter Wahrscheinlichkeit Krebs entwickelten als
solche Angestellten, die nicht an Telefonleitungen arbeiteten. Unter
Zentralanlagenangestellten hatten diejenigen, die den kurzen intensiven
Feldern von Telefonverteileranlagen ausgesetzt waren, eine ungewöhnlich hohe
Auftrittsrate von Krebs, obwohl sie nicht so hoch war wie für Kabelspleißer. Für die Zentralanlagenangestellten war
die Wahrscheinlichkeit, Prostatakrebs zu erleiden, mehr als dreimal
so hoch und die Wahreinscheinlichkeit, Mundhöhlenkrebs zu erleiden, doppelt
so hoch wie bei Mitarbeitern, die weniger starken Feldern ausgesetzt
waren. Und es gab auch zwei Fälle
von Brustkrebs bei Männern,
eine Krankheit, die so selten ist, dass überhaupt keine Fälle zu erwarten
gewesen wären.
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Die elektromagnetischen Felder mit
60 Hz, die sich in Wohngebieten finden, können von etwa 0,05 μT bis über 1000 μT variieren.
In-vitro-Experimente haben definitiv gezeigt, dass Veränderungen
in der biologischen Zellfunktion in Feldern so niedrig oder niedriger
als 1 μT
und so hoch wie 500 μT
auftreten können.
R. Goodman und Mitarbeiter [Goodman, R. und Henderson, A., "Sine Waves Enhance
Cellular Transcription" BIOELECTROMAGNE-TICS, 7, 23–29, 1986]
haben gezeigt, dass RNA-Level durch elektromagnetische Felder im
Bereich von 15 bis 4400 Hz mit Amplituden von 18 bis 1150 μT erhöht werden
können.
Sie haben gezeigt, dass die RNA-Level um einen Faktor 10 oder mehr
erhöht
werden können.
Jutilainen und Mitarbeiter [Jutilainen, J., Laara, E. und Saali,
K., INT. J. RADIAT. BIOL., 52, 787–793 (1987)] haben gezeigt,
dass elektromagnetische Felder von 1 μT bei 50 Hz Fehlbildungen in
Hühnerembryos
erzeugen können.
Mithin sind elektromagnetische Felder anscheinend nicht nur karzinogen,
sondern auch dazu in der Lage, Geburtsfehler zu induzieren. Pollack
und Mitarbeiter, C. T. Brighton, E. O'Keefe, S. R. Pollack und C. C. Clark,
J. ORTH. RES. (wird veröffentlicht),
haben gezeigt, dass elektrische Felder so niedrig wie 0,1 mV/cm
bei 60 kHz das Wachstum von Knochenosteoblasten stimulieren können. McLeod
und Mitarbeiter haben gefunden, dass im Bereich zwischen 1 Hz und
100 Hz viel niedrigere Felder notwendig sind, um das Wachstum von
Fibroblasten zu stimulieren, als bei Frequenzen oberhalb und unterhalb
dieses Bereichs [McLeod, K. J., Lee, R. und Ehrlich, H., "Frequence Dependence
of Electric Field Modulation of Fibroblast Protein Sythesis", SCIENCE, 250, 1465
(1987)].
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Die veröffentlichte entsprechende Forschung
an Tieren ist nicht so umfangreich wie für Menschen, aber es besteht
aller Grund zu der Annahme, dass bei ihnen dieselben nachteiligen
Wirkungen auftreten wie bei Menschen. Daher wird der Schutz von lebenden
Systemen einschließlich
aber nicht beschränkt
auf Menschen und Tiere von der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Bei zuvor bekannten Versuchen, Schutz
vor den nachteiligen Effekten elektrischer und magnetischer Felder
zu bieten, wurden die verfahren von Reflexion oder Absorption eingesetzt.
Beispielsweise zeigt US-A-5 666 125 (Luxon et al.) ein Handfunktelefon
zur Kommunikation über
einen um die Erde kreisenden Satellit. Eine Antennenanordnung ist
an dem Handfunktelefon befestigt und umfasst einen Strahlungsabsorber,
der im Querschnitt eine offene gekrümmte Form definiert, um so
ein offenes Sendegebiet zu definieren. Eine Antenne ist benachbart
dem offenen Sendegebiet angeordnet, so dass bei der Benutzung des
Handfunktelefons ein Teil des von der Antenne ausgestrahlten Funksignals
von dem Strahlungsabsorber absorbiert wird. Der Teil des Strahlungssignals,
der nicht von dem Strahlungsabsorber absorbiert wird, wird durch
das offene Sendegebiet zum Empfang durch einen entfernten Empfänger abgestrahlt,
wie etwa einen die Erde umkreisenden Satelliten. Wenigstens ein
parasitäres
Strahlungsumlenkelement empfängt
von der Antenne ausgesandte Strahlung. Die von dem parasitären Strahlungsumlenkelement
empfangene Strahlung wird auf das offene Sendegebiet gerichtet,
um so den Sendebereich der Antennenanordnung und daher den Sendebereich
des Handfunktelefons auszudehnen. Es wird gesagt, dass durch diesen
Aufbau wenigstens ein Teil des Strahlungssignals, das von der Antenne
in Richtungen auf den Benutzer zu abgestrahlt wird, durch den Strahlungsabsorber
blockiert und die Übertragung
zu dem Benutzer verhindert wird. Es wird behauptet, dass das Handfunktelefon
mithin einen Antennenaufbau hat, der dazu in der Lage ist, eine
unerwünschte
Strahlungsexponierung des Benutzers mit möglicherweise schädlicher
Strahlung zu verhindern, während
ein verstärktes
und ausgedehntes Übertragungssignal
bereitgestellt wird, um eine verbesserte Kommunikation zu ermöglichen.
Ein anderes Beispiel in US-A-5 621 188 (Lee et al.) offenbart ein
Abschirmungsmedium, das einen Aufbau mit vielen Schichten zum Schützen eines
Objektes wie etwa des menschlichen Körpers verwendet, wobei jede
Schicht eine Vielzahl von geometrisch geformten Objekten enthält, die
für die
elektromagnetische Strahlung als kontinuierliche, feste Ebene erscheint,
aber in dem offene Räume
um die Objekte für
die Zirkulation von Umgebungsluft verbleiben. Es wird gesagt, dass
als Ergebnis dieses Aufbaus das Abschirmungsmedium Schutz sowohl
gegen elektrische als auch magnetische Feldkomponenten von elektromagnetischen
Feldern bietet, ohne die Bequemlichkeit für den Benutzer (oder die Wärmeabgabe
einer Quelle) zu beeinträchtigen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren bereitgestellt zum Unterbinden der nachteiligen Wirkung
eines umgebenden zeitveränderlichen
Feldes auf ein lebendes System, wobei das Feld als charakteristische
Parameter einen oder mehrere von Amplitude, Frequenz, Phase, Wellenform,
Modulation und Richtung hat, wobei das umgebende zeitveränderliche
Feld eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder weniger oder eine
magnetische Komponente von 500 μT,
oder eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder weniger und eine
magnetische Komponente von 500 μT
oder weniger hat, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist,
wenigstens einen der charakteristischen Parameter des Feldes, dem
das lebende System ausgesetzt ist, zu verändern, indem Veränderungen
in Zeitabständen
von etwa 10 Sekunden oder weniger zwischen den Veränderungen
eingeführt
werden.
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Bei einigen Ausführungsformen ist die Veränderung
eine Veränderung
um etwa 10% oder mehr des charakteristischen Parameters vor der
Veränderung.
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In einigen Ausführungsformen tritt jede Parameterveränderung
in dem Feld in unregelmäßigen Zeitabständen auf,
wobei die längsten
Zeitabstände
zwischen Veränderungen
weniger als etwa 10 Sekunden betragen.
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In einigen Ausführungsformen ist das umgebende
Feld wenigstens teilweise das Ergebnis eines zeitveränderlichen
elektrischen Stromes, der durch einen Leiter fließt.
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In einigen Ausführungsformen wird die Veränderung
in dem umgebenden Feld erzielt, indem eine Veränderung in wenigstens einer
Quelle des umgebenden Feldes bewirkt wird. In anderen Ausführungsformen wird
die Veränderung
in dem umgebenden Feld erzielt, indem dem umgebenden Feld ein oder
mehrere Felder überlagert
werden, die durch eine oder mehrere zusätzliche Quellen verursacht
werden.
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In einigen Ausführungsformen ist das umgebende
Feld ein Feld, das sich aus Signalen in AM-Band-Radiofrequenzen
und höheren
Frequenzen ergibt. In jedem Fall können die Signale mit Signalen niedriger
Frequenzen moduliert sein. Das umgebende Feld kann aus Mikrowellenfrequenzsignalen
resultieren und die Modulationsfrequenz kann weniger als 100 000
Hz betragen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird auch ein Apparat bereitgestellt zum Unterbinden des nachteiligen
Effekts eines umgebenden zeitveränderlichen
Feldes auf ein lebendes System, wobei das Feld als charakteristische
Parameter einen oder mehrere aus Amplitude, Frequenz, Phase, Wellenform,
Modulation und Richtung hat, wobei das umgebende zeitveränderliche
Feld eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder weniger oder eine
magnetische Komponente von 500 μT
oder weniger hat, oder eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder
weniger und eine magnetische Komponente von 500 μT oder weniger hat, und der
Apparat Einrichtungen zum Verändern
von wenigstens einem der charakteristischen Parameter des Feldes,
dem das lebende System ausgesetzt ist, aufweist, indem Veränderungen
in Zeitabständen
zwischen Veränderungen von
etwa 10 Sekunden oder weniger eingeführt werden.
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Es wird weiterhin gemäß der vorliegenden
Erfindung nach einem anderen Aspekt die Verwendung von Veränderungen
in wenigstens einem charakteristischen Parameter eines umgebenden
zeitveränderlichen
Feldes zum Unterbinden eines nachteiligen Effekts auf ein lebendes
System bereitgestellt, wobei das umgebende zeitveränderliche
Feld als charakteristische Parameter einen oder mehrere aus Amplitude,
Frequenz, Phase, Wellenform, Modula tion und Richtung aufweist, wobei
das umgebende zeitveränderliche
Feld eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder weniger oder eine
magnetische Komponente von 500 μT
oder weniger, oder eine elektrische Komponente von 5 kV/m oder weniger
und eine magnetische Komponente von 500 μT oder weniger hat, und wobei
die Verwendung die Schritte aufweist, wenigstens einen der charakteristischen
Parameter des Feldes, dem das lebende System ausgesetzt ist, zu
verändern,
indem Veränderungen
in Zeitabständen
zwischen Veränderungen
von etwa 10 Sekunden oder weniger eingeführt werden.
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Zusammenfassend gesagt, wurde gemäß der vorliegenden
Erfindung der Schluss gezogen, dass die oben genannten nachteiligen
Gesundheitswirkungen auf lebende Systeme (einschließlich aber
nicht beschränkt
auf einzelne Zellen, Gewebe, Tiere und Menschen) dadurch unterbunden
werden können,
dass einer oder mehrere der charakteristischen Parameter des umgebenden
zeitveränderlichen
elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen Feldes, dem
das lebende System ausgesetzt ist, im Laufe der Zeit verändert wird.
Dies kann auf verschiedene Weisen geschehen, z. B. durch Veränderung
in einem oder mehreren aus Frequenz (Periode), Amplitude, Phase,
Richtung im Raum und Wellenform des Feldes, dem das lebende System
ausgesetzt ist. Hinsichtlich der Zeitperioden zwischen den Veränderungen
können
in einigen Ausführungsformen
diese Zeitperioden weniger als etwa 10 Sekunden betragen und vorzugsweise
sollten sie nicht etwa 1 Sekunde übersteigen. Die Veränderungen
können
in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Abständen auftreten.
Diese Veränderungen
können
erreicht werden, indem diese speziellen zeitabhängigen Felder dem Umgebungsfeld überlagert
werden oder indem im Laufe der Zeit die charakteristischen Parameter
des ursprünglichen
Feldes verändert
werden.
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Wie erwähnt sollten die Veränderung
oder die Veränderungen
in dem umgebenden Feld etwa 10% oder mehr des entsprechenden charakteristischen
Parameters des Feldes vor der Veränderung betragen.
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Der Vorschlag der vorliegenden Erfindung,
lebende Systeme vor nachteiligen Effekten elektrischer, magnetischer
oder elektromagnetischer Felder zu schützen, indem spezielle umgebende
Felder wie oben beschrieben erzeugt werden, basiert auf der Schlussfolgerung,
dass etwas getan werden muss, um die biologische Zelle zu verwirren,
so dass sie nicht länger
auf die gewöhnlich
in Häusern
und am Arbeitsplatz zu findenden Felder reagieren kann. Es wurde
gefunden, dass durch Fluktuieren der oben genannten Felder die nachteiligen
Effekte der üblichen
Umgebungsfelder verhindert werden. Wie oben erwähnt können diese Fluktuationen entweder
in der Amplitude, Frequenz (Periode), Phase, Wellenform oder Richtung
des neu erzeugten "Verwirrungs"-Feldes im Raum auftreten.
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Zur Beeinflussung der Zellfunktion
wird irgendeine Einwirkung (z. B. durch Drogen, Chemikalien, Viren,
elektromagnetische Felder, etc.) bewirken, dass ein Signal von Rezeptoren
(oft an der Zellmembran) in die biochemischen Kanäle der Zelle
gesendet wird. Obwohl der genaue Rezeptor und der Signalisierungsmechanismus,
der von der Zelle zur Erkennung der Felder verwendet wird, nicht
bekannt ist, wurde gefunden, dass dieser Mechanismus gestoppt werden
kann, indem die Zelle mit Feldern verwirrt wird, die zeitlich in
der hierin spezifizierten Weise variieren.
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Beispielsweise kann ein elektromagnetisches
Feld mit 60 Hz und einer magnetischen Komponente von 10 μT eine zweifache
Erhöhung
des Enzyms Ornithindecarboxylase bewirken. Wenn dieses Feld in Bezug auf
Frequenz, Amplitude, Wellenform, Richtung oder Phase in Zeitabständen von
mehr als 10 Sekunden abrupt verändert
wird, bleibt die zweifache Erhöhung
weiter bestehen. wenn jedoch die Frequenz-, Amplituden- oder Wellenformparameter
in Zeitabständen
von näherungsweise
1 Sekunde verändert
werden, hat das elektromagnetische Feld keinen Effekt. Die Zelle
reagiert nicht, da sie verwirrt worden ist. Ähnliche elektrische Felder
in Gewebe mit Amplituden im Bereich von 0,1 bis 50 μV/cm können zum
Schutz des lebenden Systems vor nachteiligen Wirkungen nützlich sein.
Um diese Felder bei 60 Hz zu erzeugen, muss die Feldstärke außerhalb
des lebenden Systems etwa eine Million mal höher sein (d. h. 0,1 bis 50
V/cm).
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Es wurde gefunden, dass die Erfindung
mit Umgebungsfeldern mit einer elektrischen Komponente von 5 kV/m
oder weniger und/oder einer magnetischen Komponente von 500 μT oder weniger
funktioniert. Für niedrigere
Feldstärken
sind elektrische Komponenten von 0,5 kV/m und/oder magnetische Komponenten
von 50 μT
beispielhaft. Für
die besten Ergebnisse sollte das Verwirrungsfeld Frequenzkomponenten
enthalten, die denjenigen ähneln,
die in dem Umgebungsfeld enthalten sind. Die Vektorkomponente des
Verwirrungsfeldes entlang der Richtung des Umgebungsfeldes sollte
näherungsweise
gleich dem Wert des Umgebungsfeldes sein. Die Zeit zwischen Veränderungen
in den Eigenschaften wie etwa Frequenz, Phase, Richtung, Wellenform oder
Amplitude sollte weniger als 5 Sekunden zur teilweisen Verhinderung
von nachteiligen Wirkungen betragen, vorzugsweise aber weniger als
1 Sekunde für
eine weitaus vollständigere
Schutzwirkung.
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Es ist bevorzugt, dass das Feld,
dem das lebende System ausgesetzt ist, das Verwirrungsfeld ist für die Dauer
der Exponierung. Es werden jedoch auch Vorteile erreicht, wenn das
Verwirrungsfeld nur für
einen größeren Teil
der Gesamtzeit der Exponierung vorhanden ist.
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Es wurde oben auf elektrische, magnetische
und elektromagnetische Felder Bezug genommen, weil, soweit sie sich
unterscheiden, Umgebungsfelder jedes Typs in der Lage sind, in lebenden
Systemen Schaden zu verursachen, aber wenn sie gemäß der Erfindung
verändert
werden, das Einsetzen von nachteiligen Wirkungen unterbunden wird.
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Betrachtet man nun den Hintergrund
der Erfindung so ist festzustellen, dass bis heute niemand die vorliegende
Erfindung vorgeschlagen hat, obwohl mehr als 10 Jahre seit der ersten
Erkenntnis der Gefahren für Menschen
bei chronischer Exponierung in elektromagnetischen Feldern vergangen
sind.
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Es hat bereits viele Lehren über die
Verwendung von elektromagnetischen Feldern zur Behandlung von Menschen
bei vorhandenen Erkrankungen oder Störungen gegeben. Beispielsweise
beschreibt US-Patent 4 066 065 (Kraus 1978) eine Spulenstruktur
zur Erzeugung eines magnetischen Feldes für die Behandlung eines Hüftgelenks.
US-Patent 4 105 017 (Ryaby 1978) beschreibt ein nicht-invasives
chirurgisches Verfahren und eine Vorrichtung zum Verändern des
Wachstums, des Reparatur- oder Regenerationsverhaltens von lebenden
Geweben durch Induzieren von Spannungen und begleitenden Strompulsen.
Das Patent GB 2 188 238 A (Nenov et al. 1986) beschreibt eine Vorrichtung,
von der behauptet wird, dass sie analgetische, trophische und entzündungshemmende
Wirkungen hat. US-Patent 4 665 898 von Costa (1987) beschreibt eine
Magnetspulenvorrichtung zur Behandlung von bösartigen Zellen bei geringer
Beschädigung
des normalen Gewebes. Eine Vorrichtung zur Behandlung der Erkrankungen
des peripheren und des vegetativen Nervensystems wie auch anderer
Erkrankungen wurde von Solov'eva
et al. beschrieben ("'Polyus-1' Apparatus for Low-Frequency
Magnetotherapy",
G. Solov'eva et
al., V. Eremin und r. Gorzon, BIOMEDICAL ENGINEERING (Trans. of
Med. Tekh. (UdSSR), Band 7, Nr. 5, Seiten 291–294 (1973).
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Die obigen Prozeduren werden gewöhnlich als "Magnetotherapeutische" Prozeduren bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung konzentriert sich stattdessen auf die
Verhinderung von Erkrankungen, die durch das langfristige Ausgesetztsein
gegenüber
umgebenden zeitveränderlichen
elektromagnetischen Feldern verursacht werden. Bis heute sind keine
anderen Vorschläge
präsentiert
worden, die Modifikationen der Zeitabhängigkeit der Umgebungsfelder
ausnutzen, um nachteilige gesundheitliche Effekte der umgebenden
elektromagnetischen Felder zu verhindern. Allen Patenten und Artikeln,
die die Behandlung von vorhandenen Erkrankungen durch elektromagnetische
Felder (Magnettherapie) beschreiben, liegt die Vorstellung zugrunde,
dass elektrische oder magnetische Felder (oft mit hoher Stärke, z.
B. 1 bis 100 T, Ryaby 1978), wenn sie über irgendeine begrenzte Zeitperiode
angewendet werden, die Funktionen der Zellen und Gewebe inner halb
lebender Systeme in vorteilhafter Weise verändern können. Da es nun bekannt ist,
dass das chronische, langfristige Ausgesetztsein gegenüber sogar
sehr schwachen zeitveränderlichen
elektromagnetischen Feldern (z. B. Magnetfeldern mit einer niedrigen
Stärke
von 0,5 μT)
gerade einige derjenigen Erkrankungen verursachen kann, für die kurzfristige
therapeutische Dosierungen dieser Felder zur Behandlung benutzt
werden, wurden Verfahren zum Schutz vor biologischen Effekten von
magnetischen Feldern dringend benötigt. Um diesen Schutz zu finden,
war es notwendig zu erkennen, dass Magnettherapie ausgeführt wird,
indem die biologische Zellfunktion beeinflusst wird. Es musste erkannt
werden, dass, wenn die Magnettherapie die physiologische Funktion des
lebenden Systems nicht beeinflussen würde, dann keine therapeutische
Wirkungen resultieren könnte. Was
benötigt
wurde und was die vorliegende Erfindung bereitstellt, ist ein Verfahren
zum Modifizieren der umgebenden Felder, in denen lebende Systeme
existieren, in einer solchen Weise, dass sie keine Wirkungen auf die
Zellfunktion haben. Diese modifizierten Felder haben keine Nützlichkeit
bei der Behandlung irgendeiner Erkrankung oder biologischen Fehlfunktion.
Dieses modifizierte Feld ist für
die Magnettherapie nutzlos. Dieses modifizierte Feld (weil es die
Funktion der Zellen und Gewebe des lebenden Systems nicht beeinflusst)
hat jedoch keine nachteiligen gesundheitlichen Wirkungen. Daher
ist auch die langfristige Einwirkung dieser modifizierten Felder
sicher. Diese modifizierten Felder würden beispielsweise das Risiko
von Krebsentwicklung nicht erhöhen.
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Jedoch hat keiner der oben genannten
Autoren oder irgendjemand sonst entdeckt, dass periodische Veränderung
dieser sehr schwachen umgebenden Felder, wie sie hierin beschrieben
wird, die nachteiligen Wirkungen elektromagnetischer Felder unterbinden
kann.
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Verschiedene Beobachtungen sind als
Unterstützung
der Erfindung gemacht worden. Die Durchführbarkeit der Erfindung wird
durch verschiedene Beobachtungen und Prozeduren unterstützt.
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Eine Beobachtung war der Effekt der
Kohärenzzeit
(hierin definiert als das Zeitintervall zwischen Veränderungen
der charakteristischen Parameter des Feldes) des angewendeten Feldes
auf die bioelektromagnetische Verstärkung der spezifischen Aktivität von Ornithindecarboxylase
(ODC).
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Es wurden die spezifischen Aktivitäten dieses
hochinduktiven Enzyms nach der Einwirkung elektromagnetischer Felder
auf Säugetierzellkulturen
untersucht. Einzellagenkulturen.von logarithmisch wachsenden L929
Zellen wurden Wechselfeldern mit 55 bis 65 Hz ausgesetzt. Die magnetische
Feldstärke
betrug 1 μT
in der Spitze. Die Zellen wurden den Feldern für 4 Stunden ausgesetzt. Die
Zeitintervalle zwischen Frequenzverschiebungen variierten von 1
bis 50 Sekunden. Siehe Tabelle 1.
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Aus Tabelle 1, (1) ist zu ersehen,
dass, wenn die Zeitintervalle zwischen Frequenzverschiebungen in den
elektromagnetischen Feldern 10 Sekunden und mehr betrugen,
die Exponierung in elektromagnetischen Feldern zu einem zweifachen
Anstieg in der ODC-Aktivität
führt.
Wenn die Zeitintervalle zwischen Frequenzverschiebungen (d. h. zwischen
55 Hz und 65 Hz). auf weniger als 10 Sekunden verkürzt wurde,
verschwand die Wirksamkeit dieser extrem niedrigfrequenten Felder
(ELF – extremely
low frequency) auf die ODC-Aktivität. Bei 1 Sekunde und weniger
hatten die Felder überhaupt
keinen Effekt (d. h. die Aktivität
der exponierten Säugetierzellen
war die gleiche wie die der nicht-expo nierten Zellen). Daher sehen
wir, dass die Einführung
von Veränderungen
in den Parametern des elektromagnetischen Feldes bei genügend kurzen
Zeitintervallen jegliche Wirkung des Feldes auf die Zellfunktion
verhindert.
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Dieses Ergebnis ist auch auf elektromagnetische
Frequenzen so hoch wie der Mikrowellenbereich anwendbar. Ähnliche
Daten wurden erhalten, wenn 0,9 GHz Mikrowellen verwendet wurden,
die mit Frequenzen wechselnd zwischen 55 und 65 Hz zu den Zeitintervallen
im Bereich von 0,1 bis 500 Sekunden moduliert wurden. Eine 60%ige
Amplitudenmodulation wurde verwendet und die spezifische Absorptionsrate
war 3 mW/g. Wie aus Tabelle 1 (2) ersichtlich ist, verursachte dieses
Mikrowellenfeld auch einen zweifachen Anstieg in der ODC-Aktivität, wenn
die Zeitintervalle 10 Sekunden oder größer waren. Bei kürzeren Zeitintervallen
verschwand der Effekt des Feldes auf die ODC-Aktivität. Wenn
die Zeitintervalle zwischen den Änderungen
1 Sekunde oder weniger waren, hatte das Feld keine Wirkung auf die
ODC-Aktivität.
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Um die Schutzwirkung der Verwirrungsfelder
der Erfindung weiter zu demonstrieren, wurden Studien über die
Wirkungen der Modulation auf die Fähigkeit exogener elektromagnetischer
Felder, teratogen zu wirken und Fehlbildungen in Hühnerembryos
zu bewirken, durchgeführt.
In den nun beschriebenen experimentellen Verfahren wurde die Amplitude
eines elektromagnetischen Feldes bei 60 Hz moduliert. Befruchtete "Whithe Leghorn"-Eier wurden von
Truslow Farms in Chestertown, MD., erhalten. Diese wurden zwischen
einen Satz von Helmholtz-Spulen innerhalb eines Inkubators platziert,
der auf 37,5°C
gehalten wurde. Während der
ersten 48 Stunden der Inkubation wurde eine Gruppe von Eiern einem
sinusförmigen
elektromagnetischen Feld mit kontinuierlichen Wellen (cw) ausgesetzt,
dessen Amplitude 1 μT
betrug. Eine andere Gruppe wurde einem sinusförmigen 60 Hz elektromagnetischen
Feld ausgesetzt, dessen Amplitude 4 μT betrug. Eine andere Gruppe
von Eiern wurde einem sinusförmigen
60 Hz elektromagnetischen Feld ausgesetzt, dessen Amplitude zwischen
1,5 und 2,5 μT
in Intervallen von 1 Sekunde variiert wurde. Kontrolleier wurden einfach
in den Inkubator platziert und keinem elektromagnetischen Feld ausgesetzt.
Nach 48 Stunden Inkubation wurde die Embryos aus den Schalen
entfernt und histologisch untersucht. Es wurde gefunden, dass die
Kontrollgruppe (die dem 60 Hz Magnetfeld nicht ausgesetzt war) etwa
8% Fehlbildungen zeigte. Die Embryogruppen, die 1 μT und 4 μT Feldern
ausgesetzt waren, hatten eine höhere
Fehlbildungsrate (14%) als die Kontrollgruppe, was andeutet, dass
diese Felder tatsächlich
Fehlbildungen induziert haben. Diejenigen Embryos, die den Feldern
ausgesetzt waren, die bei Intervallen von 1 Sekunde moduliert waren,
hatten die gleiche Fehlbildungsrate wie die nicht-exponierten Eier.
Mithin eliminierte die 1-Sekunden-Modulation (oder Kohärenzzeit)
effektiv den teratogenen Effekt des magnetischen Feldes.
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Ausführungsformen der Erfindung
werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 eine
grafische Darstellung der Amplitude gegen die Zeit einer sinusförmigen Funktion
ist, deren Amplitude moduliert ist;
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2 eine
grafische Darstellung der Amplitude gegenüber der Zeit einer sinusförmigen Funktion
ist, deren Frequenz moduliert ist;
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3 eine
Darstellung einer Schaltung zum Modulieren des elektrischen Stroms
durch eine Rohrleitung ist,
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4 eine
Darstellung einer Schutzschaltung für eine elektrische Heizdecke
ist;
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5 eine
Darstellung für
eine Schutzvorrichtung zur Verwendung mit einem Videoanzeigemonitor
ist;
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6 eine
Darstellung einer anderen Form einer Schutzschaltung zur Verwendung
mit einem Videoanzeigemotor ist;
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7 eine
Darstellung eines Schutzsystems zur Verwendung in einem Raum ist,
in dem sich Menschen aufhalten;
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8 ist
eine Darstellung einer Matte zur Platzierung auf oder unter einer
Matratze ist, die zu Schlafzwecken verwendet wird.
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Es gibt viele verschiedene Verfahren
und entsprechende Vorrichtungen, um ein schädliches Feld in ein "Verwirrungsfeld" gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung umzuwandeln. Einige von ihnen sind folgendermaßen:
- 1. Platzieren mehrerer zeitabhängiger Erdungsvorrichtungen
an den Metallrohrleitungen. Diese Vorrichtungen bewirken fluktuierende
Pfade für
den elektrischen Strom in den Rohrleitungen und daher fluktuierende Felder
in allen Räumen
in dem Haus oder einer anderen von Menschen oder Tieren bevölkerten
Struktur.
- 2. Einsetzen fluktuierender Widerstandswege in Reihe mit Heizeinrichtungen
wie elektrischen Heizdecken.
- 3. Platzieren von Vorrichtungen nahe an Geräten und Computern, die elektromagnetische
Felder nahe den Geräten
oder Computern erzeugen. Diese Felder werden der ungesteuerten Quelle
des ursprünglich schädlichen
Feldes überlagert.
- 4. Eleminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
in dem Gebiet um elektrische Geräte herum
erzeugt werden, indem der durch das Gerät fließende elektrische Strom moduliert
wird. Die Modulation kann durch Mittel bewirkt werden, die außerhalb
oder innerhalb des Gerätes
liegen.
- 5. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
in dem Gebiet um elektrische Geräte
erzeugt werden, indem die Spannung in dem Gerät moduliert wird. Diese Modu lation
kann durch Mittel erwirkt werden, die innerhalb oder außerhalb
des Gerätes
liegen.
- 6. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
im Gebiet um elektrische Geräte
erzeugt werden, indem das elektromagnetische Feld um das Gerät moduliert
wird. Diese Modulation kann durch Mittel bewirkt werden, die innerhalb
oder außerhalb
des Gerätes
liegen.
- 7. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
im Gebiet um elektrische Heizer, wie etwa elektrische Heizdecken,
Heizkissen und elektrisch erwärmte
Wasserbetten, erzeugt werden, indem der Strom und/oder die Spannung
in dem Gerät
moduliert wird. Diese Modulation kann durch Mittel bewirkt werden,
die innerhalb oder außerhalb
des Gerätes
liegen.
- 8. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
im Gebiet um Elektrizitätsversorgungsverteilungssysteme
erzeugt werden, indem modulierte elektromagnetische Felder in dem
zu schützenden Raumbereich überlagert
werden.
- 9. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
in dem Gebiet um metallische Leitungen verursacht werden, die zum
Erden von Elektroleitungen verwendet werden, indem ein moduliertes
elektromagnetisches Feld in dem zu schützenden Raumbereich überlagert
wird. Dies kann geschehen, indem modulierte Ströme durch die Leitungen selbst
oder modulierte Ströme
durch externe Schaltungen geführt
werden.
- 10. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
um Kathodenstrahlröhrengeräte wie etwa
Videoanzeigemonitore und Fernsehgeräte erzeugt werden, indem ein
moduliertes elektromagnetisches Feld überlagert wird. Die Quelle
diesen elektromagnetischen Feldes kann entweder innerhalb oder außerhalb
des Gerätes
plaziert werden.
- 11. Eliminieren von Gefahren, die durch elektromagnetische Felder
in dem Gebiet um Mikrowellenöfen
erzeugt werden, indem ein moduliertes elektromagnetisches Feld in
dem zu schützenden
Raumbereich überlagert
wird.
- 12. Es ist klar, dass viele der oben genannten Prozeduren angepasst
werden können,
um Labors, Industrianlagen, etc. zu schützen, in denen Zellen nicht
in Menschen oder in vielzelligen lebenden Systemen existieren können.
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Es werden nun spezielle Schutzanordnungen
beschrieben. Jede Spannung, jeder Strom, jedes elektrische Feld,
magnetische Feld oder elektromagnetische Feld, das sich im Laufe
der Zeit wiederholt ändert, kann
durch seine Wellenform, seine Spitzenamplitude (A), Frequenz (Periode),
Richtung und Phase beschrieben werden. Die Modulation der Wellen
bezieht sich auf die zeitveränderlichen
Variation irgendeines der Parameter. Beispielsweise bezieht sich
die Pulsmodulation der Amplitude irgendeines der Parameter auf eine Veränderung
in der Amplitude. Zwei Beispiele dieser Modulation sind in 1 und 2 gezeigt. In 1 wird die Amplitude durch einen Puls
moduliert. Mithin ist für
eine Zeitperiode T1 die Amplitude der sinusförmig variierenden
Spannung A1. Für eine zweite Zeitperiode T2 ist die Amplitude A2.
Die Werte von T1 und T2 müssen nicht gleich
sein, aber sie müssen
beide etwa 1 Sekunde oder weniger betragen, um die besten Resultate
zu erzielen. Viele Variationen bei der Modulation einer zeitabhängigen Spannung
können
angewendet werden, wie etwa eine sinusförmige Modulation der ursprünglichen
Sinuswelle. Mithin könnte
eine 60 Hz Sinusspannung mit einer sinusförmigen 1 Hz Variation amplitudenmoduliert
werden. Eine andere Möglichkeit
ist die Sägezahnvariation
in der Amplitude einer 60 Hz Sinusspannung. In allen möglichen
modulierten Feldern darf einer der Parameter, wie etwa Amplitude,
Wellenform, Phase, Richtung oder Frequenz, nicht für eine Zeitdauer
von mehr als etwa 1 Sekunde konstant sein.
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Daher dürfen beispielsweise in 1 und 2 die Werte von T1 und
T2 nicht größer als etwa 1 Sekunde sein.
Für beste
Ergebnisse sollte A1 größer als 1,2A2 und
vorzugsweise größer als
2A2 sein. In ähnlicher weise sollte W1 wenigstens 20% größer als W2 und
vorzugsweise 50% größer als
W2 sein.
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Wenn immer ein Mikrowellenfeld mit
einer Frequenz von 100 000 Hz oder weniger moduliert wird, sollten
Schritte gemäß der vorliegenden
Erfindung unternommen werden, um Schutz zu erreichen, indem Parameter
periodisch verändert
werden, wie hierin beschrieben.
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Schutz gegenüber Kupferleitungen kann leicht
erzielt werden. Unter Bezugnahme auf 3 sind
die Vorrichtungen 10 Schalter, die entweder elektronisch
oder mechanisch gesteuert werden, die in Zeitabständen von
1 Sekunde ein- und ausgeschaltet werden (z. B. 1 Sekunde eingeschaltet
und 1 Sekunde ausgeschaltet). Während
der eingeschalteten Intervalle wird dies einen gewissen Stromfluss
vorbei an den Punkten A und B in der Kupferleitung 12 bewirken,
um abwechselnd zum Erdpotential anstatt ganz durch die Leitung zu
fließen. Daher
wird der Stromfluss von A nach B (der ein elektromagnetisches Feld
in den Arbeits- und Wohnräumen der
Struktur erzeugt) moduliert (durch Reduktion des Stromes) in Intervallen
von nicht länger
als 1 Sekunde. Die Anzahl der benötigen Vorrichtungen wird von
der Komplexität
des Leitungsaufbaus abhängen.
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Schutz für elektrische Heizdecken wird
leicht erreicht. In 4 ist
die Vorrichtung 14 (die Schutzschaltung) ein Schalter,
der den elektrischen Strom durch die Decke 16 in Intervallen
von 1 Sekunde ein- und ausschaltet. Die Vorrichtung 14 muss
den Strom nicht vollständig
ausschalten. Er könnte
beispielsweise den Strom um 50% reduzieren und dann während 1
Sekunde den Strom auf den vollen Wert erhöhen. Die Vorrichtung 18 ist
der übliche
Thermostat, der mit elektrischen Heizdecken geliefert wird. Weder
das eingeschaltete noch das ausgeschaltete Intervall sollte größer als
3 Sekunden betragen, und vorzugsweise 1 Sekunde.
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Schädliche Wirkungen von Videoanzeigemonitoren
können
vermieden werden. In 5 ist
ein Videoanzeigemonitor 20 durch eine Quelle 22 für elektromagnetische
Felder geschützt.
BVDT und BPD sind
die magnetischen Felder des Videoanzeigemonitors (VDT – video
display terminal) und der Schutzvorrichtung (PD – protective device). Die mittlere
Amplitude von BPD an irgendeinem Punkt in
dem zu schützenden
Gebiet sollte größer als
50% der Amplitude des Feldes aufgrund des Videoanzeigemonitors sein.
Vorzugsweise sollte die mittlere Amplitude BPD wenigstens
zweimal so groß wie
die Amplitude von BVDT sein. Wenn das Schutzfeld
von PD in derselben Richtung wie das VDT-Feld verläuft ist
es am effektivsten. wenn das PD-Feld senkrecht zu dem VDT-Feld liegt,
muss es fünfmal
größer als
das VDT-Feld sein.
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6 ist
ein System wie in 5,
außer
dass hier die Schutzvorrichtung PD 24 eine Spule ist, die um den
Videoanzeigemonitor 20 angebracht ist.
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Die Schutzvorrichtung kann irgendeine
Vorrichtung sein, die ein zeitveränderlich moduliertes elektromagnetisches
Feld erzeugt. Wenn zum Beispiel eine Spule mit 10 Drahtwindungen
verwendet wird, kann sie entweder wie in 5 oder in 6 angebracht
werden. In 5 ist die
Spule an einer Oberfläche
nahe dem Videoanzeigemonitor platziert und so orientiert, dass ihr
Feld das Feld des Videoanzeigemonitors schneidet. In 6 ist die Spule um den äußeren Rand
der Vorderseite des Videoanzeigemonitors angebracht. Für einen typischen
Videoanzeigemonitor sollte die Spule quadratisch mit etwa 40 cm
Seitenlänge
sein. Der mittlere Strom in der Spule sollte so eingestellt werden,
dass das mittlere Feld verursacht durch die Spule vorne in der Mitte
des Monitors vorzugsweise etwa gleich dem Feld verursacht durch
den Videoanzeigemonitor an dem gleichen Punkt ist. Beispielsweise,
wenn das mittlere Feld an der Vorderseite des Monitors 10 μT beträgt, sollte durch
eine Spule mit 10 Drahtwindungen am Rand ein Strom mit 60 Hz kontinuierlicher
Welle von etwa 0,35 A hindurchfließen. Der Strom könnte alternativ
0,5 A für
1 Sekunde und dann 0,2 A für
1 Sekunde betragen.
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Es ist so zu verstehen, dass standardmäßige Fernsehgeräte (ein
Fall eines Videoanzeigemonitors) in der gleichen Weise wie Videoanzeigemonitore
oder "Computer" geschützt werden
können.
Oszilloskope können
in ähnlicher
Weise geschützt
werden.
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Es können auch große Gebiete
geschützt
werden. Unter Bezugnahme auf 7 sind 26 und 28 große Drahtspulen
(z. B. 7 Fuß hoch
und 7 Fuß breit),
die an oder nahe an gegenüberliegenden
Wänden
eines Raums oder an dem Boden und der Decke montiert sind. Die letztere
Konfiguration ist wirksamer als die erstere, wenn das umgebende
Feld in vertikaler Richtung verläuft.
Es wird angenommen, dass der Raum einem elektromagnetischen Feld
mit kontinuierlichen Wellen ausgesetzt ist, die für lebende
Systeme gefährlich
ist. Modulierte Ströme
(z. B. eingeschaltet und ausgeschaltet in 1-Sekunden-Intervallen)
fließen
durch die Spulen. Der Strom und die Modulation in der Spule 26 wird
in Phase mit dem Strom der Modulation in der Spule 28 gehalten.
Das Spulenpaar wirkt als Helmholtz-Spulen und führt dazu, dass das Feld in
dem geschützten
Bereich gleichmäßiger gehalten
wird, als wenn eine einzelne Spule verwendet würde. Die mittlere Amplitude
des Stroms in den Spulen sollte so sein, dass das durch die Spulen
erzeugte elektromagnetische Feld an jedem Punkt in der zu schützenden
Region wenigstens 50% des ehemaligen umgebenden Feldes und vorzugsweise fünf- bis
zehnmal so groß wie
das umgebende Feld ist.
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Eine einzelne Spule könnte anstelle
eines Spulenpaars verwendet werden. Je größer die Spule ist, desto besser
wird eine große
Spule eine gleichmäßige geschützte Region
als eine kleine liefern.
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Spezielle Matten, die Spulen enthalten,
können
in Haushalten, Labors oder in anderen von lebenden Systemen bewohnten Orten
verwendet werden, um einen allgemeinen Schutz zu bieten. Ein hoher
Prozentsatz der Zeit, die ein Mensch zu Hause verbringt, wird beispielsweise
schlafend auf einem Bett verbracht. Daher wäre es für diejenigen, die nahe an Elektrizitätsverteilungsleitungen
leben, nützlich,
eine Vorrichtung zu verwenden, die den Menschen in ein schützendes "Verwirrungsfeld" während der
Zeit versetzt, die er auf dem Bett liegt. Wie in 8 gezeigt kann dies geschehen, indem
eine Spule mit vielen Drahtwindungen 30 in eine Matte 32 eingebettet
wird und diese Matte entweder auf oder unter der Matratze 34 platziert
wird, aber nahe dem Kopf des Bettes, damit ein maximaler Schutz
der Vitalorgane erreicht wird. Der Draht sollte niedrigen Widerstand
haben, da er über
das ganze Jahr in Benutzung ist und sollte keine wesentliche Erwärmung des
Bettes oder der darauf Liegenden bewirken. Durch die Drahtspule
würde während allen
Jahreszeiten der modulierte Strom fließen. Das modulierte elektromagnetische
Feld wird die auf dem Bett Liegenden vor den umgebenden elektromagnetischen
Feldern in dem Raum schützen.
Für ein
Queen-Size-Bett
beispielsweise könnte eine
quadratische Drahtspule mit 10 Windungen mit etwa 60'' × 60'' und mit einem Strom von 0,14 A im Mittelpunkt
der Spule ein Feld in vertikaler Richtung von etwa 1 μT erzeugen.
Wenn das Bett mehr als 100 Fuß entfernt
von einer Elektrizitätsversorgungsleitung
ist, die sich 20 Fuß hoch
in der Luft befindet, würde
das umgebende magnetische Feld aufgrund der Versorgungsleitung auch
in vertikaler Richtung verlaufen. Daher ist eine optimale Ausrichtung
des Feldes der Spule und das der Versorgungsleitung gegeben. Um
ein Verwirrungsfeld zu erzeugen, sollte der Strom in der Spule von
etwa 0,03 A bis 0,07 A und zurück
wenigstens einmal in jeder Sekunde variieren, was ein Spulenfeld
im Mittelpunkt ergibt, das zwischen 0,5 und 0,2 μT fluktuiert. Angenommen, dass
das Feld der Versorgungsleitung 1 μT ist, würde das Gesamtfeld nahe dem
Mittelpunkt (wenn das Spulenfeld in Phase mit dem Versorgungsleitungsfeld
ist) sich von 1,2 μT
auf 1,5 μT
und zurück
jede Sekunde verän-Bern. Wenn die Felder
außer
Phase sind, variiert das resultierende Feld von 0,5 auf 0,75 μT jede Sekunde.
Jede dieser beiden Bedingungen würde
die darauf Liegenden vor der Einwirkung des Versorgungsleitungsfeldes
schützen.
Die oben erwähnte
Spule könnte
innerhalb einer elektrischen Heizdecke kombiniert werden, so dass
die Heizdecke einen doppelten Zweck des Erwärmens und des Schutzes dienen
würde.
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Solche Matten könnten auch zur Verwendung in
Stühlen,
oder plaziert auf Tischen oder Küchenflächen oder
wo auch immer Menschen oder Tiere erhebliche Zeit verbringen, angepasst
werden.