FR3095084A1 - Dispositif electromagnetique - Google Patents

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Abstract

Titre : Dispositif électromagnétique Dispositif électromagnétique (2) comportant : au moins un support (5) isolant, notamment diélectrique, dépourvu de structure pleine réflectrice vis-à-vis des ondes électromagnétiques radiofréquence (RF), et une structure conductrice comportant au moins un couple (10) de pistes conductrices métalliques (10a, 10b), de potentiel flottant, les pistes d’un même couple étant sous forme des spirales concentriques, notamment des spirales équilatères ou aplaties en forme d’ellipse, les spirales étant de dimensions égales ou proches et disposées de façon à s'auto-influencer mutuellement par induction, les spirales étant de préférences de matériaux identiques. Figure pour l’abrégé : Fig. 1a

Description

DISPOSITIF ELECTROMAGNETIQUE
La présente invention concerne les dispositifs électromagnétiques.
La présente invention porte sur des unités électromagnétiques de base qui, combinées de différentes façons, conduisent à un ensemble de dispositifs électromagnétiques passifs sensibles au rayonnement électromagnétique radiofréquence ambiant sur au moins une plage de fréquences, afin d’aider l'utilisateur à lutter contre certains effets, notamment physiologiques et/ou biologiques, d’un tel rayonnement.
Du fait de l’utilisation croissante et massive d’appareils électroniques connectés, l’environnement est de plus en plus riche en rayonnements électromagnétiques radiofréquences susceptibles d’entraîner différents effets physiologiques, par exemple au niveau cérébral ou neuromusculaire.
Les dispositifs autonomes sous forme de patchs, fabriqués à partir de structures de base (UFIM) et pouvant être collés sur des objets connectés personnels ou simplement portés sur soi, permettent à l’utilisateur de lutter contre d’éventuels effets physiologiques et/ou biologiques imputables à cet environnement.
Il est connu des demandes de brevet GB 2 381 952 et US 2003/0011530 des antennes pour appareil à main connecté se présentant respectivement sous la forme de film plastique portant un fil conducteur électriquement relié à l’appareil et de patch à coller sur l’appareil présentant un fil conducteur couplé par induction électromagnétique à ce dernier. De tels dispositifs viennent se substituer à l’antenne pour réduire les dangers potentiels des antennes multidirectionnelles en orientant les radiations pour les éloigner de la tête de l’utilisateur. Ils ne permettent pas de se prémunir contre les émissions radiofréquences dans une gamme de fréquences donnée.
Il est aussi connu du brevet US 5.214.432 des spirales enroulées dans le même sens et associées sous forme de systèmes multicouches d’antennes obturées, sur une face, par un disque réflecteur métallique plein en vue de constituer un "matériau obturateur" absorbant les ondes radar reçues sans les réémettre, protégeant ainsi les serveurs de ces radars d’une irradiation RF potentiellement nocive. Ces systèmes sont destinés à faire écran au rayonnement incident en l’absorbant.
De même, il est connu de la demande de brevet US 2015/0138 009 A1 des structures multicouches organisées de façon méta-matérielle en vue d’absorber les RF en larges bandes de fréquences entre 4,2 GHz et 20 GHz. Les structures sont rendues méta-matérielles grâce à une organisation en cercles concentriques comportant des circuits refermés sur eux-mêmes ou portions de cercles comportant des circuits discontinus concentriques de formes et tailles différentes lorsque sur des couches différentes.
Il est de plus connu de la demande de brevet FR 2 980 045 des antennes reliées électriquement entre elles au niveau de leurs extrémités par deux éléments de connexion inter-antennes distincts.
Il est en outre connu du modèle d’utilité DE 20 2007 017 628 l’utilisation de spirales juxtaposées sur une seule et même face de support et indépendantes les unes des autres, donc dans l’impossibilité de s’influencer mutuellement en totale réciprocité.
Enfin, il est connu des demandes FR 2 945 155 et WO 2007/004035 un système de protection individuelle contre les pollutions électromagnétiques émises par les téléphones portables dans une large gamme de fréquences, comportant deux antennes passives de large spectre fréquentiel, identiques et isolées entre elles, organisées sous forme de surfaces métalliques appliquées sur une seule face du support et opposées par un côté sur environ la moitié de leur pourtour. Ces antennes ne sont pas en mesure de s'influencer en pleine complémentarité. En effet, seules les frontières des portions de surfaces en regard l'une de l'autre sont susceptibles de s'influencer mutuellement, ce qui représente une infime partie des pièces conductrices.
Il existe donc un besoin de disposer de dispositifs permettant de cibler certaines fréquences prédéterminées mais réparties sur une large bande, et ayant une portée suffisamment élevée pour soutenir efficacement l’utilisateur dans sa lutte contre d'éventuels effets physiologiques et/ou biologiques imputables à ces fréquences, mais sans pour autant perturber significativement les performances des appareils émettant de tels rayonnements, en interrompant par exemple les communications radiofréquences entre eux.
Selon un premier aspect, l’invention a pour objectif un dispositif électromagnétique comportant :
- au moins un support isolant, notamment diélectrique, en particulier dépourvu de structure réflectrice pleine, et
- une structure conductrice disposée sur le support, comportant au moins un couple de pistes conductrices métalliques, de potentiel flottant, les pistes d’un même couple étant sous forme de spirales concentriques, notamment de spirales équilatères ou aplaties en forme d’ellipse, les spirales étant de dimensions égales ou proches et disposées de façon à s'auto-influencer mutuellement par induction, les spirales étant de préférence de matériaux identiques.
Un couple selon l’invention forme une unité électromagnétique de base, mono fréquentielle, aussi appelée unité fonctionnelle d’influence mutuelle (UFIM).
L’invention permet aux pistes conductrices d’un même couple de s’influencer mutuellement en totale réciprocité.
Dans la présente demande, le terme « UFIM » est également utilisé pour désigner un couple de pistes conductrices. Le terme « UFIM » est également utilisé pour désigner l’ensemble formé d’un couple de pistes conductrices et le support sur lequel les pistes conductrices sont disposées.
Chaque piste conductrice est notamment continue et ouverte, c’est-à-dire non refermée sur elle-même. De préférence, les pistes ne sont pas en forme d’arcs de cercles.
Les pistes conductrices selon l’invention sont non reliées entre elles, c’est-à-dire que les seules possibilités d’interaction entre les spirales ne sont pas par contact mais par influence inductive, notamment au travers du ou des supports diélectriques. Cela permet de générer, sous l’effet de l’EEM-RF (environnement électromagnétique radiofréquence) ambiant, une réponse électromagnétique dont la composante majoritaire en champ proche est de nature magnétique Par champ proche, il faut comprendre une distance inférieure ou égale à λ/2π, λ étant la longueur d’onde réémise, par exemple 2 cm environ pour le WIFI (2,4 GHz), un peu plus de 5 cm pour le GSM à 900 MHz.
Le dispositif peut être sous forme d’un patch.
Un ou plusieurs de ces dispositif/s électromagnétique/s peuvent former des patchs à coller sur un appareil connecté ou à porter sur soi.
Chaque UFIM forme une unité de base qui résonne à une fréquence en accord avec ses dimensions. Elle est constituée de deux et seulement deux spirales conductrices concentriques, identiques mais indépendantes, positionnées dans une configuration géométrique permettant de maximiser leur influence mutuelle au travers d’un même support diélectrique plan, circulaire ou elliptique, sans superposition d’aucun autre disque plein et réflecteur pour les ondes électromagnétiques RF, métallique par exemple.
Les spirales conductrices sont de potentiel flottant et, selon la fréquence à laquelle elles sont accordées de par leurs dimensions et la nature de leur support, s’autoalimentent passivement à partir d’un environnement riche en radiofréquences, en particulier l’EEM-RF ambiant. L’auto-alimentation des spirales conductrices peut s’effectuer quel que soit l’éloignement des sources émettant ces RF et sans faire écran au rayonnement incident. L'optimisation de l'influence mutuelle permet alors à chaque UFIM de réémettre, à la même fréquence que celle perçue ou à celle de ses harmoniques, des rayonnements électromagnétiques sortant dont la composante détectable en champ proche dans la zone de champ réactif pour les fréquences concernées est majoritairement magnétique.
Le dispositif électromagnétique fonctionne donc en mode alimentation RF passive selon accord fréquentiel et permet la génération d’un champ magnétique quasi-pur en champ proche.
Les variantes d’accords en fréquence peuvent être obtenues, à partir du même montage de base, par modification des dimensions des spirales, par exemple le rayon d’origine, la longueur en particulier, en relation avec les propriétés électromagnétiques du support, perméabilité magnétique en particulier. C'est alors la combinaison de plusieurs UFIM résonant à des fréquences différentes qui permet de disposer de systèmes large-bande. Les dispositifs issus de ces systèmes large-bande ou de différentes combinaisons d'entre eux permettent alors d'agir à relativement "grande portée" en stimulant, chez leur utilisateur, des mécanismes permettant de se prémunir contre certains effets biologiques des émissions radiofréquences dans la gamme des fréquences concernées.
De préférence, le ou les supports sont plats, chacun ayant deux faces opposées.
Le dispositif peut comporter un couple de pistes disposées respectivement sur les faces opposées d’un support, les deux pistes étant identiques et spiralées dans le même sens lorsque vues par transparence mais de sens opposés lorsque vues chacune de sa face respective, les deux pistes étant de préférence complètement superposées.
Dans une variante, le dispositif comporte un couple de pistes dont les deux pistes sont disposées sur une même face d’un support, ayant une origine décalée de 180° et étant imbriquées l'une dans l'autre, notamment en parfaite complémentarité.
Le dispositif peut comporter au moins deux couples de pistes dont les deux pistes de chacun sont disposées respectivement sur les faces opposées d’un support, étant identiques et spiralées dans le même sens lorsque vues par transparence mais de sens opposés lorsque vues chacune de leur face respective, les deux pistes d’un même couple étant de préférence complètement superposées.
Le dispositif peut comporter au moins deux couples de pistes dont les deux pistes de chacun sont disposées sur une même face d’un support, les deux pistes d’un même couple étant concentriques et spiralées dans le même sens.
De préférence, les pistes des différents couples sont concentriques ou juxtaposées et ont des dimensions différentes.
Les pistes d’au moins un couple peuvent être spiralées dans le même sens ou dans un sens opposé de celui des pistes d’au moins un autre couple.
De préférence, les dimensions des pistes desdits couples sont adaptées à une fréquence de résonance fondamentale théorique comprise entre 1 MHz et 50 GHz, de préférence entre 0,8 GHz et 3 GHz.
De préférence, les longueurs des pistes sont comprises entre 25 mm et 10000 mm, de préférence entre 30 mm et 2000 mm, leur largeur étant de préférence sensiblement constante sur toute leur longueur et notamment comprise entre 0,4 mm et 1,5 mm, de préférence 1 mm.
La structure conductrice est de préférence imprimée ou gravée sur le ou les supports.
La structure conductrice est de préférence en cuivre. Dans une variante, la structure conductrice est en or, argent ou platine.
Le ou les supports peuvent être en polymère diélectrique, notamment en polyester polycarbonaté de type Lexan®, PEN (Polyéthylène naphtalate), PET (Polytéréphtalate d'éthylène), PI (Polyimide de type Kapton®), résine époxy ou PVC (polychlorure de vinyle) et avec de préférence une permittivité relative comprise entre 1 et 10, mieux entre 2 et 5.
Le dispositif peut comporter un seul support.
En variante, le dispositif comporte au moins deux couples de pistes disposés sur la ou les faces d’au moins deux supports différents, les couples étant notamment tous séparés par au moins un support.
De préférence, le dispositif électromagnétique est plat, de préférence de contour circulaire ou elliptique.
Le dispositif électromagnétique peut comporter une structure protectrice sur au moins un côté, de préférence sur chacun de ses côtés. Au moins l’une des structures protectrices, par exemple chaque structure protectrice, peut comporter un adhésif, notamment un adhésif double-face, de préférence un adhésif acrylique.
Le dispositif électromagnétique est par exemple sous la forme d’un patch à coller sur un appareil connecté ou à porter sur soi.
L’invention a encore pour objectif un procédé pour compenser des effets biologiques liés à la présence de rayonnements électromagnétiques radiofréquences, dans lequel on dispose sur un appareil connecté ou sur un vêtement ou accessoire porté ou à proximité d’une personne un dispositif selon l’invention.
L’invention a aussi pour objectif un dispositif électromagnétique comportant :
- un support, de préférence plat ayant deux faces opposées, de contour circulaire ou elliptique, en un matériau isolant, notamment en un matériau diélectrique de permittivité relative comprise entre 1 et 10 ;
- une structure conductrice métallique, notamment en cuivre, comportant un couple de spirales conductrices filaires concentriques, de potentiel flottant, les spirales s’étendant toutes sur une même face du support ou sur les deux faces opposées du support, les spirales formant des pistes métalliques présentent une largeur sensiblement constante sur toute leur longueur, notamment comprise entre 0,4 mm et 3 mm, de préférence 1 mm.
Les spirales d’un même couple sont de préférence accouplées de façon indissociable, c’est-à-dire ne sont pas configurées pour être utilisées l’une indépendamment de l’autre.
Les spirales peuvent être disposées en regard et opposées de part et d’autre du support ou entrelacées sur la même face du support pour une mise en correspondance optimale des conducteurs.
De préférence, les spirales ne sont pas obturées, sur aucune face, par une quelconque surface pleine, réflectrice pour les RF, métallique ou autre.
Les spirales peuvent être équilatères, voire logarithmiques, circulaires ou aplaties selon une direction donnée.
Les spirales ont de préférence une structure continue, notamment non fractionnée en arcs de spirale contigus non jointifs.
De préférence, les spirales sont ouvertes à leurs deux extrémités, c’est-à-dire non refermées sur elles-mêmes.
Les spirales peuvent être toutes deux enroulées dans le même sens.
Les spirales ont de préférence un rayon initial nul ou non nul, de préférence non nul.
Les spirales sont de préférence de même longueur totale, comprise entre 25 mm et 10 000 mm, de préférence entre 30 mm et 2000 mm.
De préférence, les spirales résonnent, selon les différentes combinaisons possibles entre tailles des spires et matériau diélectrique support, à une fréquence de résonance fondamentale théorique attendue comprise entre 500 MHz et 70 GHz, de préférence entre 0,8 GHz et 3 GHz.
Les spirales et le support peuvent former un circuit imprimé souple.
Le respect de la mise en correspondance des pistes conductrices de l’UFIM permet d'assurer l’induction d’une influence mutuelle maximale entre les spires, afin d’obtenir une réémission radiofréquence large bande de composantes majoritairement magnétiques en champ proche et à aider un organisme vivant à compenser l'éventuel impact biologique des radiofréquences présentes dans l'environnement.
L’invention a encore pour objet une entité élémentaire de type Sp-UFIM pour un dispositif électromagnétique, comportant :
- un support, de préférence plat ayant deux faces opposées, de contour circulaire ou elliptique, en un matériau isolant, notamment en un matériau diélectrique de permittivité relative comprise entre 1 et 10 ;
- une structure conductrice métallique, notamment en cuivre, comportant une spirale conductrice filaire sur chaque face du support, les spirales étant concentriques, les spirales formant des pistes métalliques présentent une largeurlsensiblement constante sur toute leur longueur, notamment comprise entre 0,4 mm et 3 mm, de préférence 1 mm, les spirales étant disposées en regard l’une de l’autre de part et d’autre du support et enroulées dans le même sens lorsque vues par transparence ou en sens inverse lorsque vue chacune du côté de sa propre face, les spirales étant de préférence complètement superposées.
Les deux spirales ont notamment un même rayon initial.
Les deux spirales sont de préférence identiques en termes de caractéristiques et propriétés physiques telles que leur constitution, leurs dimensions, leur forme, leur fréquence de résonance.
Les deux spirales sont de préférence circulaires ou elliptiques.
L’invention a encore pour objet une entité élémentaire de type Ga-UFIM pour un dispositif électromagnétique, comportant :
- un support, de préférence plat ayant des faces opposées, de contour circulaire ou elliptique, en un matériau isolant, notamment en un matériau diélectrique de permittivité relative comprise entre 1 et 10 ;
- une structure conductrice métallique, notamment en cuivre, comportant deux spirales conductrices filaires sur une même face du support, les spirales étant concentriques, les spirales formant des pistes métalliques présentent une largeurlsensiblement constante sur toute leur longueur, notamment comprise entre 0,4 mm et 3 mm, de préférence 1 mm, les deux spirales étant disposées sur la même face du support et enroulées dans le même sens, séparées d'une distance constante.
Les deux spirales ont notamment un même rayon initial.
Les deux spirales sont de préférence identiques en termes de caractéristiques et propriétés physiques telles que leur constitution, leurs dimensions, leur forme, leur fréquence de résonance.
L’invention a encore pour objet un dispositif électromagnétique comportant une combinaison de plusieurs entités élémentaires de type Sp-UFIM et/ou Ga-UFIM, les spirales des différentes entités étant concentriques ou juxtaposées et de tailles et de structures différentes pour résonner à des fréquences différentes.
Le dispositif peut comporter sur un même support diélectrique ou sur plusieurs supports superposés, plusieurs entités élémentaires concentriques.
Les spirales peuvent être disposées sur une seule et même face d’un support ou sur les deux faces opposées d’un support. Par exemple, l’ensemble peut comporter deux entités élémentaires de type Ga-UFIM disposées en miroir sur l’une et l’autre face du support.
Les spirales des différentes entités peuvent avoir des caractéristiques différentes, par exemples des rayons initiaux, des longueurs, des épaisseurs, des nombres de tours, et des fréquences de résonance différentes.
Les spirales des différentes entités peuvent tourner dans le même sens ou en sens opposé.
Les spirales des différentes entités peuvent être déphasée à l’origine, par exemple d'un angle de 0° ou 180°.
La combinaison des différentes entités forme des systèmes mono- ou multicouches d’antennes qui sont sensibles aux RF de l’EEM-RF ambiant en large bande de fréquences, entre 1 MHz et 70 GHz, de préférence entre 0,5 GHz et 3 GHz, mieux entre 900 MHz et 2,5 GHz.
Les systèmes mono- ou multicouches d’antennes peuvent être recouverts d’une structure protectrice en matériau polymère diélectrique souple sur chacun de leurs côtés, chaque structure protectrice comportant, de préférence, un adhésif, notamment un adhésif double-face, de préférence un adhésif acrylique. Le dispositif peut être sous forme d’un patch, par exemple à coller ou à fixer par d’autres moyens adaptés sur un appareil connecté.
Dans une variante, les systèmes mono- ou multicouches d’antennes peuvent être recouverts de plaques protectrices en matériau polymère diélectrique rigides formant patch à porter sur soi.
De préférence, le dispositif est non obturé, sur aucune des faces, par une quelconque fraction de surface réflectrice pleine, métallique ou autre, qui pourrait interdire toute réémission.
Selon un aspect, l’invention a pour objectif l’utilisation d’un dispositif selon l’invention pour aider à l’utilisateur de compenser certains effets biologiques liés à la présence de rayonnements électromagnétiques radiofréquences.
Le dispositif selon l’invention permet la réémission large bande de certaines fréquences, inférieures ou égales à celles captées, sous forme de rayonnement électromagnétique dont les composantes magnétiques sont majoritaires en champ proche.
L’invention a encore pour objet l’utilisation d’un dispositif électromagnétique selon l’invention, et un procédé pour aider son utilisateur à compenser, dans la gamme de fréquences concernée, l'impact biologique des émissions radiofréquences de l'environnement. L’utilisation d’un dispositif selon l’invention permet d’agir à plus ou moins "grande portée" selon la fréquence réémise.
Entité élémentaire UFIM
Une entité élémentaire UFIM comporte un support diélectrique et une structure conductrice comportant un couple selon l’invention formé de deux pistes conductrices indépendantes l’une de l’autre et non reliées entre elles, organisées en circuits ouverts mais en parfaite complémentarité deux à deux.
Ces entités élémentaires peuvent être de deux types, les Sp-UFIM et les Ga-UFIM et accordées sur différentes fréquences, choisies en fonction du propos recherché et du contexte. Ces entités ne sont pas destinées à stopper les ondes électromagnétiques, en particulier les RF, en les absorbant, contrairement à US5 214 432, mais à réémettre les mêmes fréquences que celles perçues et certains harmoniques correspondant mais sous forme de composantes magnétiques majoritaires en champ proche.
La structure conductrice d'une UFIM
De préférence, la structure conductrice impliquée dans chaque UFIM est imprimée ou gravée sur son support. Ceci permet un encombrement particulièrement réduit en épaisseur du dispositif et autorise la fabrication des UFIM à partir de circuits imprimés simple ou double face.
La structure conductrice comporte un matériau conducteur, de préférence métallique, notamment en cuivre mais éventuellement en or, argent ou platine, voire en carbone sous quelque forme conductrice. De préférence, les deux pistes conductrices d'une même UFIM comportent le même conducteur.
La structure conductrice peut présenter une épaisseur comprise entre 10 μm et 200 μm, mieux entre 20 μm et 100 μm, encore mieux entre 25 μm et 50 μm, généralement 35 μm.
Les pistes conductrices d'une UFIM
La structure conductrice d'une même UFIM est formée de deux, et seulement deux pistes conductrices, de préférence métalliques, en forme de spirales circulaires ou elliptiques. De préférence les structures conductrices sont filaires et non surfaciques.
Les pistes conductrices d’un même couple sont en particulier indissociables et concentriques, parfaitement identiques en termes de formes, tailles et matériaux, de façon à résonner aux mêmes fréquences.
La structure conductrice est de préférence continue de son origine à son extrémité et non fractionnée en arcs de spirale contigus non jointifs. Les spirales sont en outre "montées en circuit ouvert" à leurs deux extrémités, i.e. non refermées sur elles-mêmes, et elles ne sont jamais court-circuitées.
La forme en spirale permet au dispositif de présenter un maximum de sensibilité à certaines fréquences, sus et sous-harmoniques d’une fréquence de résonance fondamentale théorique à laquelle l'UFIM est accordé de par la longueur de ses pistes et la nature du support.
Les deux pistes spiralées, bien que montées sur le même support en parfaite correspondance, sont matériellement indépendantes l’une de l’autre, c’est-à-dire non reliées entre elles.
La mise en correspondance de ces deux pistes conductrices, totalement identiques, permet d'assurer l’induction d’une influence mutuelle maximale entre les spires, afin d’obtenir une réémission RF large bande de composantes majoritairement magnétiques en champ proche.
Les pistes d’un même couple peuvent être organisées selon une configuration simple face formant une UFIM appelée Ga-UFIM : deux spirales conductrices sont totalement identiques en termes de matériau et dimensions, positionnées sur une seule et même face d’un support diélectrique; ces spirales étant jumelées et indissociables, symétriques par rapport à leur centre de courbure commun, enroulées dans le même sens, entrelacées et séparées d'une distance constante ; imbriquées l’une dans l’autre.
Dans une variante, les pistes d’un même couple sont organisées selon une configuration double face formant une UFIM appelée Sp-UFIM : deux spirales conductrices concentriques et identiques en termes de composition et dimensions, chacune disposée sur une face différente du support et montées en miroir, les spirales étant enroulées dans le même sens lorsque vues par transparence mais en sens contraire lorsque observées de la face qui les supporte; les spirales étant jumelées, notamment identiques en terme de dimension et forme,et indissociables, superposées en regard l’une de l’autre de part et d’autre dudit support.
Chaque piste métallique peut être sous forme de spirale équilatère ou aplatie en forme d’ellipse selon une direction donnée. Par "spirale équilatère", on comprend une spirale d’équation polaire classique r = aθ, r étant le rayon à l’angle θ et a une constante. Cependant, afin que les spirales puissent démarrer d'un rayon (d'origine) ronon nul, positif ou négatif, l'invention utilise l'équation équivalente r(θ) = ro+ pθ/2π, où p est le pas de la spire. L’intérêt réside dans le fait qu’il est ainsi possible, à l’aide de rodifférents, de disposer de plusieurs spirales de même longueur sur le même support, donc de même fréquence de résonance.
En variante, chaque piste métallique peut être en forme de spirale équilatère aplatie selon une direction de façon à s'approcher d'une ellipse.
Toute unité de base UFIM Ga ou Sp présente un maximum de sensibilité aux radiofréquences (RF) auxquelles elle est accordée, en ondes entières ou sus- et sous-harmoniques.
Elle est en effet capable d’absorber certaines ondes RF et de les réémettre, en totalité ou partiellement. C’est cette interaction passive des spires de l'UFIM avec EEM-RF qui génère un champ magnétique dont l'effet est d'aider un organisme à compenser l'impact biologique des RF de l'environnement. C'est ainsi que chaque piste métallique présente une fréquence de résonance fondamentale théorique qui est calculée par l’équation suivante : [Math 1] oùε rest la permittivité relative du support,cla célérité de la lumière etLla longueur de la piste métallique. Elle est accordée plus ou moins avec les ondes de fréquences harmoniques de la fréquence de résonnance fondamentale théorique, c’est-à-dire de fréquence [Math 2] .
Chaque piste métallique peut avoir une fréquence de résonance fondamentale théorique comprise entre 1 MHz et 60 GHz, de préférence entre 10 MHz et 10 GHz, mieux entre 0,8 GHz et 5 GHz. Une combinaison adéquate de plusieurs UFIM accordées à des fréquences différentes pourra donc, selon ses caractéristiques, aider le sujet porteur à lutter contre certains effets biologiques des radiofréquences émises par le Bluetooth, le Wifi, les GPS et les GSM, par la radio-télévision, les fours à micro-onde et appareil connecté en général.
Afin d'accorder chaque piste métallique sur certaines fréquences de l'EEM-RF, la fréquence de résonance fondamentale théorique de chaque unité UFIM étant notamment fonction de la longueur de ses pistes métalliques, la longueur d'une piste est par exemple comprise entre 25 mm et 10000 mm, de préférence entre 50 mm et 2000 mm. Plus la piste métallique est longue, plus la fréquence de résonance fondamentale théorique est faible. Une telle plage de longueurs permet ainsi une grande sélectivité quant à la taille du dispositif et à l’usage envisagé par la fréquence de résonance fondamentale recherchée.
La piste métallique peut présenter moins de 50 révolutions, de préférence moins de 25 révolutions, de préférence entre 2 et 20 révolutions. Elle peut présenter une largeur sensiblement constante sur toute sa longueur, notamment comprise entre 0,5 mm et 2 mm. La portée du dispositif est notamment fonction de la largeur de la piste métallique : plus elle est large et plus la portée est faible.
La distance entre deux révolutions consécutives peut être constante et notamment comprise entre 0,4 mm et 2 mm.
Le support d'une entité élémentaire UFIM
Le support est en forme de disque circulaire ou elliptique plein, de préférence en un matériau isolant, notamment en un matériau diélectrique, par exemple en polymère diélectrique, notamment en polyester polycarbonaté de type Lexan®, PEN (polyéthylène naphtalate), PET (polytéréphtalate d'éthylène ou polyethylene terephthalate des anglo-saxons), PI (polyimide de type Kapton®), résine époxy (PCB, FR4, …) ou PVC (polychlorure de vinyle).
La permittivité relative du support peut être comprise entre 1 et 10, mieux entre 2 et 5. La fréquence de résonance fondamentale théorique est notamment fonction de la permittivité relative du support. La fréquence de résonance fondamentale théorique est plus grande lorsque la permittivité relative du support est plus faible.
De préférence, le support et la structure conductrice forment un circuit imprimé. Le support peut porter une structure conductrice sur chacune de ses faces, tel que dans le cas des entités élémentaires Sp-UFIM, obligatoirement double-face; le support et la structure conductrice forment alors un circuit imprimé double face. Dans une variante, le support peut ne porter de structures conductrices que sur une seule de ses faces; c'est le cas des entités élémentaires Ga-UFIM, obligatoirement simple-face; le support et la structure conductrice forment alors un circuit imprimé simple face.
Quelle que soit la configuration, la génération passive d’une composante magnétique majoritaire en champ proche, conséquence de la parité des parties conductrices, est conditionnée par la qualité de leur mise "en regard".
Le support est de préférence configuré tel qu’aucun disque métallique réflecteur plein, susceptible d’interrompre les RF en réception c’est-à-dire, alimentation passive ou en (ré) émission, ne se superpose à l’ensemble. Ainsi, les disques surajoutés à des fins de finition, par exemple protection, logos, etc. ne sont ni conducteurs ni réflecteurs pour les radiofréquences, notamment ni métalliques ni métallisés, mais sont au contraire choisis de façon à participer aux propriétés diélectriques de la structure.
Combinaison d'UFIMs formant patchs
Un dispositif électromagnétique comportant des systèmes mono- ou multicouches d’antennes peut être formé par combinaison d’entités élémentaires UFIM. Le dispositif peut être sous forme des patchs mono- ou multicouches.
Le dispositif peut être sensible aux RF de l’EEM-RF ambiant en large bande de fréquences, entre 1 MHz et 70 GHz, de préférence entre 0,5 GHz et 3 GHz, mieux entre 900 MHz et 2,5 GHz.
Le dispositif peut être recouvert d’une structure protectrice en matériau polymère diélectrique souple sur chacun de ses côtés, chaque structure protectrice comportant, de préférence, un adhésif, notamment un adhésif double-face, de préférence un adhésif acrylique, le tout formant patch à coller ou non sur un appareil connecté.
En variante, le dispositif peut être recouvert de plaques protectrices en matériau polymère diélectrique rigides formant patch à porter sur soi.
De préférence, le dispositif est non obturé, sur aucune des faces, par au moins une fraction de surface réflectrice pleine, métallique ou autre, qui pourrait interdire toute réémission.
Patchs monocouche s
Un patch monocouche peut comporter une combinaison, sur un même support isolant unique, de plusieurs unités UFIM de caractéristiques différentes, par exemple en termes de type, i.e. Ga ou Sp et dimensions.
Les structures conductrices de la pluralité d’unités UFIM peuvent être concentriques ou juxtaposées. Par exemple, le patch comporte, sur les deux faces du support isolant, au moins deux pistes métalliques en spirales, de rayon d'origine rodifférent, tournant dans le même sens ou en sens opposé.
Une combinaison courante comporte deux Ga-UFIM dont les structures conductrices sont parfaitement identiques mais montées chacune sur une face différente d'un support commun, de façon à ce que les couples de spirales soient concentriques et en miroir, formant ainsi un patch Ga Double faces. Cela permet d’être plus efficace sur la fréquence à laquelle sont accordées les Ga-UFIM.
De préférence, les pistes métalliques de deux UFIM différentes ont soit des fréquences de résonance fondamentale théorique différentes donc notamment des longueurs différentes, soit des rayons à l'origine (ro) différents mais même longueur donc même fréquence de résonance. Ceci permet de couvrir de façon plus efficace une même plage de fréquences, en fondamental ou harmoniques, ou une plage plus large qu’avec une seule piste métallique par face.
En outre, deux pistes métalliques adjacentes sur une même face peuvent être positionnées de telle sorte que les origines des spirales soient déphasées ou non d'un angle ∅variable quelconque, mieux de 0°ou 180°.
Patchs multicouches
Le dispositif électromagnétique peut comporter une pluralité de supports, par exemple empilés l’un sur l’autre, et une pluralité de structures conductrices.
Au moins l’un des supports peut comporter un matériau différent des autres supports.
Un patch multicouche peut comporter plusieurs combinaisons d'UFIM, par exemple :
- deux ou plusieurs Ga-UFIM différentes, mono-faces et concentriques, c’est-à-dire montées de façon concentrique sur la même face d'un même support ou de supports différents, constituant un patch multicouche simple face. Par la même face de supports différents, il faut comprendre les faces orientées dans un même sens suivant une direction perpendiculaire à l’empilement des supports ;
- deux ou plusieurs Ga-UFIM différentes, mono-faces et juxtaposées donc montée de façon non concentriques entre elles sur la même face d'un même support ou de supports différents, constituant un patch multicouche simple face ;
- deux ou plusieurs Ga-UFIM, identiques deux à deux mais tous concentriques dont deux Ga-UFIM identiques sont montées sur les faces opposées d'un même support ou de supports différents, constituant un patch multicouche double face présentant de meilleures performances qu'un patch multicouche simple face. Par les faces opposées de supports différents, il faut comprendre les faces orientées dans les sens opposés suivant une direction perpendiculaire à l’empilement des supports ;
- deux ou plusieurs Ga-UFIM tous identiques et concentriques deux à deux dont les Ga-UFIM non concentriques sont juxtaposées et deux Ga-UFIM concentriques sont montés sur les faces opposées d’un même support ou de supports différents, constituant un patch multicouche double face ;
- deux ou plusieurs Sp-UFIM différentes combinées de façon concentrique sur un même support ou sur des supports différents, constituant un patch multicouche double ;
- deux ou plusieurs Sp-UFIM différentes combinées de façon non concentriques mais juxtaposées sur un même support ou sur des supports différents, constituant un patch multicouche double face.
Patch d'UFIM en tant que dispositif
Le dispositif électromagnétique est, de préférence, plat. Ceci permet notamment de pouvoir le coller sur un appareil connecté sans gêner l’utilisateur de ce dernier.
L’épaisseur du dispositif électromagnétique est, de préférence, inférieure ou égale à 2 mm, mieux inférieure ou égale à 1 mm.
Le dispositif électromagnétique est, de préférence, de contour circulaire, voire elliptique.
Le dispositif électromagnétique peut avoir une plus grande dimension inférieure ou égale à 200 mm, mieux inférieure ou égale à 150 mm, encore mieux comprise entre 4 mm et 120 mm.
Le dispositif comporte, de préférence, une structure protectrice sur chacun de ses côtés. Chaque structure protectrice peut comporter un adhésif, notamment un adhésif acrylique double-face. Au moins l’une des structures protectrices peut comporter une couche isolante d’un matériau polymère opaque et isolant électriquement, notamment un adhésif acrylique auto-extensible ou non, et recouverte d’une couche extérieure en polycarbonate, notamment en Lexan®, Makrolon® ou polyimide souple de type Dupont Kapton®.
Au moins l’une des couches protectrices peut présenter des impressions.
L’une des structures protectrices peut être une couche adhésive permettant de fixer le dispositif sur un appareil connecté. Le dispositif électromagnétique peut être sous la forme d’un patch à coller ou non sur un appareil connecté. L’adhésif peut être un adhésif sensible à la pression, permettant de décoller et de recoller le dispositif plusieurs fois.
L’appareil connecté peut être une carte SIM, un téléphone portable, un boitier Wifi, un GPS connecté, une télévision, un four à micro-ondes, ...
En variante, le dispositif électromagnétique est dissocié de tout appareil électronique.
Le dispositif électromagnétique peut être souple ou rigide selon l’utilisation à laquelle il est destiné, notamment souple lorsqu’il est destiné à être fixé sur un appareil connecté et rigide lorsqu’il est destiné à être porté sur soi, notamment dans une poche ou en pendentif contre le torse.
Un ou plusieurs de ces dispositif/s électromagnétique/s servent à former des patchs à coller sur un appareil connecté ou à porter sur soi.
L’invention a également pour objet un procédé qui, au contraire d'interrompre le rayonnement incident, privilégie la réémission large bande de certaines fréquences, inférieures ou égales à celles captées, sous forme de rayonnement électromagnétique dont les composantes magnétiques sont majoritaires en champ proche. En ce sens, un dispositif électromagnétique tel que défini ci-dessus, qui agit à plus ou moins "grande portée" selon la fréquence réémise, constitue un procédé qui permet à son utilisateur de se prémunir, dans la gamme des fréquences concernée, contre certains effets biologiques des émissions radiofréquences.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de réalisation non limitatifs de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
Fig 1a représente un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire simple selon l’invention ;
Fig 1b représente, en vue de dessous, le dispositif électromagnétique selon la figure 1a ;
Fig 2a représente un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire combinée selon l’invention ;
Fig 2b représente un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire combinée selon l’invention ;
Fig 3 représente un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire combinée selon l’invention ;
Fig 4 est une vue en coupe d’une variante de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire ou elliptique simple selon l’invention ;
Fig 5 est une vue en coupe d’une variante de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire ou elliptique combinée selon l’invention ;
Fig 6 est une vue en coupe d’une variante de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire ou elliptique combinée selon l’invention ;
Fig 7a représente, en vue de dessus, un dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire ou elliptique simple selon l’invention ;
Fig 7b représente, en vue de dessous, un dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM circulaire ou elliptique simple selon l’invention ;
Fig 8a représente, en vue de dessus, un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Sp-UFIM circulaire combinée selon l’invention ;
Fig 8b représente une vue élargie de la zone A du dispositif électromagnétique selon la figure 8a ;
Fig 9a représente, en vue de dessus, un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Sp-UFIM circulaire combinée selon l’invention ;
Fig 9b représente une vue élargie de la zone A du dispositif électromagnétique selon la figure 9a ;
Fig 10a représente un exemple de dispositif électromagnétique formé de deux unités Sp-UFIM circulaires combinées selon l’invention ;
Fig 10b représente les caractéristiques dimensionnelles du dispositif électromagnétique selon la Fig 10a ;
Fig 11 est une vue en coupe d’une variante d’un dispositif électromagnétique formant unité Sp-UFIM circulaire ou elliptique simple selon l’invention ;
Fig 12 est une vue en coupe d’une variante d’un dispositif électromagnétique formant unité Sp-UFIM circulaire ou elliptique combinée selon l’invention ;
Fig 13 représente, en vue de dessus, un exemple de dispositif électromagnétique formant unité Ga-UFIM elliptique simple selon l’invention, la face inférieure étant dénuée de toute structure conductrice ;
Fig 14a représente les caractéristiques dimensionnelles du dispositif électromagnétique des figures 7a et 7b ;
Fig 14b représente graphiquement une mesure des caractéristiques d’absorption radiofréquence du dispositif électromagnétique des figures 7a et 7b ;
Fig 15 représente graphiquement l’influence de la distance limite d’efficacité de dispositifs électromagnétiques formant unités Sp-UFIM circulaires simples en fonction de la largeur de la piste métallique ;
Fig 16 représente les résultats d’un test de l’efficacité biologique du dispositif électromagnétique des figures 1a et 1b ;
Fig 17 représente graphiquement l’impact du dispositif des figures 1a et 1b sur le fonctionnement d’un appareil connecté ;
Fig 18a représente graphiquement une simulation effectuée sous COMSOL® représentant les proportions relatives, en champ proche, de la composante magnétique du champ radiofréquence réémis par un dispositif électromagnétique formant unités Ga-UFIM circulaire simple selon l’invention comme présenté aux figures 1a et 1b, et
Fig 18a représente graphiquement une simulation effectuée sous COMSOL® représentant les proportions relatives, en champ proche, de la composante électrique du champ radiofréquence réémis par un dispositif électromagnétique formant unités Ga-UFIM circulaire simple selon l’invention comme présenté aux figures 1a et 1b.
Description détaillée
On a illustré aux figures 1a, 1b, 2a, 2b et 3 des exemples de dispositifs électromagnétiques 2 formant une Ga-UFIM et sous forme de patch.
Le dispositif comporte un support plat 5 dont l'une 52 des faces est dépourvue de toute structure conductrice, l'autre 51 portant un couple 10 de pistes conductrices 10a et 10b, tel qu’illustré respectivement par les vues de dessus et de dessous des figures 1a et 1b.
Chaque piste conductrice 10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b est métallique et se présente sous la forme d’une spirale équilatère. Les pistes conductrices 10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b, 40a et 40b, entrelacées en complémentarité deux à deux, forment des couples 10, 20, 30, 40 de pistes conductrices.
Dans l’exemple de la figure 2a, le dispositif 2 comporte un seul couple 10 de pistes conductrices 10a et 10b formant une Ga-UFIM simple face doublement spiralée. Dans l’exemple de la figure 2b, le dispositif 2 comporte deux couples 10, 20 formant deux Ga-UFIM simple face doublement spiralées. Le couple 20 de spirales conductrices est déphasé d’un angle de ∅ radians par rapport au couple 10. Dans l’exemple des figures 3a et 3b, le dispositif 2 comporte quatre couples 10, 20, 30, 40 formant quatre Ga-UFIM simple face doublement spiralées.
Dans l’exemple illustré sur la figure 2a, chaque piste métallique 10a et 10b présente une largeurlconstante sur toute sa longueur et sensiblement égale à 1 mm pour 3 révolutions. Le rayon initialr 0 des pistes est de préférence égal à 1,5 mm. La distancepentre deux révolutions consécutives, correspondant à la largeurlde la piste métallique 10a, 10b à laquelle s'ajoute l’espace entre deux révolutions consécutives, est fixe et sensiblement égale à 4 mm dans cet exemple. La longueur de la piste métallique 10a, 10b est ici sensiblement égale à 141 mm et son épaisseureest sensiblement égale à 35 μm. Le support 5 est en PET, présentant une permittivité relativeε rsensiblement égale à 3 et la piste métallique 10a, 10b est en cuivre. L’épaisseurkdu support 5 est sensiblement égale à 50 μm. Le dispositif électromagnétique 2 présente la forme d’un disque plat souple. Le diamètre D de la structure conductrice 10 formée des pistes conductrices 10a et 10b est, par exemple, sensiblement égal à 29 mm. La fréquence de résonance fondamentale théorique de chaque piste métallique 10a et 10b est alors sensiblement de 2,45 GHz.
Un tel dispositif électromagnétique 2 peut notamment aider à compenser les effets biologiques des rayonnements de la Wifi à environ 2,4-2,5 GHz à λ/2.
Dans l’exemple illustré sur la figure 2b, le dispositif électromagnétique 2 comporte deux couples 10, 20 de pistes conductrices sur la même face du support 5. Le couple 10 est identique à celui de la figure 2a. Dans cet exemple, les deux couples 10 et 20 ont leurs pistes métalliques positionnées sur la même face et "orientées" de telle sorte que les origines des spirales soient déphasées d'un angle ∅ ici de 20° mais en général quelconque, mieux de 0° ou 180°.Les dimensions des spirales 20a, 20b du couple 20 sont différentes de celles des spirales 10a, 10b du couple 10, chaque piste métallique 20a et 20b présentant la même largeur constante sur toute sa longueur et sensiblement égale à 1 mm mais pour 2,655 révolutions. Le rayon initialr 0 des pistes est dans ce cas est égal à 30 mm. La distance entre deux révolutions consécutives, correspondant à la largeur de la piste métallique 20a, 20b à laquelle s'ajoute l’espace entre deux révolutions consécutives, est fixe et sensiblement égale à 4 mm. La longueur de la piste métallique est ici sensiblement égale à 589 mm et son épaisseureest toujours sensiblement égale à 35 μm. Le support 5 est toujours en PET, d’épaisseurksensiblement égale à 50 μm et les pistes métalliques sont en cuivre. Le dispositif électromagnétique présente la forme d’un disque plat souple. Le diamètre D de la structure conductrice 20 formée de 20a et 20b est dans ce cas sensiblement égal à 81 mm. La fréquence de résonance fondamentale théorique de chaque piste métallique 20a et 20b est alors sensiblement de 2,35 GHz à λ/8, pratiquement identique à celle des pistes 10a et 10b.
Dans l’exemple illustré sur la figure 3, la structure conductrice comporte quatre couples 10, 20, 30 et 40, donc huit pistes métalliques spiralées, organisées de façon concentrique sur la même face du support 5, à savoir les pistes 10a et 10b du couple 10 le plus intérieur, puis les pistes 20a et 20b du couple 20 suivant et ainsi de suite. Les dimensions des spirales des couples 10, 20, 30 et 40 sont toutes différentes et sont reportées dans le tableau suivant : [Tableau 1]
10 20 30 40
Rayon à l'origine ro 0,25 4,00 7,00 10,00 mm
Epaisseur de Cuivre l 0,50 0,50 0,50 0,75 mm
Pas inter-axes spires p 1,00 1,00 1,00 1,50 mm
Nombre de tours à plein n 3,08 2,17 1,92 2,57 tours
Longueur de Cuivre L 34,64 69,33 96,03 192,60 mm
Diamètre de la spirale DSp 6,66 12,34 17,84 27,72 mm
diamètre hors tout du patch final D 29,00 mm
Bord de support libre de conducteur bd 0,00 0,00 0,00 0,65 mm
Isolant (diélectrique) PET PET PET PET
Permittivité Isolant εr 3,00 3,00 3,00 3,00 UI
Fréquence de résonance à lambda/2 9,99 4,99 3,60 1,80 GHz
Fréquence de résonance à lambda n 5,00 2,50 1,80 0,90 GHz
Fréquence de résonance à lambda/0,5 2,50 1,25 0,90 0,45 GHz
Tableau 1
Dans cet exemple, le support 5 est en PET mais il peut être, de préférence, en un matériau isolant, notamment en polyester polycarbonaté de type Lexan®, PEN (polyéthylène naphtalate), PET (polytéréphtalate d'éthylène), PI (polyimide de type Kapton®), résine époxy (PCB, FR4,…), bakélite ou PVC…
Les structures conductrices sont, de préférence, en métal, notamment en cuivre, étamé ou non, doré ou non, voire en or, argent ou platine. Les structures conductrices sont préférentiellement imprimées sur le support 5. L’ensemble du support et des pistes conductrices forme un circuit imprimé.
La figure 4 montre une section suivant un plan perpendiculaire aux faces 51, 52 du support 5 du dispositif électromagnétique 2 de la figure 2 et portant, sur la face supérieure 51 du support 5, un couple 10 de pistes conductrices 10a, 10b formant une unité Ga-UFIM. Le couple 10 de pistes conductrices forme un circuit imprimé correspondant. Ce dernier est protégé de l’extérieur par des structures protectrices supérieure 14 et inférieure 12.
La figure 5 est une variante montrant une coupe d'un dispositif électromagnétique 2 selon l'invention portant sur chacune des faces 51, 52 du support 5 un couple 10, 20 formant chacun une unité Ga-UFIM. Les deux couples 10, 20 peuvent être différents, mais sont de préférence identiques et disposés en regard pour améliorer les performances du dispositif 2. L'ensemble est également recouvert de structures protectrices supérieure 14 et inférieure 12 sur chacune de ses faces.
La structure protectrice 14 supérieure peut comporter une couche isolante, par exemple un feuillet de polyester polycarbonaté fixé par un adhésif acrylique double-face, préférentiellement opaque, à la surface du circuit imprimé.
La structure protectrice 12 inférieure peut être un adhésif double face, préférentiellement opaque permettant de fixer le dispositif électromagnétique 2 sur une surface plane d’un appareil connecté.
Le dispositif électromagnétique 2 peut être rigide ou flexible.
En variante, la structure protectrice 12 de la face inférieure comporte une couche isolante, par exemple un feuillet de polyester polycarbonaté fixée par un adhésif double-face, préférentiellement opaque. Dans ce cas, le dispositif électromagnétique 2 est de préférence rigide, de sorte à pouvoir être transporté facilement. Il est alors possible par exemple de glisser le dispositif électromagnétique dans sa poche afin d'aider son organisme à compenser certains effets biologiques de l’environnement électromagnétique ambiant.
La structure protectrice 12 et/ou la structure protectrice 14 peuvent être imprimées.
La variante de la figure 6 diffère de celle des figures 4 et 5 en ce que le dispositif électromagnétique 2 comporte plusieurs supports 5a, 5b et 5c, chacun en un matériau isolant, qui peuvent être des matériaux identiques ou différents, et plusieurs couples 10, 20, 30, 40 formant chacun une unité Ga-UFIMs simple face sur les différentes faces des supports. Le dispositif comporte dans cet exemple trois supports 5a, 5b et 5c en un matériau isolant et quatre couples 10, 20, 30, 40 disposées entre les supports 5a, 5b, 5c et sur chaque côté supérieur et inférieur de l’ensemble des supports. Les couples 10, 20, 30, 40sont séparés entre eux par les supports respectifs 5a, 5b, 5c. D’autres variantes et/ou combinaisons selon l’invention, par exemple la superposition de deux Ga-UFIM au-dessus de 5b et d'une Sp-UFIM en dessous, ne sortent pas du cadre de la présente invention.
La surface supérieure 41 de la structure protectrice peut être imprimée avec un identifiant.
Les exemples de réalisation des figures 7a, 7b, 8a, 8b, 9a et 9b diffèrent de ceux des figures 1, 2 et 3 en ce que le dispositif électromagnétique 2 comporte des Sp-UFIM et non des Ga-UFIM. Le dispositif des figures 7a,7b, 8a et 8b comporte un seul couple 10 de pistes conductrices 10a, 10b formant unité Sp-UFIM et celui des figures 9a et 9b comporte trois couples 10, 20, 30 de pistes conductrices formant trois unités Sp-UFIM. Les pistes conductrices 10a et 10b sont identiques lorsque observées chacune de la face du support 5 sur laquelle elles s’étendent, tel qu’illustré sur les vues par-dessus et dessous des figures 7a et 7b.
Sur les figures 7a et 7b, les 2 spirales, vues chacune de la face du support 5 sur laquelle elle s’étend, tournent en sens inverse l'une de l'autre.
Les figures 8a et 8b représentent des détails du dispositif 2 des figures 7a et 7b, à savoir le diamètre hors tout D du dispositif 2 résultant de la taille du support 5, la piste supérieure 10a du couple 10, ainsi que le paspet l'épaisseurldes spirales; la face inférieure du support 5, non visualisée sur cette figure, porte la deuxième spirale 10b exactement superposée à la spirale 10a. La figure 8b est un agrandissement montrant la définition du pas p pour ce type de spirale (Sp), ici égal à 2,20 mm et la largeur l qui, dans cette configuration, est sensiblement constante sur toute sa longueur et vaut 1,55 mm. Le dispositif électromagnétique se présente sous la forme d’un disque plat souple formé du support 5 en PET, d’épaisseurksensiblement égale à 50 μm et de permittivité relativeε rsensiblement égale à 3. Les pistes métalliques en cuivre du couple 10 ont une épaisseure, mesurée perpendiculairement aux surfaces du support 5, sensiblement égale à 35 μm. Cette valeur peut être modifiée selon besoin. L’ensemble est recouvert de structures de protection 12 et 14 tel qu’illustré à la figure 11. Le diamètre D hors tout est sensiblement égal à 55 mm, pour une fréquence de résonance fondamentale théorique (à λ/2) de chaque piste métallique 10a et 10b sensiblement égale à 360 MHz. Un tel dispositif électromagnétique 2 peut alors notamment aider à compenser les effets biologiques des rayonnements de certains téléphones cellulaires à 1,8 GHz, ce qui correspond au 5èmeharmonique, voire aussi des rayonnements de 90 MHz de téléphones du même type.
L’exemple de la figure 9a diffère de celui des figures 7a et 8a en ce que le support 5 porte 3 couples 10, 20, 30 de pistes conductrices formant chacune une unité de base de type Sp-UFIM. Chaque couple 10, 20, 30 comporte deux pistes conductrices identiques en regard disposées respectivement sur l’une et l’autre face du support 5. Les trois pistes métalliques sur une même face, par exemple 10a, 20a et 30a sur la face supérieure telles qu’illustré à la figure 9a, sont chacune en forme de spirale équilatère et sont concentriques. Ces pistes sont par exemple en cuivre.
La figure 9b représente un agrandissement d'une partie de la face supérieure: on y distingue le rayon à l'originer o de la spirale du couple 10 la plus interne, ainsi que la largeurlet le paspde la spirale du couple 20 intermédiaire. Dans cet exemple, les dimensions des pistes métalliques du couple 30 sont différentes de celles des pistes métalliques du couple 10 et 20. Par exemple, la largeur de la piste conductrice du couple 30 périphérique est plus élevée que celle des deux autres 10, 20. Les pistes 10 et 20 ont une largeur l constante sur toute leur longueur, par exemple sensiblement égale à 0,5 mm, la largeur des piste 30 étant par exemple double, de 1 mm sur toute leur longueur. Le rayon initialr 0 , r 1 , r 2 des pistes 10a, 20a, 30a sont selon les couples, par exemple respectivement 0,5 mm, 1,5 mm et 10 mm sur l’exemple de la figure 9. Les pistes métalliques 10a, 20a et 30a présentant, dans l’exemple illustré, 3 révolutions pour la piste 10a, 4,75 révolutions pour la piste 10b et 2 révolutions pour la piste 10c. La distance p entre deux révolutions consécutives est fixe et sensiblement égale à 1 mm pour les pistes 10a et 20a et à 2 mm pour la piste 30a. La longueur de chaque piste métallique est sensiblement variable selon les couples, par exemple de 37,7 mm pour la piste 10a, de 205 mm pour la piste 20a et de 151 mm pour la piste 30a.
Le dispositif électromagnétique 2 de la figure 9a présente la forme d’un disque plat souple de diamètre D sensiblement égal à 29 mm. Les fréquences de résonance fondamentales théoriques à λ/2 des pistes métalliques 10a, 20a et 30a sur PET sont respectivement de 4,59 GHz, 840 MHz et 1,15 GHz. Deux des pistes adjacentes, les 20a et 30a, tournent en sens opposés.
La figure 10 illustre la face supérieure d’un dispositif 2 comportant deux couples 10, 20 sur un support 5 et formant une combinaison de deux Sp-UFIM. La figure 10b montre que les paramètres des pistes conductrices des deux couples 10, 20 de cette combinaison, qui sont de même longueur sur un même support et résonnent à la même fréquence à λ/2 si l'on néglige les corrections d'influence inductive intra-spires, ce qui permet d'obtenir des patchs plus performants vis-à-vis de ladite fréquence, qui correspondant à la fréquence de Wifi à 2,50 GHz.
La figure 11 est une vue en coupe d'un dispositif électromagnétique 2 selon l’invention comportant un couple 10 formant une unité Sp-UFIM double face unique telle que représentée aux figures 7a et 7b.
La figure 12 est une vue en coupe d'un dispositif électromagnétique 2 selon l’invention combinant deux Sp-UFIM double face formés respectivement par deux couples 10, 20. Le dispositif comporte 3 supports 5a, 5b et 5c. Les pistes 10a et 10b du premier couple 10 situées au-dessus du support 5b sont superposées avec les pistes 20a et 20b du deuxième couple 20. Toute autre variante et/ou combinaison d'unités UFIM ne sort pas du cadre de la présente invention. Le dispositif peut comporter par exemple la superposition de deux Ga-UFIM, identiques par exemple au-dessus du support 5b, chacune sur une face différente du support 5a, et d'une Sp-UFIM dont les spires se situeraient de part et d'autre du support 5c, au-dessous du support 5a.
La variante de la figure 13 diffère de celle des figures précédentes, en particulier 1 et 7 en ce que le dispositif électromagnétique 2 est de contour ovale, et le couple 10 formant une unité de type Ga-UFIM comporte deux pistes métalliques elliptiques 10a et 10b, chacune formée à partir de spirales équilatères aplaties selon une direction Y. Un tel dispositif présente, dans l’exemple illustré, une plus grande dimension a sensiblement égale à 7 mm et une plus petite dimension b sensiblement égale à 3 mm.
Mesure des caractéristiques d’absorption radiofréquence
La figure 14a illustre les dimensions des pistes conductrices 10a, 10b du dispositif 2 des figures 7a et 8a. La figure 14b illustre ses caractéristiques d’absorption radiofréquence entre 0 et 300 MHz à partir de mesures en transmission et réflexion effectuées sur analyseur de réseau AGILENT 8753ES (30 kHz - 3 GHz) et après numérisation des données et transfert sur PC pour traitement sous Excel®.
La figure 14b montre entre autres, pour les fréquences propres du système, les correspondances entre calcul (90 et 180 MHz) et mesures effectuées (88 et 185 MHz) tels qu’illustré à la figure 14b.
Influence de la largeur de la piste métallique
La figure 15 illustre l’influence de la distance limite d’efficacité du dispositif électromagnétique (en mètres) en fonction de la largeurlde la piste métallique (en millimètres). Dans cette expérience, les dispositifs électromagnétiques comportent une unité Sp-UFIM et présentent tous la même longueur de piste métallique, la même nature de support et donc la même fréquence de résonance à 2,4 GHz. L’efficacité est évaluée au moyen d'un test de la pince consistant à estimer le niveau de résistance à l’ouverture d’une pince digitale formée entre pouce et index chez un sujet volontaire non informé du propos recherché.
On peut constater que, plus large est la piste, plus faible est la distance limite d’efficacité. La portée du dispositif dépend ainsi de la largeur de la piste métallique.
Efficacité biologique
Une expérimentation en double aveugle a été effectuée pour évaluer l'efficacité de dispositifs électromagnétiques organisés selon l’invention. La capacité de ces dispositifs à compenser certains effets biologiques des radiofréquences a été évaluée au moyen d'une panoplie de quatre tests neuromusculaires différents. Deux panels A et B de quinze sujets sains chacun ont été soumis à ces tests dans quatre conditions différentes au cours des expériences, le premier panel A ayant eu un dispositif placébo et le deuxième panel B ayant eu un dispositif électromagnétique selon l’invention.
Le dispositif, identique à celui des figures 1a et 2a, repose sur une unité Ga-UFIM dont la structure conductrice est entièrement déposée sur une seule face du support. Le diamètre de la structure conductrice est d’environ 29 mm.
Les quatre tests musculaires sont le test de la pince et les tests de déplacement des apophyses vertébrales de S1, L5 et L4. Le test de la pince consiste à estimer le niveau de résistance à l’ouverture d’une pince digitale formée entre pouce et index ; parmi les muscles impliqués, le fléchisseur propre, les long et court abducteurs du pouce ainsi que les fléchisseur et extenseur commun des doigts, dont l’index ; l'appréciation "à la volée" de la capacité de serrage entre pouce et index formant pince a été validée au moyen d’un appareil développé au sein de l’unité 305 de l’INSERM, à l’institut de biomécanique du professeur MORUCCI à Toulouse ; l'examen peut donc s’effectuer en routine clinique, sans appareillage. Un sujet testé est "performant" s’il tient les doigts serrés et résiste, "non performant" s’il lâche. Les tests de déplacement des apophyses vertébrales de S1, L5 et L4 consistent à apprécier, après application des pouces sur les apophyses latérales de S1, L5 et L4, le déplacement vertébral à droite ou à gauche, avec ou sans douleurs, lorsque le sujet se baisse, impliquant par exemple les érecteurs du rachis dont le long dorsal, le psoas et le grand fessier. Un sujet est dit performant à ces tests musculaires lorsqu’il n’existe aucun déplacement vertébral à droite ou à gauche, ni aucune douleur.
La figure 16 illustre le nombre de sujets performants dans chaque panel dans les quatre conditions différentes.
Dans une première condition, les deux panels sont placés dans l'environnement électromagnétique radiofréquence (EEM-RF) ambiant. Les résultats des tests sont illustrés par les barres 100 de la figure 16. Dans les deux panels, environ 50% des sujets sont performants aux tests musculaires.
Dans une deuxième condition, les deux panels sont placés dans le même EEM-RF ambiant mais portent sur eux un téléphone portable en mode veille avec la Wifi activée pour accentuer le niveau électromagnétique de cet environnement. Les résultats des tests sont illustrés par les barres 110 de la figure 16. Dans les deux panels ne subsistent que 5% de sujets performants aux tests musculaires.
Dans une troisième condition, les deux panels A et B sont placés dans une cage de Faraday parfaitement étanche, ce qui revient à un environnement totalement dépourvu de rayonnement électromagnétique radiofréquence mesurable. Les résultats des tests sont illustrés par les barres 120 de la figure 16. Dans les deux panels, tous les sujets (100%) sont performants aux tests musculaires.
Dans une quatrième condition, les deux panels sont placés dans le même environnement électromagnétique radiofréquence (EEM-RF) ambiant que dans la première condition mais portent sur eux un téléphone portable en mode veille avec la Wifi activée.
Le téléphone portable des sujets du premier panel porte un dispositif électromagnétique placébo collé à son dos et le téléphone portable des sujets du deuxième panel porte le dispositif électromagnétique selon l’invention, tel que décrit précédemment, collé à son dos. Les résultats des tests sont illustrés par les barres 130 de la figure 16. Dans le premier panel ayant eu le placébo, les résultats sont identiques à ceux de la première condition, c’est-à-dire qu’environ 50% des sujets sont performants aux tests musculaires. Dans le deuxième panel ayant eu le dispositif électromagnétique selon l’invention, les résultats sont sensiblement identiques à ceux de la troisième condition, c’est-à-dire qu’environ 100% des sujets sont performants aux tests musculaires.
Une telle expérience démontre que le dispositif selon l’invention rétablit en quasi-totalité les performances des muscles correspondants aux quatre tests lorsqu’ils sont perturbés par un environnement radiofréquence (EEM-RF).
Impact sur les appareils connectés
Afin de vérifier que le dispositif électromagnétique selon l’invention n’a pas ou que peu d’impact sur les appareils connectés, la figure 17 illustre des mesures de pourcentage de décharge de la batterie d’un téléphone portable de type Samsung Note 2©en fonctionnement standard courant en fonction du temps en heures dans trois cas respectivement par les points 170, 180, et 190. Les mesures ont été effectuées sans le dispositif électromagnétique selon l’invention (170), avec le dispositif électromagnétique selon l’invention tel que décrit en relation avec les figures 1a et 2a collé au dos du téléphone (180), et avec le dispositif électromagnétique selon l’invention tel que décrit en relation avec les mêmes figures, collé sur une carte en papier et disposé à proximité immédiate du téléphone (190).
On peut constater que la présence ou non d’un dispositif électromagnétique selon l’invention n’a pas ou que peu d’impact sur la vitesse de décharge du téléphone considéré.

Claims (15)

  1. Dispositif électromagnétique (2) comportant :
    au moins un support (5, 5a, 5b, 5c) isolant, notamment diélectrique, dépourvu de structure pleine réflectrice vis-à-vis des ondes électromagnétiques radiofréquence (RF), et
    une structure conductrice comportant au moins un couple (10, 20, 30, 40) de pistes conductrices métalliques (10a, 10b, 20a, 20b, 30a, 30b, 40a, 40b), de potentiel flottant, les pistes d’un même couple étant sous forme de spirales concentriques, notamment de spirales équilatères ou aplaties en forme d’ellipse, les spirales étant de dimensions égales ou proches et disposées de façon à s'auto-influencer mutuellement par induction, les spirales étant de préférences de matériaux identiques.
  2. Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, comportant un couple (10, 20, 30) de pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b) disposées respectivement sur les faces opposées d’un support (5, 5a, 5b, 5c), les deux pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b) étant identiques et spiralées dans le même sens lorsque vues par transparence mais de sens opposé lorsque vues chacune de leur face respective, les deux pistes étant de préférence complètement superposées.
  3. Dispositif électromagnétique selon la revendication 2, comportant au moins deux couples (10, 20, 30) de pistes dont les deux pistes de chacun sont disposées respectivement sur les faces opposées d’un support (5, 5a, 5b, 5c), étant identiques et spiralées dans le même sens lorsque vues par transparence mais de sens opposés lorsque vues chacune de sa face respective, les deux pistes d’un même couple de pistes étant de préférence complètement superposées, les pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b) des différents couples (10, 20, 30) étant concentriques ou juxtaposées et ayant des dimensions différentes.
  4. Dispositif électromagnétique selon la revendication 1, comportant un couple (10, 20, 30, 40) de pistes dont les deux pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b, 40a, 40b) sont disposées sur une même face d’un support (5, 5a, 5b, 5c), ayant une origine décalée de 180° et étant imbriquées l'une dans l'autre, notamment en parfaite complémentarité.
  5. Dispositif électromagnétique selon la revendication précédente, comportant au moins deux couples (10, 20, 30, 40) de pistes dont les deux pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b, 40a, 40b) de chacun sont disposées sur une même face d’un support (5, 5a, 5b, 5c), les deux pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b, 40a, 40b) d’un même couple (10, 20, 30, 40) étant concentriques et spiralées dans le même sens, les pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b, 40a, 40b) des différents couples (10, 20, 30, 40) étant concentriques ou juxtaposées et ayant des dimensions différentes.
  6. Dispositif électromagnétique selon l’une des revendications 3 et 5, les pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b) d’au moins un couple (10, 20, 30) étant spiralées dans le même sens ou dans un sens opposé de celui des pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b) d’au moins un autre couple (10, 20, 30).
  7. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, les dimensions des pistes desdits couples de pistes étant adaptées à une fréquence de résonance fondamentale théorique comprise entre 1 MHz et 50 GHz, de préférence entre 0,8 GHz et 3 GHz.
  8. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, les longueurs des pistes (10a, 10b, 20a, 20b 30a, 30b, 40a, 40b) étant, comprises entre 25 mm et 10000 mm, de préférence entre 30 mm et 2000 mm, leur largeur étant sensiblement constante sur toute leur longueur et notamment comprise entre 0,5 mm et 1,5 mm, de préférence 1 mm.
  9. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le ou les supports (5, 5a, 5b, 5c) étant en polymère diélectrique, notamment en polyester polycarbonaté de type Lexan®, PEN (Polyéthylène naphtalate), PET (Polytéréphtalate d'éthylène), PI (Polyimide de type Kapton®), résine époxy ou PVC (polychlorure de vinyle) et avec de préférence une permittivité relative (εr) comprise entre 1 et 10, mieux entre 2 et 5.
  10. Dispositif électromagnétique selon l’une quelconques des revendications précédentes, comportant un seul support (5).
  11. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comportant au moins deux couples (10, 20, 30, 40) de pistes disposées sur la ou les faces d’au moins deux supports (5a, 5b, 5c) différents, notamment les couples (10, 20, 30, 40) étant tous séparés par au moins un support (5a, 5b, 5c).
  12. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif électromagnétique (2) étant plat, de préférence de contour circulaire ou elliptique.
  13. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une structure protectrice (12, 14) sur au moins un côté, de préférence sur chacun de ses côtés, chaque structure protectrice (12, 14) comportant, de préférence, un adhésif, notamment un adhésif double-face, de préférence un adhésif acrylique.
  14. Dispositif électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le dispositif électromagnétique (2) étant sous la forme d’un patch à coller sur un appareil connecté ou à porter sur soi.
  15. Procédé pour compenser des effets biologiques liés à la présence de rayonnements électromagnétiques radiofréquences, dans lequel on dispose sur un appareil connecté ou sur un vêtement ou accessoire porté ou à proximité d’une personne un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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