JPH10505950A - 生体の電界、磁界および電磁界の悪影響からの保護 - Google Patents

生体の電界、磁界および電磁界の悪影響からの保護

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JPH10505950A JP8510127A JP51012796A JPH10505950A JP H10505950 A JPH10505950 A JP H10505950A JP 8510127 A JP8510127 A JP 8510127A JP 51012796 A JP51012796 A JP 51012796A JP H10505950 A JPH10505950 A JP H10505950A
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ミゲル ペナフィール,ルイス
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Abstract

(57)【要約】 本出願に開示された本発明の実施例は、“保護”電界、磁界もしくは電磁界を展開しそれらは生物系の健康に有害な周囲フィールドに重畳されるか、もしくは有害なフィールドを発生する装置の電気回路内に組み込まれる。いずれの構成も生物細胞を“錯乱”させることができ、したがって有害なフィールドの有害な影響を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 生体の電界、磁界および電磁界の悪影響からの保護発明の背景 1.発明の分野 ここに記載する発明は一般的に生体を電界、磁界、および電磁界の悪影響から 保護する構成(装置および方法)に関する。以後、場合によっては、電界、磁界 、および電磁界をまとめて単にフィールドと呼ぶことがある。 特に、本発明は電気、電子、電気機械、および電磁装置、システム、および設 備とそれに付随するフィールドが人間、動物その他の生体に及ぼす影響に向けら れている。本発明では周囲フィールドにそれを衛生的にする“保護”フィールド を重畳するか、もしくはフィールド放出の有害度が低くなるように周囲フィール ドを発生している装置の電気的動作を変えることにより潜在的に生体に影響を及 ぼす望ましくない周囲フィールドが生体に影響を及ぼさない無害フィールドへ変 えられる。両構成共生体細胞をうまく‘錯乱’させることができ、したがって周 囲フィールドの潜在的に有害な影響が低減される。 本出願には、弱電磁界により生物学的影響が生じ得る証拠および電磁界を適切 に不規則に変化させることによりコヒーレントな定常状態電磁界の生物学的影響 を阻止できる事実を明示するデータの要約、という題名で付録に記載された主題 が組み入れられている。2.関連技術の説明 周囲電磁界、特に極低周波数で交番もしくは脈動するか、あるいは極低周波数 で変調されるフィールド、に住んだりそこで働いたりする人は悪影響を受ける、 特に癌に罹る、という認識および関心が近年高まってきている。以後ELFと呼 ぶ、極低周波数は1000Hz程度以下の周波数である。癌の危険性が高いこと が特に確認されている周囲周波数は米国では60Hz英国、欧州大陸の国々、そ の他では50Hzである電力線周波数である。陰極線管を使用する装置の近くに 存在する電磁界も関係するものと思われており、それは管制御装置に含まれる磁 気電子ビーム偏向装置から発生されるフィールドによるものである。 電磁界問題についてはさまざまな文献が出版されている。過去14年にわたる 一連の疫学的研究により60Hzの電力線から生じる[1μT(1マイクロテス ラ)程度の]低レベル電磁界であってもある病気の発生率の増加と相関できるこ とが判っている。相関はこの環境で長年住んだり働いたりした人が最も強い。例 えば、配電線の近くに数年住んだ子供の中で癌の危険性が高くなっているのが発 見されている。[AM.J.EPIDEMIOLOGY,109,273−28 4(1979)のWertheimer,N.およびLeeper,Eの論文“ 電気配線の構成と小児癌;AM.J.EPIDEMIOLOGY,128,10 −20(1988)のSavits,D.A.等の論文“小児癌および60Hz 電磁界爆射のケースコントロール研究”;AM.J.EPIDEMIOLOGY ,135,1069−1070(1992)のLondon,D.A.等の論文 “電界および磁界爆射と小児白血病の危険性”;AM.J.EPIDEMIOL OGY,128,1175−1176(1988)のMilham,S.Jr. ,の論文“リンパおよび造血悪性疾患によるアマチュア無線オペレータの死亡率 の増加”参照]。 高電磁界に曝される住宅の子供は癌、特に白血病、リンパ腫、および神経系癌 、に罹る危険性が50%高いことが研究により判っている。電気工や電話線工等 の電気作業に従事する人間は脳腫瘍その他の癌に罹る危険性が高いことを示すデ ータもある。ロスアンジェルス地域における最近の研究において、サウスカルフ ォルニア大学のS.Preston−Martinおよび共同研究者は10年以 上さまざまな電気的職業に従事した人はコントロールグループの人よりも脳腫瘍 に罹る機会が10倍高いことを発見した[1990年11月5−8日、コロラド 州デンバー、DOE請負業者年次報告に記載されたPreston−Marti n,S.,およびMack,W.およびPeters,Jr.の論文“電界およ び磁界に曝される仕事に関連する星状細胞腫の危険性”参照]。 ジョーンズホプキンス大学のG.Matanoskiが行った研究により19 76年から1980年までの男性のニューヨーク電話従業員について癌に対する 用量反応関係が発見された。[オレゴン州、ポートランド、1989年11月、 年次DOE/EPRI請負業者報告に記載されたMatanoski,G.,E lliot,E.およびBreysse,P.Posterの論文、電界および 磁界からの生物学的影響、参照]。Matanoskiは設置および修理作業者 を含む多種の従業員について平均磁界爆射を測定した。多種の従業員について罹 癌率を較べた結果ケーブル接続工の発癌率は電話回線で作業しない従業員の2倍 に近いことが判った。電話局労働者の中で電話交換機のフィールドに曝される労 働者の発癌率は、ケーブル接続工ほどではないが、異常に高かった。電話局労働 者はあまり爆射されない労働者よりも3倍以上前立腺癌に罹り易く2倍以上喉頭 癌に罹り易かった。予期出来ないほど珍しい病気である男性の胸部癌も2例見つ かった。 住宅環境で見つかる60Hz電磁界はおよそ0.05μTから1000μTを 越えるまで変動する。管内実験では生物学的細胞機能の変化は1μTもしくはそ れ以下から500μTまでのフィールドで生じることが明確に示された。R.G oodmanおよび共同研究者[1986年 BIOELECTROMAGNE TICS,,23−29のGoodman,R.およびHenderson, A.,の論文“正弦波増強細胞転写”参照]は15−4400Hzの周波数範囲 の振幅が18−1150μTの電磁界によりRNAレベルを高めることができる ことを示している。彼らはRNAレベルを10倍以上高められることを示してい る。Jutilainenおよび共同作業者[(1987年)INT>J.RA DIAT.BIOL.,52,787−793,のJutilainen,J. ,Laara,E.およびSaali,K.,]は1μT50Hzの電磁界によ りひよこの胚に異常を誘発できることを示している。したがって、電磁界は発癌 性であるのみならず、出産欠陥を誘発することもあるように思われる。Poll ackおよび共同研究者、C.T.Brighton,E.O’Keefe,S .R.PollackおよびC.C.Clark,J.は(出版される)ORT H.RESにおいて60Hzの僅か0.1mv/cmの電界により骨芽細胞の成 長を刺激できることを示している。McLeodおよび共同研究者は1Hz−1 00Hzの領域では繊維芽細胞の成長を刺激するのにこの範囲よりも上下の周波 数に較べて遥かに低いフィールドで 済むことを発見している[SCIENCE,250,1465(1987)のM cLeod,K.J.,Lee,R.およびEhrlich,H.の論文“繊維 芽細胞蛋白合成の電界変調の周波数依存性”参照]。 疫学研究を除けば、全身EMF爆射の研究は一般的に動物に限定されている。 電磁界爆射による悪影響はこのケースでも明示されている。例えば、McLea n等は1991年6月の電磁協会の第13回年次会合において“60Hz磁界に よるマウス皮膚の腫瘍促進”という題の論文を寄せている。彼等は磁界の存在に より腫瘍の存在数が増加することを示している。Frolen等は1991年の 第1回欧州生物電磁気会議において”パルス磁界のマウス胚成長に及ぼす影響” という題の論文を寄せている。彼等は磁界に曝されたマウスは曝されないマウス に較べて著しく胎児吸収が高いことを示している。本発明により電磁界により誘 発される生物学的影響は全て無効とされるため、これを応用すればあらゆる生体 が恩恵を受けることができる。 生体をフィールドの有害な影響から保護するために従来技術で代表的に使用さ れている一つの方法はフィールド源を遮蔽することである。シールドによりフィ ールドのエネルギが集められ、次に代表的には設置される。フィールドを包含す るにはフィールド源を完全に覆わなければならないためシールドは実際的ではな い。フィールドはシールドの任意の開口から放射する。実際上、装置を完全にシ ールドすることはできず、したがって、シールド法によりフィールドを低減する ことはできるがフィールドやその潜在的に危険な特質を完全に解消することはで きない。 例えば、テレビ受像機やコンピュータ画面等の、陰極線管(CRT)は人々が 頻繁に曝される電磁界源である。CRTから発生されるフィールドをシールドす る試みが他の人々によりなされてきた。CRTの電磁コイルを包囲する1種のシ ールドが考案されている。もう1種のシールドはCRTを完全に密閉するように 設計されている。しかしながら、コイルを包囲するシールドによりフィールドは 完全には解消されず、CRTも完全には密閉されない。これらの方法は手が出な いほど高価となることがありまたフィールドの有害な影響を完全に解消しない場 合が多い。 生体を電磁界から保護するために従来技術で代表的に使用されるもう一つの方 法はソースからのフィールドを平衡させてソースがそれ自体のフィールドを有効 に相殺し、理想的には有害なフィールドを発生しないようにすることである。例 えば、家庭や産業への交流配電は代表的には、塔から空中へ吊下された、非シー ルド裸銅線によって行われる。線路は通常2相もしくは3相である。理論上これ らの線路は個々の線路により発生される電磁界が他方の電力線により発生される 電磁界により相殺されるように物理的および位相的に配置することができる。し かしながら、この電力相殺は完全ではなく周囲フィールドが生じる。また、この ような配電系統を作るためのコストは手が出ないほど高くなる。 本発明は従来技術で使用されている方法に較べて多くの利点を有している。実 施例の多くは非常に低廉であり、個人の確実な保護を提供しかつ個人の意のまま に提供することができる。電力会社がその配電系統の設計を変更するまで待つ必 要はなく、テレビやコンピュータメーカが製品を完全にシールドするまで待つ必 要もない。いくつかの実施例により生体を、所望する時に、周囲フィールドの有 害な影響から個別に保護することができる。シールドは必ずしも実際的ではなく 、たとえ実際的であっても必ずしも完全ではない。したがって本発明によりユー ザは周囲フィールドの有害な影響を個人的に制御することができる。 人間が慢性的に電磁界へ曝される危険が最初に認識されてから12年経過して いるが、自分が知る限り、これまでに私の発明を提案した人はいない。電磁界を 使用して人間の既往の病気や病状を治療することについては多くの教示がなされ てきている。例えば、米国特許第4,066,065号(Kraus 1978 )には股関節を治療する磁界を生成するコイル構造が記載されている。米国特許 第4,105,017号(Ryaby 1978)には電圧および付随する電流 パルスを誘起させて生きた組織の成長、修復もしくは保守挙動を変える装置の外 科的に非侵襲性の方法が記載されている。英国特許第GB2188238A号( Nenov等 1986)には鎮痛性、栄養および抗炎症性効果を与えるように された装置が記載されている。Costa(1987)の米国特許第4,665 ,898号には正常な組織をほとんど損なうことなく悪性細胞を治療する磁気コ イル装置が記載されている。抹消および自律神経系の病気および他の病気を治 療する装置がSolov’eva等により記載されている。(BIOMEDIC AL ENGINEERING(Trans.of:Med.Tekh,(US SR))第7巻、第5号、第291−1頁(1973)のG.Solor’ev a,V.EreminおよびR.Gorzonの論文“低周波磁気療法用’Po lyus−1’装置参照) 前記手順は通常“磁気治療手順”と呼ばれる。これに対して私の発明は周囲の 時間的に変動する電界、磁界、および電磁界に長期間曝されることにより生じる 病気の防止に向けられている。周囲フィールドの時間依存性の変更を利用して周 囲電磁界による健康上の悪影響を防止する提案はこれまでになされていない。電 磁界による既往症の治療(磁気治療)について記載された全ての特許および文献 について基本的なことは(例えば、1−100マイクロテスラである場合が多い (Ryaby 1978)大きい電界もしくは磁界をある限定期間加えると、生 体内の細胞および組織の機能を有利に変えることができるという仮定に立ってい ることである。現在(例えば、0.5μT程度の)非常に低レベルの時間的に変 化するフィールドであっても慢性的に長期間曝されるとこのようなフィールドを 短期間爆射して治療しようとする病気そのもの原因となる場合があることが判っ ている。磁界の生物学的影響に対する保護方法が極めて必要とされている。この 保護方法を見つけるのに生物学的細胞機能に影響を与えることにより磁気治療が 実施されることを認識する必要があった。磁気治療が生体の生理的機能に影響を 与えなければ治療効果は生じないことをはっきり理解しなければならかった。必 要であったのは、本発明により提供されることであるが、生体が存在する周囲フ ィールドを細胞機能に影響を及ぼさないように修正する方法であった。この修正 されたフィールドはいかなる病気や生物学的機能不全の治療にも役立たない。こ の修正されたフィールドは磁気治療にとって無用である。しかしながら、この修 正されたフィールドは(生体の細胞や組織の機能に影響を及ぼさないため)健康 上の悪影響はない。したがって、このような修正されたフィールドに長期間曝さ れても安全である。このような修正されたフィールドにより、例えば、発癌の危 険性が高まることはない。 しかしながら、どこかに記載されているようにこのような非常に低い周囲フィ ールドを周期的に変化させると電磁界の有害な影響を防止できることは前記著者 の誰も、すなわち私よりも以前には、発見していない。発明の要約 生体が曝される周囲の時間的に変化する電界、磁界もしくは電磁界の一つ以上 の特性パラメータの時間を変えることにより(限定はされないが一つの細胞、組 織、動物および人間を含む)生体に及ぼす前記健康上の悪影響を抑制できるとい う結論に私は達した。これは、例えば、生体が曝されるフィールドの周波数(周 期)、振幅、位相、空間内の方向および波形の中の一つ以上を変える等のいくつ かの方法で行うことができる。次の変化までの期間については、およそ10秒以 下、好ましくはおよそ1秒以下とすべき結論に達した。変化は規則的もしくは不 規則な間隔で生じることができる。規則的な間隔で変化が生じる場合には、次の 変化までの最短時間は1/10(0.1)秒以上としなければならない。不規則 でランダムな間隔で変化が生じる場合には、次の変化までの時間を短くすること ができる。このような変化はこのような特殊な時間依存性フィールドを周囲フィ ールドに重畳するか、もしくは元のフィールドの特性パラメータを時間と共に変 化させることにより達成することができる。 周囲フィールド周波数の変化は変化する前のフィールドの関連する特性パラメ ータの10%以上としなければならない。 前記した特殊な周囲フィールドを生成することにより電界、磁界もしくは電磁 界の悪影響から生体を保護する私の提案は生物学的細胞を錯乱させるために何事 かを実施して家庭や仕事場で見つかる通常のフィールドにはもはや応答しないよ うにしなければならないという私の結論に基づいている。前記した不規則に変化 するフィールドにより通常の環境フィールドによる悪影響が防止されることを私 は発見した。前記したように、このような不規則な変化は新たに生成される“錯 乱”フィールドの振幅、周波数(周期)、位相、波形もしくは空間内の方向のい ずれかで生じることができる。 細胞機能に影響を及ぼすために(例えば、薬剤、薬品、ウイルス、電磁界等の )障害の原因により(細胞膜である場合が多い)レセプタから細胞の生化学経路 へ信号が送られるようにされる。フィールドを認識するために細胞により利用さ れ る正確なレセプタおよび信号機構は不明であるが、ここで述べるような方法で時 間的に変化するフィールドにより細胞を錯乱させることにより電界、磁界もしく は電磁界の検出機構を停止できることを発見した。 例えば、10μTの磁気成分を有する60Hzの電磁界により酵素オルニチン デカルボキシラーゼを2倍に増強することができる。このフィールドの周波数、 振幅、波形、方向もしくは位相を10秒以上の間隔で急変させると、2倍の強化 が持続する。しかしながら、周波数、振幅もしくは波形パラメータをおよそ1秒 の間隔で変化させると、電磁界は影響を及ぼさない。細胞は錯乱しているため応 答しない。0.1−50μV/cmの範囲の振幅を有する組織内の同様な電界は 生体を悪影響から保護するのに有用である。このようなフィールドを60Hzで 生体内に生成するには生体外部のフィールド強度はおよそ100万倍大きくなけ ればならない(すなわち、0.1−50v/cm)。 私の発明は50Kv/M以下の電気成分および/もしくは5000μT以下の 磁気成分を有する周囲フィールドについて最も良く機能すると思われる。より低 いフィールド強度としては、0.5Kv/Mの電気成分および/もしくは5μT の磁気成分が代表的である。(例えば、60Hzの正弦波である)コヒーレント 信号の中断により錯乱フィールドが発生してこの信号の周波数が周囲フィールド の基本周波数に(必ずしも等しくはないが)類似している時に良い結果が得られ る。しかしながら、変調RFもしくは変調マイクロ波フィールドの影響に対して 保護する場合には、錯乱フィールドは変調の周波数成分に(必ずしも等しくはな いが)類似している周波数成分しか含んでいなければ効果的である。好ましくは 錯乱フィールドのrpm振幅は周囲フィールドのそれにほぼ等しいか、それ以上 でなければならない。 周波数、位相、方向、波形もしくは振幅等の性質が次に変化するまでの時間は 悪影響の一部抑制に対しては5秒以下でなければならず、より完全な保護に対し ては好ましくは1/10(0.1)秒と1秒の間とされる。次の変化までの時間 が不規則でランダム(例えば、ノイズ信号)であれば次の変化までの時間は1/ 10(0.1)秒よりも短くすることができる。例えば、rms値が周囲信号の rms値に等しく設定され、帯域が30ヘルツから90ヘルツへ拡張されるノイ ズ信号により完全な抑制を達成できることを私は発見した。 生体が曝されるフィールドを爆射持続時間中、私の錯乱フィールドとすること が好ましい。しかしながら、私の錯乱フィールドが総爆射時間の主要部分しか存 在しない場合に利点が得られる。 電界、磁界および電磁界を引き合いに出したのは、それらが明確である限り、 各種の周囲フィールドにより生体に障害を及ぼすことがあるためであるが、私の 発明に従って変化させれば1組の悪影響を抑制することができる。 私はいくつかの観察および手順により私の発明の有効性を確認した。一つの観 察はオルニチンデカルボキシラーゼ(ODC)に特異な活動の生物電磁気増強に 及ぼす印加フィールドの(ここではフィールドの特性パラメータの次の変化まで の時間間隔として定義される)コヒーレンス時間の影響である。ODCは細胞転 換および腫瘍の成長過程と密接に結び付いている。 哺乳動物の細胞培養の電磁界爆射に続いて、この高誘発性酵素の特異的活動が 調べられた。対数成長L929細胞の単層培養が55および65Hz間で交番す るフィールドに曝された。磁界強度は1μTであった。細胞は4時間フィールド に曝された。周波数変移間の時間間隔は1秒から50秒まで変動した。第1表を 参照されたい。 第1表から、(1)電磁界の周波数変移間の時間間隔が10秒以上である場合に は、電磁界爆射によりODCの活性度が2倍増加したことが判る。周波数変移間 の時間間隔(すなわち、55Hzと65Hzの間)が10秒以下に短縮されると 、 ODCの活性度を増加させるこれらのELF(極低周波数)フィールドの有効性 が減少する。1秒以下であればフィールドは何の影響も及ぼさない(すなわち、 爆射された哺乳動物の細胞の活性度は非爆射細胞と同じであった)。したがって 、十分短い時間間隔で電磁界のパラメータを変化させれば細胞機能に及ぼすフィ ールドの任意の作用を防止することができる。 この発見はマイクロ波領域のような高い電磁周波数に応用される。0.1−5 0秒の範囲の時間間隔で55および65Hz間で変化する周波数で変調された0 .9GHzマイクロ波を使用して同様なデータが得られた。23%の振幅変調が 使用され比吸収率は3mW/gであった。第1表に示すように、時間間隔が10 秒以上であれば、このマイクロ波フィールドによりODCの活性度は2倍増加す る。時間間隔が短かければODC活性度に及ぼすフィールドの影響は減少する。 次の変化までの時間間隔が1秒以下であれば、フィールドはODCの活性度に影 響を及ぼさない。 錯乱フィールドの保護効果をさらに明らかにするために、催奇剤として作用し てひよこの胚に異常を生じる外因性電磁界の能力に及ぼす変調の影響について研 究した。前記した実験方法では、60Hz電磁界の振幅が変調された。メリーラ ンド州、チェスタータウンのTruslow Farmからホワイトレグホーン の受精卵が得られた。これらは37.5℃に保たれた孵卵器内の1組のヘルムフ ォルツコイル間に置かれた。孵卵の最初の48時間中に一群の卵が1μTの振幅 の60Hz連続波(cw)正弦波電磁界に曝された。もう一群は4μTの振幅の 60Hzcw正弦波電磁界に曝された。もう一群の卵は1秒間隔で1.5から2 .5μTへ振幅が変動する60Hz正弦波電磁界へ曝された。コントロール卵は 単に孵卵器内に置かれ電磁界には曝されなかった。48時間の孵卵後に殻から胚 を取り出して組織学的に調べられた。(60Hzの磁界に曝されない)コントロ ール群はおよそ8%の異常を示した。1μTおよび4μTのフィールドに曝され た胚群はコントロール群よりも異常率が高く(14%)これらのフィールドは実 際に異常を誘発したことを示している。1秒間隔で変調されたフィールドに曝さ れた胚は曝されない卵と同じ異常率であった。したがって、1秒の変調(すなわ ちコヒーレンス時間)により磁界の催奇効果は有効に解消された。 直接変調できない(電力線や電気器具からの60Hzフィールド等の)周囲フ ィールドが存在する場合には、周囲フィールドの上に錯乱フィールドを重畳しな ければならない。数種の実験でこの重畳効果を調べた。 前の実験と同様に定常状態の10μT、60Hzフィールドに曝されたL92 9細胞のオルニチンデカルボキシラーゼレベルが測定された。4時間の爆射後オ ルニチンデカルボキシラーゼの活性度は2倍になった。a)10μT60Hz磁 界およびb)rmp値が60Hzフィールドのそれと等しく設定され方向が60 Hzフィールドのそれと同じである30−90Hz帯域のランダムEM(ノイズ )磁界を同時に印加して爆射が繰り返された。これらの条件の元ではオルニチン デカルボキシラーゼ活性度の統計的に有意の増強は観察されなかった。rmsノ イズ振幅が低下すると、EMF誘発オルニチンデカルボキシラーゼ活性度値の増 加が観察された。これを第2表に示す。 ノイズが信号(60Hzフィールド)にほぼ等しければ生物学的磁気効果は生 じないが、rmsノイズ振幅が低下するとノイズフィールドによりもたらされる 保護は少なくなることが第2表から判る。 錯乱フィールドは周囲フィールドに直角とすることができ、しかも保護を行う ことを明示するために、やはり60Hz、10μTを刺激周囲フィールドとして 使用してL929ネズミ細胞を使用したODC実験が繰り返され、今回は周囲磁 界を発生するコイルに直角とされたコイルにより錯乱フィールドが発生された。 今回の錯乱フィールドは1秒間隔で5μTから15μTへ振幅が変化する60H zフィールドであった。これらの条件の元ではODC活性度の増強は観察されな かった。コントロールODC活性度に対する爆射ODC活性度の比率は1.03 ±.08であった。したがって、たとえ錯乱フィールドが周囲フィールドに直角 であっても悪影響に対する完全な保護を達成することができる。 電気毛布、過熱パッド、カールアイロン、もしくは家庭用天井ケーブル熱源等 の加熱装置の磁界を無害としたい場合には、これらの装置へ送られる電流のパラ メータを10秒以下、好ましくは1秒以下、の間隔で変化させなければならない 。一つの方法は1秒間隔で電流を連続的にオンオフすることである。しかしなが ら、装置に対して設計された平均電力の半分しか送出できないため熱源は非効率 的となる。効率を改善するために、60Hzフィールドをオフ時間よりも長くオ ンさせればそれでも細胞を錯乱させてしかも生物学的応答は生じないことを立証 した。それでもオン時間は好ましくは1秒程度である。しかしながら、オフ時間 は完全保護に対しては0.1秒以下であってはならない。第3表には前記した種 類のL929ネズミ細胞を使用したODC実験の結果を示す。10μT60Hz フィールドが細胞へ印加された。フィールドは持続時間を変えるために毎秒中断 された。たとえオフ時間が0.1秒のように短くても細胞は錯乱されODCの活 性度の増強は生じないことが判った。オフ時間が0.1秒よりも減少すると細胞 は磁界に応答し始める。0.05秒のような短いオフ時間に対しては全応答のお よそ70%が生じる。オフ時間の好ましい範囲はおよそ0.1秒からおよそ1. 0秒であることが明らかである。 これらの実験から加熱応用における電流遮断装置は、生物学的保護錯乱フィー ルドを提供しながら、加熱システムの全能力を利用する点に関して少なくとも9 0%の効率であることが判る。 前記したように、電力線の近くに住んでいる子供は小児白血病の発生率が著し く高いという疫学的証拠がある。このようなフィールドを無害とする一つの方法 は一端が短絡され他端が低電圧電流源に接続されている一対の電線をポール上に 張り渡して不規則に変化するフィールドを生成することである。電流は適切な間 隔で不規則に変化しなければならない(例えば、およそ1秒の間隔であれば十分 有効である)。この場合出来るだけ使用電力は少なくしたいのでデューティサイ クルを短くすると効率的な電力節減策となる。例えば、前記した実験および第3 表に示したようにL929細胞内のODCの活性度に及ぼす60Hz爆射の影響 はピーク値が等しいが0.1秒オンとされ0.9秒オフとされる60Hzフィー ルドを重畳することにより緩和することができる。したがって、1秒オン、1秒 オフ方式に較べてこの応用では電力が1/10に節減される。 本発明に従って、さまざまな構成により有害なフィールドが無害なフィールド へ変換される。そのいくつかは次のようである。 一実施例では金属配管上に数個の時間依存接地装置を配置することにより生活 空間に錯乱フィールドが生成される。これらの装置により配管内の電流経路が不 規則に変化されて住宅内の任意の部屋もしくは人間や動物が占有する構造内のフ ィールドが不規則に変化する。 別の実施例では電気毛布等の加熱装置に直列に不規則に変化する抵抗経路を挿 入することにより有害なフィールドが無害なフィールドへ変えられる。 別の実施例では有害なフィールドを発生する機器の近くに装置を配置すること により錯乱フィールドを生成して機器の近くに不規則に変化する電磁フィールド が生成される。錯乱フィールドは元の有害なフィールドの非制御ソースへ重畳さ れる。 別の実施例では電気装置へ流れる電流や装置の両端間電圧を変調することによ り装置周りの領域のフィールドにより生成される危険が解消される。変調は装置 の外部もしくは内部手段により制御することができる。 別の実施例では電気装置周りの電磁界を変調して装置の周囲領域のフィールド により生成される危険性が解消される。この変調は装置の外部もしくは内部手段 により制御することができる。 別の実施例では、電気毛布、加熱パッド、および電気加熱水ベッド、等の電気 加熱装置の周囲領域のフィールドにより生成される危険性が装置の電流および/ もしくは電圧を変調して解消される。 別の実施例では配電系統の周囲領域のフィールドにより生成される危険性が被 保護空間領域内に変調された電磁界を重畳することにより解消される。 別の実施例では電気線路を接地するのに使用される金属配管の周囲領域内の電 磁界により生成される危険性が被保護空間領域内に変調された電磁界を重畳する ことにより解消される。これは変調された電流を配管自体に通すかあるいは変調 された電流を外部回路へ通して実施することができる。 別の実施例ではビデオディスプレイ端末およびテレビ受像機等の陰極線管装置 周りのフィールドにより生成される危険性が変調された電磁界を重畳することに より解消される。 別の実施例では電子レンジ周りの領域内のフィールドにより生成される危険性 が被保護空間領域内に変調された電磁界を重畳して解消される。 別の実施例では電力線の周囲領域内のフィールドにより生成される危険性が解 消される。 明らかに前記手順は、人間や多細胞生体にはない細胞が存在することがある、 実験室、産業プラント、等を保護するように適合させることができる。図面の簡単な説明 次に本発明を実施するためのさまざまな技術および装置について説明する。説 明は添付図を参照して行われ、ここに、 第1図は、振幅について変調された正弦関数の振幅対時間のグラフ。 第2図は、周波数について変調された正弦関数の振幅対時間のグラフ。 第3a図、第3b図および第3c図は、方形波変調を使用した60Hz正弦波 に及ぼす直接変調の影響を表す図。 第4a図、第4b図および第4c図は、DCバイアス方形波変調を使用した6 0Hz正弦波の直接変調の影響を表す図。 第5a図、第5b図および第5c図は、周期的に変化する波形を使用した60 Hz正弦波の直接変調の影響を表す図。 第6a図、第6b図および第6c図は、周波数がノイズ帯域内にある正弦波信 号に帯域制限ノイズ信号を重畳する影響を表す図。 第7a図、第7b図および第7c図は、周波数がノイズ帯域内にある鋸波信号 に帯域制限ノイズ信号を重畳する影響を表す図。 第8a図および第8b図は、本発明の生物学的保護特徴の直接変調方式を表す ブロック図。 第9図は、本発明の生物学的保護の直接変調方式の回路内変調器を表すブロッ ク図。 第10図は、本発明の生物学的保護特徴の重畳変調方式を表すブロック図。 第11図は、本発明の生物学的保護特徴の重畳変調方式の回路内変調器を表す ブロック図。 第12図は、配管を介して電流を変調する回路の回路図。 第13図は、電気毛布の保護回路の回路図。 第14図は、ビデオディスプレイ端末に使用する保護装置を示す図。 第15図は、ビデオディスプレイ端末に使用する別の形式の保護回路を示す図 。 第16図は、人間および/もしくは動物により占有される空間に使用する保護 システムを示す図。 第17図は、睡眠用マットレスの上もしくは下に敷くマットを示す図。 第18図は、直接変調生物学的保護コンバータボックスの回路図。 第19図は、直接変調生物学的保護サーモスタットの回路図。 第20図は、生物学的に保護されたヘアドライヤの一実施例の回路図。 第21図は、生物学的保護フィールドの存在を検出する検出システムの回路図 。 第22図は、生物学的に保護されたヘアドライヤ用低磁界放出加熱コイル構成 。 第23図は、第22図の加熱コイル構成を制御する回路図。 第24図は、コンピュータキーボード用生物学的保護コイル。 第25a図は、住宅その他の建物用生物学的保護システムのコイル構成。 第25b図は、住宅その他の建物用生物学的保護システムの別の実施例の回路 図。 第26図は、住宅その他の建物用生物学的保護システムの回路図。 第27図は、重畳技術を実施して配電線の周囲領域内に錯乱フィールドを生成 する実施例を示す図。 第28図は、ODC活性度比対コヒーレンス時間のグラフ。 第29図は、ハンドヘルドセットのスピーカ/マイクロホン側周辺のコイルで ある、無線電話機の周囲領域内に錯乱フィールドを生成する実施例を示す図。 第30図は、ハンドヘルドセットのスピーカ/マイクロホン側と反対側の周辺 のコイルである、無線電話機の周囲領域内に錯乱フィールドを生成する実施例を 示す図。実施例の詳細説明 時間的に繰り返し変化する任意の電圧、電流、電界、磁界、もしくは電磁界は その波形、ピーク振幅(A)、周波数(周期)、方向および位相により記述する ことができる。波の変調とはこれら任意のパラメータの時間依存変動のことであ る。例えば、任意のパラメータの振幅のパルス変調は振幅の変化のことである。 この変調の2つの例を第1図および第2図に示す。第1図では振幅はパルスによ り変調される。したがって、時限T1に対して正弦状に変化する電圧の振幅はA1 である。第2の時限T2に対しては振幅はA2となる。T1およびT2の値は等しく する必要はないが最善の結果を得るには各々がおよそ1秒以下でなければならな い。元の正弦波の正弦変調等の時間変化電圧の変調のさまざまなバリエーション を使用することができる。したがって、60Hz正弦電圧を1Hz正弦変調によ り振幅変調することができる。もう一つの可能性は60Hz正弦電圧の振幅の鋸 波バリエーションである。起こり得る全ての変調フィールドの中で、振幅、波形 、位相、方向もしくは周波数等のパラメータの少なくとも一つはおよそ1秒以上 の時間一定であってはならない。 したがって、例えば、第1図および第2図においてT1およびT2の値はおよそ 1秒より長くてはならない。最善の結果を得るには、A1は1.2A2よりも大き くなければならず、好ましくは2A2よりも大きくなければならない。 マイクロ波フィールドが100,000Hz以下の周波数で変調される場合は 常に、本発明に従ってここに記載するように変化する周期的パラメータによる保 護ステップを採らなければならない。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法は方形波変調を使用することであ る。すなわち、規則的な間隔で送られる電力を遮断することである。 Litovitzの発明によれば、変調周波数は好ましくは1秒程度である。遮 断時間は、10%−90%のデューティサイクルに対応して、好ましくは0.1 −0.9秒でなければならない。第3図に正弦波形の方形波変調方法を示す。 第3a図に正弦波信号を示す。第3b図にこの方法を使用した第3a図の正弦 波信号の制御シーケンスを示し、第3c図に生物学的に保護された正弦波信号の 結果を示す。第3d図はスイッチング点における第3c図の信号の拡大図である 。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法はDCバイアス方形波変調を使用 することである。すなわち、規則的な間隔で送出電力が低減される。変調周波数 および振幅低減間隔は本明細書に従って変えなければならない。電力低減は好ま しくは50%程度でなければならない。第4図にDCバイアス方形波による正弦 波形の変調方法を示す。 第4a図に正弦波信号を示す。第4b図にこの方法を使用した第4a図の正弦 波信号の制御シーケンスを示し、第4c図に生物学的に保護された正弦波信号の 結果を示す。第4d図はスイッチング点における第4c図の信号の拡大図である 。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法は方形波周期的信号の周波数変調 を使用することである。すなわち、規則的な間隔で送られる電力の周波数が変え られる。周期およびデューティサイクルは本明細書に従わなければならない。周 波数変化は好ましくは20%程度でなければならない。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法は方形波周期的信号の位相変調を 使用することである。すなわち、規則的な間隔で送られる電力の位相が変えられ る。周期およびデューティサイクルは本明細書に従わなければならない。位相変 化は好ましくは90°の倍数でなければならない。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法は有害なフィールドの波形を周期 的に変えることである。周期およびデューティサイクルは本明細書に従わなけれ ばならない。位相変化は例えば全波整流とすることができる。第5図は正弦波信 号の全波整流により波形を周期的に変える変調結果を示す。 第5a図は正弦波信号を示す。第5b図にこの方法を使用した第5a図の正弦 波信号の制御シーケンスを示し、第5c図に生物学的に保護された正弦波信号の 結果を示す。第5d図はスイッチング点における第5c図の信号の拡大図である 。 有害なフィールドを変調するもう一つの方法は有害なフィールドを好ましくは 1000Hz以下の範囲の通過域を有する帯域制限ノイズ信号の重畳に従って変 えることである。 重畳フィールドソースを使用する場合には、コヒーレントAC信号の適切な変 調、もしくはノイズ発生により干渉信号を生じることがある。第6図に帯域制限 ランダムノイズ信号の重畳による正弦波信号の変調結果を示す。 第6a図に正弦波信号を示す。ランダムノイズの形のフィールドを有する重畳 された生物学的保護フィールドソースを第6b図に示す。第6c図は第6a図の 正弦波信号と第6b図の生物学的保護フィールド信号を結合させた生体周囲の生 物学的に保護されたフィールドである。 第7図は帯域制限ランダムノイズ信号の重畳による鋸波波形の変調結果を示す 。第7a図に鋸波信号を示す。ランダムノイズの形のフィールドを有する重畳さ れた生物学的保護フィールドソースを第7b図に示し、第7c図は第7a図の正 弦波信号と第7b図の生物学的保護フィールド信号を結合させた生体周囲の生物 学的に保護されたフィールドである。 本質的に2種類の実施例があり、それは(1)有害なフィールドのソースの電 気回路内に配置される直接変調装置、および(2)有害なフィールドソースから は独立しているが有害なフィールドと結合される錯乱フィールドを生成して生物 学的に保護されたフィールドを生成する重畳装置である。直接変調実施例 直接変調実施例は規則的に振動する電流を直接変調してその生物学的影響特性 を最小限に抑えるための多くの方法を明示する。第8図は本発明の直接変調技術 の一般的な構成を説明するブロック図である。 第8a図を参照して、標準電気装置はフィールドを発生する電気部品40およ びフィールドを発生しない電気部品36を含んでいる。全ての電気部品は作動す るための電源38を必要とする。したがって、第8b図に示すように、一種の実 施例では電源38と有害フィールド発生部品40との間に回路内変調器42が配 置される。 第9図は第8b図の回路内変調器42をさらに示すブロック図である。回路内 変調器42は電気回路内へ流れる電力を直接変調してその発散フィールドを無害 とする(生物学的に保護されたフィールド)。電源38はフィールドソース部品 40および回路内変調器42の回路へ給電する。回路内変調器は本発明に従って 変調波形を生成する変調発生器44を具備している。変調装置ドライバ46は変 調装置48へ給電する。変調装置は電源38の基本的特性を直接変調し、こうし て得られる生物学的に保護された電源からフィールドソース部品40が給電され る。電源は本明細書に従って変調される基本的特性を有するため、有害であるは ずの、フィールドソース部品からのフィールドは生物学的に保護される。 直流電源38aは、例えば、バッテリ、交流線路変成器、および交流線路容量 結合直流電源、等の任意の直流電源である。変圧器絶縁電源は変圧器付近に大き なフィールドを有することがある。しかしながら、これらのフィールドは大概は 局限されている。交流線路容量結合直流電源は電力要求が大きい場合には非効率 的となることがある。交流線路給電変圧器絶縁調整直流電源は適切な定格の変圧 器、半波もしくは全波整流器、充電容量、およびナショナルセミコンダクタ社製 LM78XXラインの一つである電圧調整器を使用して容易に構成することがで きる。交流線路給電容量結合調整直流電源は例えばマクシムエレクトロニクス社 製MAX610もしくはMAX611AC/DCコンバータICを使用して容易 に構成することができる。容量結合直流電源の一つの欠点は交流線路から絶縁さ れないことである。 変調発生器44はタイミング回路として実現することができる。タイミング回 路はさまざまに実現することができる。その一つは水晶発振器を使用して基本ク ロック周波数を発生することである。制御信号の周期およびデューティサイクル は適切な分周器および組合せ論理を使用して設定することができる。もう一つは 555タイマに基づいているような単安定マルチバイブレータ回路を使用するこ とである。この回路の実現はナショナルセミコンダクタ社刊行のデータブックに 記載されており、従来技術で周知である。この回路では周期およびデューティサ イクルを50−100%の範囲内で容易に変えることができる。この範囲外の値 に対しては、7404等の、インバータにより得られる出力信号の補数を使用す ることができる。 タイミング回路もマイクロプロセッサを使用して実現することができる。マイ クロプロセッサおよびマイクロコントローラはソフトウェア制御の元で多数の算 術および論理演算を実施することができるデジタルデバイスである。例えば、方 形波のデューティサイクルをランダムに変えることができるマイクロプロセッサ を使用してより複雑なタイミング方式を達成することができるが、生物保護作用 の有効性に関する限りこのような複雑なタイミングシーケンスを使用することに 本質的な利点はない。 変調装置ドライバ46は変調発生器44と変調装置48との間にインターフェ イスを構成する。理想的にはこの部品は線路絶縁を提供して負荷電流の制御論理 へのいかなる帰還も解消しなければならない。それはモトローラ社製MOC30 30等の光絶縁トライアック/SCRドライバにより実現することができる。 変調装置48は負荷を介して電源の基本的特性を制御する。変調装置48は電 流変調の場合にはスイッチング装置とすることができるが、スイッチサイクリン グおよび全動作寿命要求により、この部品は代表的には少なくとも10億スイッ チングサイクルの寿命でなければならない。トライアックやSCRにより実現さ れた固体スイッチはこの応用に理想的に適している。115V動作に適したトラ イアックの例はモトローラ社製MAC3030シリーズである。重畳変調実施例 本発明を実現するもう一つの技術および装置は有害なフィールドに錯乱フィー ルドを重畳することである。錯乱フィールド源は、例えば、直接変調方式に使用 されるのと同じ回路により駆動されるコイルとすることができる。コイルもしく はフィールド発生装置により生成される錯乱フィールドを使用して周囲の有害な フィールドに適切な錯乱フィールドを重畳することができる。この技術の一般的 な方式を第10図に示す。第10図を参照して、代表的にはコイル構造である、 錯乱フィールド源50が有害なフィールドおよび被保護生体の近くに配置されて いる。次に錯乱フィールド源50は電流源38bにより給電され、電流源38b からの電流はここに記載するような回路内変調器42を介して少なくとも一つの 基本特性により変調される。 前記したように、効果的とするには生物学的保護信号の振幅は少なくとも有害 なフィールドのそれと同じ大きさでなければならない。この要求を満たすための 一つの方法は通常予期される磁界変動をカバーするのに十分な高さの信号レベル を確立することである。また、周囲磁界が変化すると予期される場合には、平均 磁界の変化に応答して生物学的保護信号レベルを調整することができる。 生物学的保護フィールドは連続的に有効に存在する必要はないことが実験的に 判っている。例えば、連続的に1秒間隔でオンオフされる生物学的保護周期信号 でも有効である。この特性は磁界環境の変化に応答する生物学的保護方式を実現 するのに有用である。信号オフ時間中に生物学的保護コイルを使用して優勢な磁 界を測定することができる。コイルはそれに囲まれる領域にわたって一様な磁界 だけを正確に測定することができる。生物学的保護コイルが大きければ平均磁界 が測定される、すなわち、局在するフィールドの影響は、一般的に、平均化され る。優勢な磁界環境が大部分、高圧電力線等の、広範な磁界を発生するソースに よるものであれば、コイルの測定値は実際の状態を一層示すようになる。 重畳変調技術の一実施例では第10図に示す直接変調方式の実施例が使用され る。一つのケースでは変調されるように選択された電流源からの電流の基本的特 性は振幅とされるが、周波数等の他の基本的特性とすることができる。しかしな がら、線周波数信号以外の変調されたコヒーレント信号を発生することは一層困 難でありしたがって簡便な選択ではない。 重畳変調のもう一つの技術を第11図に示す。この技術ではノイズ発生器52 が使用されそれに帯域フィルタ54および電力増幅器56が続いている。これら のデバイスは電源38により給電され、例えばコイルもしくは類似のフィールド 放射デバイスである、錯乱フィールド源50を駆動する。この方式の部品につい ては次節で説明する。 電力要求が低い場合には、電源38は前記した方法の一つを使用して実現する ことができる。電力要求の高い応用については(例えば、ナショナルセミコンダ クタリニアアプリケーションハンドブック等の)文献に記載された標準的方法を 使用することができる。 ノイズ発生器52として使用できるノイズ信号を発生する技術はたくさんある 。次の方法は実施回路により応用の全体サイズを著しく増大してはならない状況 に適している。 ツェナーダイオード等の固体デバイスからのショットノイズを増幅することに よりノイズ信号を発生することができる。電流は個別の電荷流として定義される 。ショットノイズは電荷量子の有限性による電流の統計的変動により生じる。こ の場合に発生するノイズはホワイトガウスノイズである。ノイズを発生する別の 方法はデジタル技術を使用することである。出力レジスタが1個以上の前のレジ スタと論理的に結合されて入力レジスタへ帰還されるn個のシフトレジスタバン クを使用して疑似ランダムデジタルシーケンスを発生することができる。このよ うにして明らかにランダムである長いシーケンスを発生することができる。シー ケンス自体が2n−1のシフトサイクル後に繰り返される。シフトレジスタの長 さはシーケンサの使用時間にわたって本質的にランダムなビット発生器を作るの に十分な大きさにできることがお判りと思われる。この回路は、ここに記載する 応用においてノイズ発生器として使用することができる特殊用途IC、ナショナ ルセミコンダクタ社のMM5437、に実現されている。 錯乱フィールドの有効性は生体が生物学的保護信号の変化する特性を感知して 生物学的応答を開始しないという前提に基づいている。生物学的細胞の誘電特性 により支持される、実験的証拠に基づいて生体はELFフィールドにはよく応答 する。したがって、生物学的保護信号はELF周波数範囲で作動する時により効 果的に感知されるものと思われる。前節で説明したノイズ発生により広帯域信号 が生じそれを濾波してELF範囲の信号を発生しなければならない。帯域が30 −100Hzのノイズ信号はノイズのrms振幅がコヒーレント信号のrms振 幅以上である場合に生物学的応答を有効に抑制するという実験的証拠がある。帯 域フィルタ54は受動素子網もしくはオペアンプベース回路により実現すること ができる。オペアンプで実現する方が単純であり少ない部品で等価フィルタが得 られる。オペアンプを使用して実現する帯域フィルタ54にはさまざまな種類が あり、バターウォース、チェビシェフおよびベッセルフィルタが含まれる。応答 の鮮鋭度はフィルタの伝達関数の極数を増加して高めることができる。通過域に 0.5Dbのリップルを有するように設計された2極低域チェビシェフフィルタ がこの応用に適切な構成の一つであることが判った。この構成では30Hzの指 定周波数における帯域フィルタ54の低周波カットオフは回路部品の固有応答に より設定される。 算術演算を実施する能力により、マイクロコントローラは変調発生器44とし て使用することができる。各周期の特定範囲にわたって振幅あるいは周波数もし くはその両方が変化するように設計された錯乱フィールド信号はソフトウェア制 御の元で容易に発生することができる。同様に、前記したシフトレジスタノイズ 発生方式を真似たアルゴリスム、もしくは他の標準技術を使用してノイズ信号を デジタルに発生することができる。帯域フィルタ54もデジタルに実施して前記 したチェビシェフフィルタハードウェア方式もしくは任意他の適切なフィルタ方 式を再生することができる。これら全ての場合についてマイクロプロセッサ制御 変調発生器信号の出力は電流源38bから錯乱フィールドソース50へ通される 電流信号を指示する。 変調信号の増幅は前記したのと同じ増幅器モジュールを使用して達成すること ができる。錯乱フィールド源(多ターンワイヤループすなわちコイル)へ給電す る電力増幅器56が必要となることもある。代表的には帯域フィルタ54の出力 はコイル等の低インピーダンス複素負荷を駆動するには適さない。この負荷に適 切な電流を流すには電力増幅器56が必要である。電力増幅器56の設計は電流 要求によって決まる。広範な電力範囲にわたる2個の電力増幅器ICは7ワット LM383および140ワットLM12であり、共にナショナルセミコンダクタ 社製である。他の標準オペアンプベース増幅器回路は一般的な文献に載っている 。 錯乱フィールド源50は有害なフィールドを生物学的に保護する領域内に所望 の錯乱フィールドを誘起するように設計しなければならない。生物学的保護磁界 の方向は生物学的影響を及ぼすフィールドに関して重要ではないことという実験 的証拠がある。そのため錯乱フィールド源50の設計にある程度の自由度が許さ れる。特定応用について選定される構成は、例えば錯乱フィールド源が既存の電 気装置の一部としてその一般的な外部構成を変えることなく組み込まれるような 場合には、空間的制約にも依存する。小型電気装置から生じる局在フィールドに 対する生物学的保護が求められる場合には、錯乱フィールド源50は、例えば、 有害なフィールド源を包囲するように設計するか、もしくは戦略的に有害なフィ ールド源の近くに配置される。有害なフィールドの範囲が大きい、例えば電気暖 房住宅の大型加熱コイル、もしくは電力線フィールド内、等の状況では遥かに広 範な保護が必要となることがある。この場合にはエリアを取り巻く大型コイルが 適切である。多層ビルディングのように必要な保護範囲が全方向で大きい場合に は多数のコイルが必要となる。 第12図に示すように、銅配管を流れる漏洩電流に対する保護は容易に達成す ることができる。第12図を参照して、デバイス10は電気的もしくは機械的に 制御されるスイッチであり1秒の間隔でオンオフされる(例えば、1秒オンおよ び1秒オフ)。“オゾ”期間中に銅管12内のAおよびB点を流れる電流の一部 が交互に配管ではなく大地へ流れるようにされる。したがって、(構造の作業お よび居住空間に電磁界を生成する)AからBへの電流は1秒以下の間隔で(電流 を低減することにより)変調される。デバイスの必要数は配管の複雑さによって 決まる。 電気毛布に対する保護は容易に達成することができる。第13図に電気毛布の 加熱回路を示す。デバイス14(保護回路)は毛布16を流れる電流を1秒間隔 でオンオフするスイッチである。デバイス14は電流を完全にオフとする必要は ない。例えば、電流を50%だけ低減し、次に1秒以内に電流をその完全な値へ 戻すことができる。デバイス18は電気毛布により給電される通常のサーモスタ ットである。“オゾ”期間も“オフ”期間も5秒をこえてはならず、好ましくは 1秒でなければならない。 第14図に示すように、ビデオディスプレイ端末の有害な影響を回避すること ができる。第14図を参照して、ビデオディスプレイ端末20は電磁界源22に より保護される。BVDTおよびBPDは、それぞれ、ビデオディスプレイ端末(V DT)および保護装置(PD)の磁界である。被保護領域内の任意の点にお けるBPDの平均振幅はVDTによるフィールドの振幅の50%よりも大きくなけ ればならない。好ましくは、平均振幅BPDはBVDTの振幅の少なくとも2倍でな ければならない。PDの保護フィールドがVDTフィールドと同方向であれば、 最も効果的である。PDフィールドがVDTフィールドに直角であれば、VDT フィールドの5倍でなければならない。 第15図は第14図と同様なシステムを示すが、第15図ではPD24がVT D20周りに載置されたコイルとして図示されている。 保護装置は時間変化変調磁界を発生する任意のデバイスとすることができる。 例えば、10ターンワイヤのコイルを使用する場合には、第14図もしくは第1 5図に示すように載置することができる。第14図ではコイルはVDT近くの表 面上に配置されそのフィールドがVDTのフィールドと交差するような方位とさ れる。第15図ではコイルはVDTの前面外縁周りに配置される。代表的なVD Tではコイルは各辺が40cmの方形とすることができる。コイルの平均電流を 調整してコイルによるモニタ前面および中心の平均フィールドが好ましくは同じ 点におけるVDTによるフィールドにほぼ等しくなるようにしなければならない 。例えば、モニタのすぐ前面における平均フィールドが10μTであれば縁部の 40cmの10ターンコイルにはおよそ0.35Aの60Hzcw電流が流れる ことができる。電流は交互に1秒間0.5A次に1秒間0.2Aとすることがで きる。 (VDTの1種である)標準TV受像機をVDTや“コンピュータ”と同様に 保護できることを理解されたい。 第16図に示すように、大きいエリアを保護することもできる。第16図を参 照して、大型ワイヤコイル26、28(例えば、2.13m高さx2.13m幅 (7フィート高さx7フィート幅))が部屋の対向壁上もしくはその近く、もし くは床と天井に載置されている。周囲フィールドが垂直方向である場合には前者 よりも後者の構成がより効果的である。部屋は生体にとって危険なcw電磁界に 曝されているものとする。変調された電流(例えば、1秒間隔で“オン”および “オフ”)がコイルを流れる。コイル26の電流および変調はコイル28の電流 および変調と同相とされる。コイル対はヘルムホルツコイルとして作用し被保護 領域内のフィールドを1個のコイルを使用する場合に較べてより均一に保とうと する。コイル内の電流の平均振幅は被保護領域内の各点においてコイルにより発 生される電磁界が周囲フィールドの少なくとも50%好ましくは周囲値の5−1 0倍となるようにしなければならない。 コイル対の替わりに1個のコイルを使用することができる。コイルは大きいほ ど良く、大きいコイルは小さいコイルよりも均一な被保護領域を提供する。 コイルを含む特殊マットを家庭、実験室、もしくは他の生体生息場所で使用し て一般的な保護を行うことができる。例えば、家庭で過ごす時間の大きな割合が ベッドで睡眠するのに費やされる。したがって、配電線の近くに住んでいる人は 床に就いている時間中にその人を保護“錯乱”フィールドとする装置を使用する のが有用である。第17図はコイル構造を使用してマットレス内に錯乱フィール ドを発生する様子を示す。 第17図に示すように、これは多ターンワイヤコイル30をマット32内に埋 め込みこのマットをマットレス34の上もしくは下に、生体の器官を最大限に保 護するためにベッドの頭部近くに、配置して行われる。ワイヤは年中使用される ため低抵抗としベッドやそこに寝る人を著しく加熱してはならない。このワイヤ コイルには全シーズンを通して変調された電流が流れる。変調された電磁界によ り床に就く人は室内の周囲電磁界から保護される。例えば、クイーンサイズのベ ッドに対してはおよそ152cmx152m(60インチx60インチ)の10 ターンを有する方形ワイヤコイルに0.14Aの電流を流すとコイルの中心にお よそ1μTの磁界が垂直方向に生じる。ベッドが空中6.1m(20フィート) の電力線から30.5m(100フィート)以上離れている場合には、電力線に よる周囲磁界も垂直方向である。したがって、コイルと電力線のフィールドは最 適に一致する。錯乱フィールドを発生するにはコイルの電流はおよそ0.03A から0.07Aへ変化し少なくとも毎秒一回元へ戻って0.5−0.2μT間で 不規則に変化するコイルフィールドを中心に生じなければならない。電力線が1 μTであれば、中心付近の総フィールドは(コイルフィールドが電力線フィール ドと同相であれば)1.2μTから1.5μTへ変化して毎秒元へ戻る。フィー ルドが同相でなければ正味のフィールドは毎秒0.5から0.75μTへ変化す る。これらの状態はいずれも居住者を電力線フィールドに曝されないよう保護す る。前記コイルを電気毛布内で組み合わせて毛布が加熱および保護の2つの目的 を果たすようにすることができる。 このようなマットは椅子に使用するようにしたり、テーブルやキッチンカウン タ上に配置したり、人間や動物がかなりの時間を過ごす場所であればどこにでも 配置することができる。コンバータボックス実施例 コンバータボックスは本発明の直接変調技術を利用する実施例である。電力線 周波数で作動し抵抗型素子を使用して発熱する電気的に給電される装置は常に加 熱素子を流れる電流により誘起される磁界に取り囲まれている。磁界放射の大き さおよび範囲は加熱素子の配列およびそこを流れる電流の振幅の関数である。本 実施例では直接変調技術を汎用装置に利用してライン電力が生物学的影響を最小 限に抑えるフォーマットへ変換される。その機能により本装置は以後“コンバー タボックス”と呼ばれる。それは標準抵抗型加熱装置のアドオン生物学的保護モ ジュールとして使用される。 第18図は外部機器に使用する標準家庭電流の振幅の基本的特性を変調するコ ンバータユニットの回路図である。第18図を参照して、コンバータボックスは 例えば10V、60Hzアウトレット等の標準家庭電力線アウトレットへ、一体 型プラグを介して直接もしくはパワーコード74を介して接続されるように設計 されている。次にライン電力は前記した直接変調方法の一つを使用してコンバー タボックス内で変調され変調された形でコンバータボックスの電力アウトレット を介して利用できるようにされる。コンバータボックスの変調された出力により 作動する抵抗型加熱装置からの電界および磁界放出は同様に変調されしたがって 生物学的影響は無視できる。 コンバータボックスは、例えば、電気毛布、電気加熱パッド、カールアイロン 、その他の低電力抵抗加熱装置に使用することができる。ライン電力変調により 誘導負荷の不適切な動作を生じることがあるため、ファンモータや他の誘導負荷 を組み込んだ装置に使用するのは好ましくない。コンバータボックスを実現する 一つの回路を第18図に示す。この実施例では1秒周期および90%デューティ サ イクルが使用される。生物学的保護変調による電力損失が望ましくない場合には 、スイッチング装置はライン周波数もしくは全波整流ライン周波数信号に接続さ れるDPDTスイッチとして実現することができる。 コンバータボックスは、例えば家庭用回路等の、電源74へプラグインされる 。スイッチング装置76により電源74のホットライン80が遮断され、中性線 78が電源74および生物学的に保護されたアウトレット74間に連絡される。 スイッチング装置76は電源74のホットライン80および生物学的に保護され たアウトレット72のホットライン82間に存在する。コンバータボックスはこ こに記載する直接変調方法の開示に従った制御信号発生器68およびスイッチン グ装置ドライバ70を実現する。生物学的に保護されたサーモスタットの実施例 インラインサーモスタットは設定レベルに対する温度変化に応答して電流を制 御するのに使用されるデバイスである。ここに記載する本発明を実現するのに多 くの回路設計が可能であるが、その一つについて説明する。サーモスタットの実 施例の回路を第19図に示す。この実施例では、電流制御は変調装置92により 行われる。変調装置92の制御は温度制御回路84、および変調発生器86と共 に、変調装置ドライバ90を使用して行われる。温度制御回路84および変調発 生器86は一緒にNANDされて変調装置ドライバ90へ入力される。変調装置 ドライバ90の一実施例ではモトローラ社製MAC3030もしくはMAC30 31あるいは他の適切な定格のユニットである、トライアックがスイッチングデ バイスに使用される。変調装置ドライバ90は(例えば、ナショナルセミコンダ クタ社製LM3911温度コントローラを使用する回路である)温度制御回路8 4からの信号、および変調発生器86からの信号を論理的にNANDすることに より制御される。変調発生器86は単安定マルチバイブレータとして接続された 555タイマを使用して実現することができる。生物学的保護特徴を実現する最 も単純な方法はフィールドを周期的にオフとすることである。1秒周期の90% デューティサイクルを使用して加熱効率に及ぼす変調の影響を最小限に抑えるこ とができる。変調による熱損失が望ましくない場合には、無整流および全波整流 間でスイッチングを行って後者を実現することができる。しかしながら、この場 合には温度制御回路84により制御される変調装置92は変調装置ドライバ90 に直列接続され後者とは独立して作動する。変調装置92への線路94および9 6が恒温制御が望まれる負荷への回路を完成する。生物学的に保護されたヘアドライヤ(重畳変調技術)実施例 ヘアドライヤは、電力線周波数で作動し抵抗型素子を使用して発熱する他の被 給電装置と同様に、加熱素子を流れる電流により磁界が誘起される。大概のヘア ドライヤは大きなノズルを介して加熱空気を吹き出して作動する。空気はノズル 内に載置された1組の加熱コイルを通過する時に加熱される。主な磁界放出源は 加熱コイル、およびファンブロアモータである。正常動作時にヘアドライヤのノ ズルは頭部へ向けられる。したがって、ユーザの頭部における加熱コイルからの 磁界放出の大きさはファンモータからの放出よりも大きい場合が多い。大概の標 準ヘアドライヤからの磁界放出は比較的振幅が大きくしたがって生物学的に影響 を及ぼすフィールドである。この節に記載する実施例は本発明の生物学的保護特 徴を標準ヘアドライヤへ組み込んだものである。さらに、低磁界放出となるよう に設計された加熱コイル構成についても説明する。 本出願において生物学的保護特徴は加熱コイルを通る電流の直接変調もしくは 重畳変調により組み込むことができる。直接変調の場合には、加熱コイルを通る 電流は直接変調の節に記載した方法の一つ、もしくは前記サーモスタットの例に 記載した方法を使用して変調することができる。標準ヘアドライヤでは、低電圧 直流モータを使用してファンを駆動するのが普通である。モータを流れる電流は それに直列接続された加熱コイルにより制限される。本発明で指示されているよ うに、直接変調を利用する場合には、モータに直列接続されない加熱コイルを通 る電流だけに影響を及ぼすように変調を加えるようにヘアドライヤを設計する必 要がある。 第19図と同様な回路が適切であり、変調装置ドライバ90は、例えばモトロ ーラ社製MAC3030−15トライアックを組み込んだ、ヘアドライヤの電力 要求を処理するように選定される。 重畳方法を使用する場合には、ヘアドライヤのノズル内に配置された加熱コイ ル上に滑り込ませるコイル構造である、錯乱フィールド源を使用して錯乱フィー ルドを印加することができる。外部コイルを駆動する変調装置は重畳変調につい て記載した任意の方法を使用して変調することができる。重畳変調による生物学 的に保護されたヘアドライヤの一実施例の回路を第20図に示す。 第20図はノイズ発生器98を示し、そこからの信号はローパスフィルタ10 0へ通され、次に電力増幅器102により(この場合コイル構造である)錯乱フ ィールド源106へ給電するのに十分に増幅される。 錯乱フィールドが存在することを検出してユーザへ示す感知回路をここに記載 するいずれかの実施例に実現することができる。このような感知回路の一つの回 路図を第21図に示す。 第21図を参照して、センス入力108は、第20図のコイル106等の、錯 乱フィールド源50から受信される信号である。この実施例では、錯乱フィール ドの存在はLED112により示される。 錯乱フィールド源コイル106への電力要求を低減するために、低磁界放出加 熱コイルを設計することが好ましい。この目的を達成する一つの構成を第22図 に示す。第22図はマイカ製構造114の回りに形成されたコイル構成を示す。 コイルH3はコイルH2とは逆並列に延びている。 第23図は第22図の加熱コイル用制御回路を示す。この構成では2個の加熱 コイルH2およびH3は各コイルに同じ電流が反対方向に流れるように並列接続 されている。磁界が反対方向に誘起されて互いに一部相殺されるためこの構成に より磁界放出が低減される。コイルH1によりファンに低電圧モータを使用する ことができる。 加熱コイルからの磁界の潜在的な生物学的影響力を最も効果的に抑制するには 、外部コイルは加熱コイルフィールドと同じ方向に沿った磁界を発生しなければ ならない。これは加熱コイルとノイズのプラスチック本体間に熱バリアを提供す る反射板シールド上にソレノイド型コイルを巻回して達成される。一定の巻数に 対しては、ワイヤゲージを選択することにより外部コイル抵抗を調整することが できる。例えば、第20図の駆動回路は28番線で作られた280ターン、5. 08cm(2インチ)径、14.5Ωソレノイドコイルを駆動する時に適切な生 物学的保護フィールドを発生することができる。生物学的に保護されたキーボードの実施例 ビデオディスプレイ端末は磁気偏向コイルを使用して垂直および水平走査を制 御する。偏向コイルからの磁界は代表的には60Hzおよび20KHz付近で振 動する鋸波である。低周波数放出によりディスプレイ画面の中心に10μT程度 の磁界が発生する。このようなフィールドは画面からの距離が離れるにつれ急速 に減衰する。しかしながら、ユーザはモニター面から30.5cm(1フィート )以内程の位置に座ることがありそこでは磁界が0.4−2.4μTの範囲にな ることがある(Hietanen,M.およびJokela,K.,“ビデオデ ィスプレイユニットからのRF電磁放出の測定”、Work with Dis play Unit 89,Ed.Berlinguet L.およびBert helette D.,Elsevier Science Publishe r,1990)。RF範囲に入る高周波放出によりディスプレイ画面の中央で0 .7Tにも達することがある磁界が発生する。このようなフィールドはモニター 面から30.5cm(12インチ)離れると10−1010nT程度まで減衰す る。前記したように、電磁界の潜在的な生物学的影響力は低周波において一層著 しいという実験的証拠がある。ビデオディスプレイ端末の垂直走査制御に使用さ れるような磁界は0.5μT程度の低レベルでも生物学的影響を生じることが判 っている。 この節で説明する実施例は重畳変調の節で説明した重畳原理を使用してユーザ がビデオディスプレイ端末やその近くの他のソースからの磁界放出に通常曝され る領域内に錯乱フィールドの生物学的保護効果を与える装置を作り出す。この装 置はコンピュータキーボードの一体部を形成ししたがって生物学的に保護された キーボードと呼ばれる。この実施例のキーボードのコイル構造を第24図に示す 。 第24図を参照して、この装置はコンピュータキーボード136内に設置され キーボードの回路と一体の回路により作動される、その錯乱フィールド源50と してコイル134を使用する。コイルを作動させる電力はホストコンピュータか ら標準キーボードインターフェイス接続138を介して引き出される。コイル1 34の存在はキーボード136のいかなる動作とも干渉せず生物学的保護特徴の 適切な動作をユーザにアドバイスするインジケータLED140を除けばユーザ に対してトランスペアレントである。ここに記載する方法に従って変調される電 流がコイル134へ通されてモニターの適切な動作と干渉することなくユーザ位 置においてモニターからのフィールド放出を生物学的に保護するように設計され た錯乱フィールドを誘起する。コイル134はさまざまな方法の中の一つを使用 してコイル134へ適切な電力を注入するように設計されている回路内変調器4 2により駆動される。 この装置の保護範囲は理想的にはキーボードからおよそ30.5cm(1フィ ート)程度以内であり、したがってキーボードをユーザに最も近く保持するのが 最も効果的である。モニターからの有害なフィールド放出が強すぎて標準キーボ ード電源により給電されるコイル134により生物学的に適切に保護されない場 合もある。このような状況では外部電源によりコイルを駆動するのが有利である 。後者の場合コイルを介して駆動される電力は本発明に従って所要の錯乱フィー ルドを発生するのに必要な大きさとすることができる。コイル134へ加えられ る電力が制限されるのはコイル134が近いために画面ディスプレイ上にジッタ ーが生成される場合である。 錯乱フィールド源は第24図のようにキーボード136内に隠蔽されたコイル 134として実現したり、既存のキーボードの頂部もしくはその近くに配置する ことができる。一般的にコイル134は出来るだけ大きくすると磁界の範囲が広 がり電力要求が低減するために有利である。コイル134のサイズを増大する一 つの手段はキーボード136にコイルを収納する大きいベースを取り付けること である。さらにコイル抵抗は利用出来る電源から十分な電流を流すことができる よう十分小さくしなければならない。例えば、28番線で出来た16.5cmx 43.8cm(6.5インチx17.25インチ)の50ターン矩形コイルの抵 抗はおよそ13Ωである。このコイルは第20図の回路で満足に駆動することが できる。ホーム生物学的保護システムの実施例 重畳変調技術のもう一つの実施例はホーム生物学的保護システムである。 大抵の家庭にはすべての電気作動装置を含むおびただしいフィールド源がある 。さらに、高電圧線に近い住宅はこれらの電線からのフィールド放出にも曝され る。 このような放出は電流容量の高い電力線の近くでは著しいものとなることがある 。もう一つのフィールド源は接地経路を流れる漏洩電流により生じる。このよう な漏洩電流は回路の2相間の不等使用電流による生じる電流不平衡が原因である 場合には比較的大きくなることがある。一般的に、回路の高低導線は互いに非常 に接近して平行に延びている。この種の電気ケーブル、例えばロメックスケーブ ル、は住宅施設に頻繁に使用曝される。この種のケーブルを流れる電流により比 較的短い範囲の磁界が誘起される。磁界は導線間距離の半分の3乗の逆数として 導体からの距離が離れるにつれて低減する。回路のホットおよび中性導線が互い に離れて延びている場合には、このような回路を流れる電流によりより広い範囲 に跨がるフィールドが発生することがある。このようなフィールド放出はワイヤ により囲まれたエリア内では比較的均一でありループ面上下でループ半径の1/ 3に等しい距離内で比較的減衰することなく拡がる。本実施例は家庭の全居住エ リアを覆域するブランケット型保護を提供することによりこのようなフィールド の有害な性質を無効にする技術について説明するものである。 ホーム/エリア生物学的保護装置は被保護住宅、運動場もしくは他のエリアの 周辺に配置された大きな多ターンコイルからなっている。ホームや大きいエリア の保護に使用する2つのコイル構成を第25a図および第25b図に示す。第2 5a図は保護したいエリアを取り巻く地下コイル構造124を示す。コントロー ルユニット126が代表的には住宅内、もしくは住宅外の耐候性コンテナ内に配 置されている。前記したように、第25b図のホーム生物学的保護システムコイ ル128,130はヘルムホルツ構成とされている。一方のコイル128は居住 エリアの上に配置され、他方130はその下に配置されている。コントロールユ ニット132は第25a図のコントロールユニット126に類似しているが、代 表的には1個だけではなく2個のコイルが駆動される。 本発明により定められたように変調された電流がコイル124,128および 130へ通されて生物学的保護磁界が誘起される。コイルは(この場合コイル構 造である)錯乱フィールド源へ適切な電流を注入するように設計されている回路 内変調器50により駆動される。コイル124,128および130の電流は前 記いずれかの方法を使用して発生することができる。一つの回路例を第26図に 示す。 第26図は全居住エリアを生物学的に保護する錯乱フィールドを生成する重畳 技術の回路図を示す。この実施例の変調発生器116はランダムノイズ信号を発 生する。この信号はローパスフィルタ118、前置増幅器120および電力増幅 器122へ通される。駆動される錯乱フィールド源はコイル構造150である。 ホーム生物学的保護システム装置の保護範囲はコイルを通る電流およびコイル の半径によって決まる。コイル面においてコイルにより取り囲まれるエリア内に 誘起される錯乱フィールドは比較的均一である。錯乱フィールドはコイル軸に沿 った距離と共に低減するが、コイル半径の1/2程度の距離以内では減衰は著し くない。したがって被保護エリアにはコイルを取り巻きコイル面の上下でコイル 半径のほぼ1/2に等しい距離だけ延在する円筒状エリアが含まれる。所与の電 流定格およびコイル巻数に対してコイル面の錯乱フィールドは半径の減少と共に 増大する。したがって、エリアが増大すると全体エリアの生物学的保護を行うの に適切な振幅で錯乱フィールドを維持するのにより大きな電流が必要となる。一 般的に、被保護エリア内で測定される規則的に振動する有害な“平均的”フィー ルドに適切な錯乱フィールドを発生するように装置を設計しなければならない。 1μTの錯乱フィールドは大概の状況に適している。モータを含む装置の近傍に おける有害なフィールド放出は遥かに大きくなることがあるが、一般的にはソー スから遠ざかると急速に低下する。有害なフィールド源の近くに曝される時間が 長い場合には、生物学的に保護されたキーボード、生物学的に保護されたヘアド ライヤ、およびコンバータボックスユニット等の局部保護を行う装置の方が適し ている。配電線の生物学的保護方式の実施例 マルチユーザシステムでは、中央ステーションからの電力が配電線網を介して 各ユーザへ送られる。このような網は一連の1次幹線からなりそこから2次線路 が連続的ステップで最終配電点へ分岐される。網の各分岐を流れる電流はその分 岐から電流を引き出す全ユーザの電力需要によって決まる。大規模配電系統では 1次幹線は非常に大きな電力要求に対処できなければならないことが容易に判る 。このような送電線の電圧および電流は大きな電界および磁界の源となる。電圧 は 大地電圧を基準とするため、線電圧により大地との間に大きな電位が確立される 。1次配電所から出て行く送電線の線電圧は代表的には500KVおよび230 KVである。500KVの線路は代表的には大地から12.8m(42フィート )の高さに吊下されるためその近くには39KV/mの電界が確立される。この 程度の大きさの電界は生物学的機能に影響を及ぼすことがあるという実験的証拠 がある[Abstract Book,BEMS Fifteenth Ann ual Meeting,1993のFreed,C.A.,McCoy,S. L.,Ogden,B.E.,Hall,A.S.,Lee,J.,Hefen eider,S.H.,の論文“羊を全身フィールドへ曝すと免疫調節性シトカ インインターロイキン1の管内生成物が減少する”参照] 送電線を流れる電流により電流の方向と直角な面上に磁界が誘起される。磁界 は導体周りの円経路に接する方位である。1本の導体から十分離れた距離では、 磁界は距離の逆数に比例して減少する。単相回路では電力を送るのに2本の送電 線が必要であり、1本は電流を負荷へ送りもう1本は電流をソースへ戻して回路 を完結する。2本の線路が互いにすぐ近くに配置されていると、送電線対からの 磁界は同じ大きさで反対方向の電流により誘起されるため相殺する傾向がある。 実際上、高電圧送電線では導体間で空気の絶縁破壊を防止するための最小距離だ け分離しなければならない。したがって、磁界は相殺されない。例えば、代表的 には9.14m(30フィート)離された50KV線路の場合、線路用地の縁に おける磁界は電流が1000A程度であるピーク消費電力期間中に3μT程度に なることがある。線路用地の幅は通常45.7m(150フィート)であり縁か ら最も近い導体までの距離は18.3m(60フィート)とされる。線路用地の 縁にある住宅は比較的高い磁界に曝されることがある。前記したように0.5μ T程度の低い磁界でも生物学的影響を及ぼすことがあるという実験的証拠がある 。 送電線からの磁界は生物学的保護フィールドを重畳することにより無害とする ことができる。一実施例では、生物学的保護フィールドは送電線の導体と平行に 走る1本もしくは2本の付加導体を流れる電流により誘起することができる。生 物学的保護電流は誘起される生物学的保護磁界の大きさが送電線からのそれ以上 となるようにしなければならない。これは例えば連続する1秒間隔で0.1秒間 オンとされる(例えば、60Jzの)線周波数信号により達成することができる 。変調は発電所もしくは変電所において低電圧電流源を使用して行われる。生物 学的保護フィールドの消費電力は高電圧送電線に対してこの線路の定格電圧が低 いだけでなくこのフィールドは10%の時間しかオンとされないという事実によ り制限される。生物学的フィールドを発生するのに送電線を流れるのと同等な電 流を必要とし、かつ500KV線路の保護回路に100V線路が使用されるもの とすると、生物学的保護回路の消費電力は送電線のそれよりも5万倍低くなる。 第27図は配電線を取り巻くエリア内に錯乱フィールドを生成する重畳技術の一 実施例を示す。 第27図を参照して、配電線152,156はポール168に支持された碍子 162を介して地上に張り渡されている。静止電線152は落雷防止用である。 錯乱フィールドは、一つのループコイル構造を形成する、生物学的保護電線15 8,160により発生される。生物学的保護電線158,160も碍子162か ら吊下されている。生物学的保護電線158,160は静止電線152の下に吊 下されている。生物学的に保護されたパーソナル通信装置 次に人間の近くに配置される装置の形をとる無線送信装置の生物学的保護につ いてかなり詳細な検討を行い、適切な特許請求を行う。 電気通信産業は、世界で最も急速に成長を遂げている産業の1つである。この 産業の中でポータブル装置によるパーソナル通信の応用は、あらゆる予測を越え て成長している。その中にセルラー電話機があり、大きな都市環境から遠隔地域 まで実際上世界中のあらゆる場所で利用することができ、物理的な長距離配線施 設が不要であるため有線通信よりも好んで利用されている。 電気通信は、ネットワークユーザと中継局間を往来しなければならない電磁波 の伝達により行われる場合が多い。セルラー電話機や他のパーソナル通信装置( PCD)による通信は、一般的にRFおよびマイクロ波周波数で行われる。ハン ドヘルドセットの場合は、装置自体に配置され、以後モービルユニットと呼ぶ車 載ユニットの場合は、車両のどこかへ配置されるアンテナを介して音声情報を運 ぶ電磁波がPCDから空間へ放射される。アナログおよびデジタルの2つの送 信モードが一般的に使用される。いずれの場合もキャリアは音声情報の電磁波表 現により変調される。変調にはアナログ送信の場合における音声自体からのEL F成分やデジタル送信の場合における符号化方式によるELF成分が含まれるこ とが多い。例えば、欧州標準として採用されている、デジタル通信グローバルシ ステム(GSM)の場合には持続時間がおよそ2mSのコードバーストが217 Hzの反復率で送信される。ピーク送信電力はPCDの種類によって広範に変動 する。例えば、GSMセルラー電話機の場合、ピーク送信電力はモービルユニッ トについては8ワット程度であり、ハンドヘルドユニットについては2ワット程 度である。米国で操作されるデジタルおよびアナログセルラー電話機の場合、送 信マイクロ波電力は、一般的にハンドヘルドユニットについては0.6ワットよ りも低く、モービルユニットについては3ワットよりも低い。多くのユニットに おいて、音声が存在しない場合に送信をターンオフする音声検出装置が使用され るため、送信は連続的ではない。[Neil J.Boucher,“セルラー 無線ハンドブック”Quantum Publishing,1992参照]。 すべてのPCDにおいて送信電力限界は、このような電力レベルのマイクロ波 曝射による生物学的影響が主として熱によるものであって、著しいものではない という想定の元で規定される。しかしながら、変調マイクロ波により生物学的影 響が誘発されることが判っている。広範な実験的証拠によりELF電磁界に曝さ れると、生物学的細胞機能に変化が生じることが判っている。[C.V.Byu s,S.E.PieperおよびW.R.Adey,“成長関連酵素オルニチン デカルボキシラーゼに及ぼす低エネルギ60Hz環境電磁界の影響”発癌、8: 1385−1389,1989;A.Lerch,K.O.Nonaka,K. A.Stokkan,R.J.Reiter,“弱い間歇磁界に曝されたネズミ およびラットの夜行性松果セロトニン代謝の著しい急速な変化”Biomed. Biophys.Research Comm.,168:102−110,1 990;D.Krause,W.J.Skowronski, J.M.Mul lins,R.M.Nardone,J.J.Greene,“60Hz電磁放 射による遺伝子発現の選択的増強”生物学および医学における 電磁気学、C.T.BrightonおよびS.R.Pollack Eds. ,1991参照]。 同様な効果が変調マイクロ波およびRF信号に曝された場合についても明示さ れている。[D.B.Lyle,P.Schecter,W.R.Adey,R .L.Lundak,“正弦波振幅変調フィールド曝射後のT−リンパ球細胞毒 性の抑制”生物電磁気学、4:281−292,1983;C.V.Byus, R.L.Lundak,R.Fletcher,W.R.Adey,“培養ヒト リンパ球を変調マイクロ波フィールドへ曝した後のたんぱくキナーゼ活性度の変 化”生物電磁気学、5:341−345,1984;C.V.Byus,K.K artun,S.Pieper,W.R.Adey,“低エネルギ変調マイクロ 波フィールドおよびホルボールエステル腫瘍プロモータへ曝した培養細胞のオル ニチンデカルボキシラーゼ活性度の増加”Cancer Research,4 8:4222−4226,1988参照]。すべてのPCDが変調マイクロ波や RF信号を送信するため、このような装置の使用により生物学的影響が誘発され る可能性があることは明白である。そのため特にセルラー電話機および一般的に は他のパーソナル通信からの電磁放出に曝されることによる健康上の悪影響の可 能性に関する正当な関心が寄せられるようになった。 ここに記載する本発明は、ELF変調マイクロ波がどのようにしてELF信号 と同様な影響を誘発できるのかを理解しようと試みた結果、生じたものである。 論理的には生物細胞によりマイクロ波キャリアが復調されてELF情報が抽出さ れるものと想定される。細胞の応答は、細胞およびその環境に作用する電界によ り誘起される分極力に比例することを示唆する実験的および理論的証拠がいくつ かある。分極力は電界の二乗に比例するため[K.J.McLeod,C.T. Rubin,H.J.DonahueおよびF.Guilak,“ELF電界の 生物組織との相互作用機構”IEEE New England Biomed .Engr.,18:65−66,1992参照]、細胞は二乗則装置として応 答すると考えるのが妥当である。振幅変調の場合には、変調作用によりキャリア と変調との間の和および差周波数に対応する2つの側波帯がキャリア周りに生じ る。これらの信号の和を二乗すると得られる項の1つには低周波変調しか含まれ ない。 我々は生物細胞がこの成分に優先的に応答するものと仮定する。 我々の基本的な発見は、変調信号を変化させてその特性が我々の発明により提 起される生物学的保護信号の特性に類似するようにするか、もしくは本出願の一 部継続出願となる親出願で提起された生物学的保護信号へ類似特性を有するEL F信号を重畳することが、変調高周波信号に曝されて誘発される生物学的応答を 阻止する有効な手段となるということである。錯乱フィールドと呼ばれるこれら の阻止信号は、好ましくは1秒程度であって10秒を越えることはないある時間 間隔内に1つ以上の特性が変化する信号である。いくつかの実験が実施された。 1つの実験ではネズミL929繊維芽細胞が23%の変調指数で60Hzで振幅 変調された870MHzマイクロ波に曝された。8時間の曝射後0.96ワット の入射電力レベルおよび2.5W/Kg程度の特定吸収率(SAR)においてオ ルニチンデカルボキシラーゼ(ODC)活性度はおよそ2倍となった。0.5W /Kgの低いSARでも同様な結果が得られた。870MHzの非変調マイクロ の場合には、ODC活性度の増強は無視できた。後の結果は、応答を引き出す際 のELF変調の重大な役割を示している。変調周波数が1秒以下の間隔で55H zと65Hz間で切り替わる場合には、ODCの増強は得られず、切替間隔が1 0秒よりも大きくなると、完全な増強が得られた。ELFフィールドによる実験 結果と比較すると、切替間隔の関数としての結果は著しく類似することが判る( 第28図)。これはさらに生物細胞の復調器として作用する能力を示している。 錯乱フィールドの保護効果をさらに明示するために、低周波4μテスラrms 電磁(EM)ノイズフィールドがELF変調マイクロ波フィールドに重畳された 同様な実験が行われた。EMノイズフィールドは、30Hzおよび100Hz間 のホワイトノイズにより構成された。この低周波フィールドがマイクロ波フィー ルドと共に存在する場合にはコントロールレベルに対するODC活性度の著しい 増強は観察されなかった。第4表にこの実験結果を要約する。この表からELF 変調マイクロ波により誘発されてコントロールレベルに対するODC活性度がほ ぼ倍増することは、ELF生物学的保護フィールドを重畳すると解消されること が判る。親出願に規定された時間間隔内にELF信号の振幅や周波数を変えるこ とにより、重畳生物学的保護信号が形成される他の実験も、振幅変調マイクロ波 信号に対する生物学的応答を取り消すのに有効であることが判った。 実験結果から重畳方法を使用する場合、μTで表したELF重畳フィールドと W/Kgで表したSARの比率が1以上であれば最適保護が得られるという結論 に達した。しかしながら、比率が低くても部分的保護が得られる。この技術を使 用してセルラー電話機や他のパーソナル通信装置からの変調マイクロ波放出を無 害とすることができる。セルラー電話機生物学的保護装置の一実施例は、ハンド ヘルドユニットの周辺に沿って隠蔽されたワイヤの多ターンコイルからなってい る(第29図および第30図参照)。コイルを流れる電流によりセルラー電話機 から送信される電磁波と、生物細胞レベルで干渉するように設計された生物学的 保護磁界が誘起される。コイルおよび関連回路の電力は、電話機のバッテリから 供給される。コイルの存在は、電話機のいかなる動作とも干渉せず、生物学的保 護特徴の適切な動作をユーザへ知らせる表示灯を使用する可能性を除けば、ユー ザに対してトランスペアレントである。もう1つの実施例として、生物学的保護 信号発生器およびコイルをPCDのバッテリパックの一体部とすることができる 。生物学的保護フィールドは、適切に中断される周期的低周波信号、すなわち帯 域制限ノイズとすることができる。例えば、振幅や周波数等の信号の特性の1つ を変えて生物学的保護信号が発生される場合、1秒周期以内に変化がなされる前 の最小間隔は、好ましくは0.1秒程度でなければならない。生物学的保護信号 がノイズである場合には、間歇的に活性化される信号であっても有効であり、例 えば、1秒の周期を使用する場合、信号は好ましくはその周期内で0.1秒以上 の期間オンとしなければならないことも発見した。この生物学的保護方式により 消費電力が低くなり、したがってバッテリ性能の要求も低くなる。生物学的保護 信号は、信号送信がオンである時しか作動しないため、信号送信が音声で起動さ れ る場合にも節電が達成される。 セルラー電話機からの電磁放出が問題となるのは、主としてアンテナとユーザ 間の最も近い領域であり、ハンドヘルドユニットの場合、それはユーザの頭部で ある。適切な生物学的保護コイルは、問題とする領域内での影響を阻止するのに 十分大きい信号を誘起しなければならない。ユタ大学においてOhm Gand hiが行った測定[M.Fischetti,“セルラー電話機の恐怖”IEE E Spectrum,1993年6月]は、1ワットの電力で作動しているセ ルラー電話機により耳介軟骨後方の深さおよそ4mmの領域内の皮膚上に2.2 4W/KgのピークSARのホットスポットが生じることを示している。頭部内 へ深く進むと、SARは、およそ30mmの距離で0.005W/Kg以下に降 下し、頭蓋内へさらに深く進むと、さらに降下する。SARは電界の二乗で変動 するため、高周波電界は、アンテナから頭部内部へ向かって緩やかな割合で減少 する。しかしながら、高周波電界の減少率は、コイル面からの距離の逆数として 降下するコイルから誘起されるELFフィールドの減少率よりも高い。例えば、 9mAの電流で駆動される5cmx12.7cmの10ターン矩形コイルは、ハ ンドヘルドセルラー電話機からのアンテナの距離にほぼ等しい、頭蓋から3cm 離されて配置された場合に、頭蓋の境界に4μTのフィールドを発生することが できる。コイル面から6cmの距離では、磁界は5.3分の1へ減少して0.7 6μTとなり、そこでは高周波電界は、ホットスポットのフィールドに対して2 0分の1以上減少するものと思われる。したがって、最高電界位置、すなわち耳 介軟骨後方の皮膚において変調マイクロ波の影響を阻止することができる磁界を 有するように設計される生物学的保護コイルは、問題とする全領域を保護できる だけでは済まない。ホットスポットは、非常に局在化されているため(1ワット のアンテナ出力で0.005W/Kgよりも低い)低SAR領域内を保護するよ うに設計された錯乱フィールドでも適切である。例えば、頭蓋の境界に0.5μ Tのフィールドを発生する5cmx12.7cmのコイルは、頭蓋内3cmまで 0.1μTよりも大きいフィールドを発生する。SARに対する磁界の比率は、 ホットスポット領域を除く、頭蓋内の大概の領域において1よりも大きいため、 これらの領域では完全な保護が行われるが、小さなホットスポット領 域では部分保護が行われる。最適効率とするために、送信電力レベルの変化に応 答して電流レベルを調整することができる。コイルに10mAの電流を流す必要 がある場合には、コイルを駆動する回路は、6Vの供給電圧で300mWに対応 するおよそ50mAを引き出す。米国(US)のハンドヘルドセルラー電話機の 場合、使用時の総消費電力は5ワット程度である。したがって、生物学的保護コ イルを活性化するための付加電力要求はおよそ6%である。さらに、各1秒期間 中に最小0.1秒間活性化されれば、それでも生物学的保護信号は有効であり、 電力要求をさらに低減することができる。バッテリ寿命は重要な要件であるため 、生物学的保護コイルを活性化するための電力要求が比較的低いことが本出願を 実用的なものとする。 付録 I 下記の付録の主題は本出願書に組み込まれている。 不規則に変化する適切な電磁界によりコヒーレントな定常状態EMフィールド の生物学的影響を阻止できるという事実を明示するデータの要約 不規則に変化する適切な電磁界によりコヒーレントな定常状態EMフィールドの 生物学的影響を阻止できるという事実を明示するデータの要約 編纂: Theodore A.Litovitz Catholic University of America 物理学部 ワシントン,D.C.20064 目 次 章タイトル 頁 I オルニチンデカルボキシラーゼの活性度に及ぼす低周波磁界の影響 :コヒーレンス時間の役割 1 II オルニチンデカルボキシラーゼの活性度に及ぼすマイクロ波の影響 :コヒーレンス時間の役割 6 III ネズミL929およびDaudiヒトリンパ腫細胞の培養における ODC活性度を変更するコヒーレントEMフィールドの能力に及ぼす 重畳されたEMノイズの影響 10 IV ひよこの胚におけるオルニチンデカルボキシラーゼの活性度を変更する コヒーレントEMフィールドの能力に及ぼす重畳EMノイズの影響 12 V ひよこの胚に異常を誘発するEMフィールドの能力に及ぼす重畳された EMフィールドの影響 16 VI 生物学的影響を生じるEMフィールドの能力に及ぼす振幅、波形および 周波数の不規則な変化の影響 20 VII 参照文献 24 I オルニチンデカルボキシラーゼの活性度に及ぼす低周波磁界の影響:コヒーレン ス時間の役割 要約 55−65Hzの磁界に4次間曝すとL929ネズミ(マウス)の細胞内のオ ルニチンデカルボキシラーゼの比活性度がほぼ2倍になる。τcoh−δτの間隔 で周波数を55−65Hz間で変移することにより印加フィールド内に部分的な インコヒーレンスが導入され、ここにτcohは所定の時間間隔でありかつδτ≪ τcohは周波数変移毎にランダムに変化する。完全なODC増強を得るには、印 加信号のコヒーレンスを最小およそ10s間維持しなければならないことが判っ た。τcoh=5.0sであれば部分的な増強が引き出され、1.0sでは生物学 的応答はない。 序論 電磁界(EM)に曝されることによる健康上の悪影響に対する関心からフィー ルドが生体とどのように相互作用するかを確認する努力が高まってきている。細 胞培養の研究結果により極低周波フィールドに曝した後の細胞代謝の変化が実証 された(1)。このようなデータによりEMフィールドは細胞と相互作用してそ の代謝に影響を及ぼすことが明らかになるが、相互作用の機構は理解されていな い。EMフィールドの影響の報告が沢山得られ時間的に変化する1μT程度の低 磁界を印加しても1μV/cm以下の電界が誘起される。このようなフィールド の大きさは細胞内及び細胞周りのイオンの熱運動により発生するランダムな熱ノ イズフィールドよりも十分小さい(2)(3)。したがって、細胞がそれらをど のように検出して応答するのか不思議である。 2 細胞の信号変換機構は応答する前に印加フィールドにある程度のコヒーレンス を要求する可能性があると私は考えた。このようにして熱フィールドは細胞によ り無視される。爆射中に時間的に変化するEMフィールドは細胞応答を引き出す のにある最小期間コヒーレンスを維持しなければならないのかどうかを考慮して この概念が研究された。コヒーレンス時間は我々がフィールドの周期、位相、波 形、方向、および振幅を正当に予期することができる時間間隔としておおまかに 定義することができる。この目的のために選定された生物学的終点はネズミL9 29繊維芽細胞内の酵素オルニチンデカルボキシラーゼ(ODC)の比活性度の EMフィールドにより誘起された増強であった。 方法 5%ウシ胎児血清を含むイーグルの必要最小限の培養媒体内に維持されたネズ ミL929の対数成長培養を24時間平板培養した後で磁界に曝した。ODC活 動の血清刺激を回避するために、培養媒体は実験開始まで変えなかった。ELF 爆射はインキュベータに収納されたヘルムホルツコイルを使用して10μTの正 弦波、60Hz水平磁界を発生して行われた。各爆射について細胞の4個の25 cm2フラスコを使用しまたコントロールとしてヘルムホルツコイルを収納する 室に隣接するインキュベータ室内に4個の同じフラスコが配置された。爆射の終 わりに細胞を静かに剥ぎ取って集め、リン酸塩干渉化塩類液で洗い凍結ペレット として貯蔵した。0.2%Nonidet P 40,50μg/mlロイペプ チン、および50μMolalピリドキサール−5リン酸塩を細胞溶解緩衝液に 加えて修正したSeelyおよびPegg手順(4)によりオルニチンデカルボ キシラーゼの活性度が測定された。各組の実験結果は爆射された培養の酵素活性 度の対応するコントロール(±SEM)のそれに対する平均比率として表された 。 外部発生フィールドのコヒーレンス時間は0.1から50秒まで変動した。コ ヒーレンス時間は関数発生器とインターフェイスして極低周波数(ELF)およ び所与の周波数が維持される時間間隔を決定するコンピュータプログラムにより 求められた。(以後コヒーレンス時間、τcohと呼ぶ)ユーザ選定間隔において ELFフィールド信号の周波数は55Hzから65Hzへ交互に変移された(第 1図参照)。連続する間隔の位相はτcoh内に小さな不確定性を挿入することに よりランダム化された。したがって周波数変移間の時間は実際にはτcoh−δt となり、ここにδt≪τcohは0−0.05s間で変動するランダム時間である 。 結果および検討 培養について1,10もしくは1,000μTの一連の60Hz磁界爆射が1 −8時間の時間範囲で行われた。爆射/コントロール活性度の比率によりODC 活性度の増強が測定された。100μTの磁界に4時間曝した時にODC活性度 の最大増強(2.04±0.21)が得られた。関連する誘起電界はおよそ.0 4μV/cmであった。55もしくは65Hzの周波数でODC活性度の匹敵す る増強(1.79±0.20,2.10±0.35)が得られた。4時間爆射、 100μTフィールド、および55および65Hz間で交互に変移する周波数を 使用して、コヒーレンス時間が0.1から50.0秒へ変えられた。 結果を第1表に示し第2図にグラフで示す。10もしくは50sのコヒーレン ス時間で4時間フィールドを加えた時にODC活性度の増強が生じたことを示し ている。増強量は(実験精度内で)4時間の爆射中ずっとコヒーレントであった EM爆射後に観察されたものと同じであった。これに対し、1.0sのコヒーレ ンス時間ではODC活性度の増強は観察されなかった。5sのコヒーレンス時間 によりコントロール値と10s以上のτcohで得られる値の中間の増強レベル( 1.54 0.06)が得られた。 第1図 τcoh δtの時間間隔で周波数を55から65Hzへ変移して生成さ れる部分コヒーレント波形を示すグラフ、ここにδtは0−.05s間で変動す る乱数(≪τcoh)。 第2図 印加フィールドのコヒーレンス時間τcohの関数としてODC活性度( 爆射/コントロール)の増強を示すグラフ。太線は1式で示す数学関数に最もよ く適合し、ここにτcellは8.2sである。 第2図に示す爆射/コントロールODC活性度[ODC]は下記の関数に適合 され 最適適合値はτcell=8.2±3sである。したがって、細胞信号変換機構に関 連する基本的な説明できない時定数τcellがあるように思える。ELF信号に応 答する細胞については外部発生フィールドはおよそ数秒よりも長い最小時間間隔 だけコヒーレンスを維持する必要があり、全応答にはおよそ10.0s以上の時 間間隔が必要である。 II オルニチンデカルボキシラーゼの活性度に及ぼすマイクロ波の影響 : コヒーレンス時間の役割 要約 前節では、フィールドによりL929繊維芽細胞内のオルニチンデカルボキシ ラーゼ活性度の増強が生じる場合低周波磁界は最小コヒーレンス時間でなければ ならないことをが明示された。さらに調査した結果振幅変調、915MHzマイ クロ波によりオルニチンデカルボキシラーゼの活性度を増強する極めて類似する コヒーレンス時間現象が明らかにされた。55,69もしくは65Hzで振幅変 調されたマイクロ波フィールドによりオルニチンデカルボキシラーゼの活性度は 8時間後におよそ2倍になった。変調周波数を(8時間の爆射中に)55から6 5Hzへ1.0s以下のコヒーレンス時間でスイッチングすることにより増強は 無くなり、10秒以上の時間により完全な増強が行われた。 材料および方法 L929ネズミ繊維芽細胞が前記(4)したように維持された。各実験につい て対数成長細胞の4個の25cm2フラスコがインキュベータ室内に37°(以 後温度は℃で示す)に維持されたクローフォードセルシステムを使用してマイク ロ波に曝された。55,60もしくは65Hzの正弦波により(23%)振幅変 調された915MHzマイクロ波が使用された。3mW/gの比吸収率(SAR )により培養媒体に0.1°以下の温度変化が生じた。4個の匹敵するコントロ ールフラスコが同じインキュベータ室内のクローフォードセルの外側に維持され た。 一連の爆射を実施し振幅変調周波数は55,60もしくは65Hzに一定に維 持された。さらに一連の爆射を行い0.1−50.0sの範囲のτcoh間隔で5 5から65Hzへ振幅変調周波数を切り替えることを除けばマイクロ波条件は全 て一定に維持された。τcohは本質的にはELFフィールドについて報告(5) したように決定された。コンピュータを関数発生器とインターフェイスさせユー ザ選定間隔で変調周波数が55から60Hzへ変えられた。0−0.05sのラ ンダム時間を各間隔から抽出してスイッチング時の位相のランダム化を保証した 。 爆射後、セルペレットを集め後でオルニチンデカルボキシラーゼの活性度を分 析するために凍結された。オルニチンデカルボキシラーゼの活性度は前記(4) したように決定された。下記の結果は爆射された培養の匹敵するコントロールに 対するオルニチンデカルボキシラーゼの特異的活動の比として表されている。各 条件(すなわち、各変調周波数もしくはτcoh)についていくつかの実験を行い 、平均活性度比±SDとして結果を得た。 結果および検討 60HzAMマイクロ波フィールドに8時間曝したL929培養についてオル ニチンデカルボキシラーゼの活性度はほぼ2倍となった(匹敵するコントロール に対して1.87±0.34)。しかしながら、非変調915MHzマイクロ波 フィールドに曝した培養についてはオルニチンデカルボキシラーゼの増強は観察 されなかった。したがって、極低周波数の振幅変調は細胞応答を引き出すための 重要な要因である。マイクロ波応答に対するコヒーレンス時間τcohの重要性を 調べるために、55もしくは65Hzで振幅変調されたマイクロ波フィールドに 曝した培養のオルニチンデカルボキシラーゼの活性度が測定された。その結果、 1.88±0.50および2.07±0.40は60Hzで得られたものから統 計的に識別することができなかった。 コヒーレンス時間の研究結果を第2表に示す。0.1もしくは1.0秒のτco h で変調周波数が変移する場合、オルニチンデカルボキシラーゼの活性度の コントロールレベルを越える著しい増強は観察されなかった。しかしながら、1 0sのτcohでは55,60もしくは65Hzの一定のAM変調周波数で得られ るのと同等のオルニチンデカルボキシラーゼ活性度の増強が得られた。τcohを 5倍に増大して50sにすると10sで得られたのと同等な増強が得られた。し たがって、10.0s以上のτcohの値では活性度はおよそ2倍増加した。5s のコヒーレンス時間ではコントロール値と10s以上のτcohで得られる値の中 間の増強レベルが得られた。 変調されたマイクロ波データに対して(マイクロ波爆射)/コントロールオル ニチンデカルボキシラーゼ活性度の比率[ODC]が低周波数の研究の場合と同 じ関数に適合された。すなわち、 ここに、Aは増強の大きさに関連する定数でありτcellは細胞検出機構に明らか に関連する時定数である。適合パラメータを第3表に示す。 マイクロ波に曝してオルニチンデカルボキシラーゼの活性度を増強するにはマ イクロ波キャリアを振幅変調する必要がある。したがって、オルニチンデカルボ キシラーゼ応答を生じるのに重要なのは変調信号の極低周波数である。AM信号 が細胞に影響を及ぼす機構は判らない。しかしながら、細胞がマイクロ波信号を 幾分復調し復調されたELF刺激が細胞機能に影響を及ぼすものと思われる。 要約すれば60HzELFフィールド、および60Hz振幅変調915MHz マイクロ波フィールド、により共にL929細胞のオルニチンデカルボキシラー ゼの活性度は過渡的に増加することがめいじされた。この増加の最大値は両方の 実験においておよそ2倍であった。ここに示すデータからELFおよび振幅変調 マイクロ波の影響はある最小時間間隔だけコヒーレンスを維持する要求において さらに著しい類似性を共有している。いずれの場合にも0.1もしくは1.0s のτcohを使用するとオルニチンデカルボキシラーゼは増強されず、5.0sで はコントロール値と最大電磁界により誘起される値の中間値が得られ、10.0 s以上では完全な増強が得られた。マイクロ波およびELFデータを比較すれば τcohによる[ODC]の変動は全く同様であることが判る。 第I節で説明したオルニチンデカルボキシラーゼの活性度に及ぼすELFの影 響におけるコヒーレンスの役割に関する前記研究では結果を(1)式に適合させ ることも可能であった。適合パラメータは第3表に記載されている。2つの実験 について適合パラメータは良く一致することが判る。変調されたマイクロ波およ びELFに対するτcellの値は適合の不確定性内で同じである。これはさらにτcell が本当に細胞のある基本的な時定数であることを示している。 第3表には各実験に使用した電界の値も載っている。電界強度は100,00 0倍も異なるが、τcellの値は同じであることがお判りと思われる。 (信号対ノイズ比を考えて)1μV/cm程の小さな電磁界が何らかの生物学 的影響を生じる(1)のは不可能であるという人が居るかも知れない。そういう 人は105μV/cm程度の高い電磁界なら恐らく影響を及ぼすことを認めるだ ろう。ここで発見されたμV/cmELFデータとV/cmマイクロ波データの 一致により観察されたμV/cmELFの影響は現実であり将来電磁界の生物学 的影響を考慮する時は最小コヒーレンス時間の要求を含めて考慮しなければなら ないという証拠を提供するものである。 III ネズミL929およびヒトリンパ腫細胞の培養におけるODC活性度を変更する コヒーレントEMフィールドの能力に及ぼす重畳EMノイズの影響 EMフィールドに対する細胞の応答に及ぼす空間的にコヒーレントなノイズの 影響を調べるために磁界へ曝した後のODC活性度の増強を調べた。対数的に成 長するL929ネズミ(マウス)の細胞は60Hz、10μTのコヒーレントな 磁界に4時間曝した後でほぼ2倍の活性度を示した(第I節参照)。この研究で はrms振幅がコヒーレントなフィールドのそれ以下であるノイズフィールドと 同時に刺激フィールドを印加する条件の元でODC応答が評価された。ここでノ イズとは、例えば振幅等の、特性パラメータの規則的間隔の変化である。 L929細胞およびDaudiヒトリンパ腫細胞の培養が60Hzの磁界に曝 された。データを第4表(次頁)に示す。表からお判りのように各細胞系につい て60Hzフィールドにより活性度が増強された。60Hz刺激フィールドおよ びほぼ同じrms振幅のランダムノイズフィールドを同時に印加して得られたO DC活性度はコントロール値から統計的に識別不能であった。したがって、EM ノイズによりコヒーレントなEM信号の生物学的影響を阻止もしくは厳しく低減 できることが再び示された。 IV ひよこ胚のオルニチンデカルボキシラーゼ活性度を変更するコヒーレントEMフ ィールドの能力に及ぼす重畳EMノイズの影響 要約 ひよこ胚をいわゆる“ヘンハウス”(6)実験で指示される環境条件の元で6 0Hzの正弦波磁界に曝した。15時間および23時間の培養時間についてこれ らの胚内に存在するオルニチンデカルボキシラーゼ(ODC)の活性度をsha m爆射したものと比較した。15時間の培養時間の場合には、ほぼ2倍の増加が 観察され、23時間の場合には38%の減少が見られた。コヒーレントフィール ドの他に、胚は60Hzの正弦波フィールドにも曝されそれには時間的にインコ ヒーレントな“ノイズ”フィールドが加えられた。このランダム発生フィールド は30−90Hzの範囲の周波数を含んでいた。このように爆射された胚は統計 的にコントロールから識別不能なODC活性度を有していた。コヒーレントな磁 界により誘発される胚の生化学の変態は匹敵する強度のインコヒーレントなEM フィールドを重畳して阻止できると結論するしかない。 序論 極低周波(ELF)電磁(EM)フィールドによる発育生体への催奇形影響の 可能性を調べるいくつかの研究がなされている。このような研究(6)ではフィ ールドの存在と生物学的影響との相関を示すのに主として形態学的な異常の観察 が使用される。形態学的な異常の分析により潜在的に無視できない程度の主観性 が導入されかつ定量的研究が出来ないため胚の発育における変態の指標として生 化学的マーカが使用された。研究はここに報告されひよこの胚に作られるオルニ チンデカルボキシラーゼ(ODC)の活性度がELF EMフィールドの印加に よりどのような影響を受けるか調べられた。ODCは哺乳動物の細胞内のポリア ミン生合成の原因となる生化学経路内のキー酵素である。ひよこの胚では、OD Cは発育の最初の53時間内に2倍のピークとなることが報告されている。最初 のピークは発育の15時間(原腸形成)に観察され、第2のピークは23時間( 神経胚形成および早期器官形成の開始)に観察される。 発育中のひよこの胚を4μTピーク振幅60Hz正弦波磁界に曝した。研究は 15時間および23時間の2つの培養時間に焦点を合わせた。各時点において、 コヒーレントな磁界に曝した胚のODC活性度をコントロールのそれと比較した 。第2組の実験では1)最初の研究に使用したのと同じコヒーレントな正弦波磁 界と2)ランダムに発生された時間的にインコヒーレントな“ノイズ”磁界とを 加えたものに胚が曝された。空間的にコヒーレントな“ノイズ”フィールドが細 胞による検出をマスクしてコヒーレントな正弦波磁界による生物学的影響が阻止 さ れるものと思われる。このテストではこのように爆射された胚内のODC活性度 が分析され、コヒーレントなフィールドに曝された胚、およびコントロール胚と 比較された。 材料および方法 ホワイレグホーンの受精卵を使用し、一つの注目すべき点を除けば、いわゆる “ヘンハウス”(6)実験に使用されるのと同じ環境条件下で孵卵した。意図せ ぬフィールドを解消するために、孵卵器はそれ自体の加熱素子ではなく独立した サーマルバスにより加熱され、それはこれらの素子がかなりのEMフィールドを 発生することが判ったためである。両方の研究において6台の孵卵器を同時に使 用し各々に10個の卵が置かれた。統計的な有効性を保証するために各実験を数 回繰り返した。2台の孵卵器の卵は60Hz、4μTピーク値の磁界に曝された 。第2対の孵卵器はsham爆射構成(フィールドは印加されず)で使用された 。残りの瞬卵器対では2つのEMフィールドが同時に重畳された。ランダムに発 生されたEM“ノイズ”フィールドと共線形なコヒーレント正弦波磁界(やはり 60Hzの4μTピーク値)。重畳されたフィールドは時間的にコヒーレントで ありrms値は4μTで30−90Hzの範囲の周波数を含んでいる。15もし くは23時間の野卵後に、透明エリアだけが残るように胚が切除された。胚は標 準ハンバーグおよびハミルトン段階に従って分離された。試験所に着く前に孵卵 による可変性を解消するために、適切な段階の胚だけを分析用に保存した。した がって、段階3の胚は15時間の孵卵時間のために保存され、段階5の胚は23 時間の孵卵時間のために保存された。胚は孵卵器に従ってプールされ、管当たり 4−6胚とされた。管は室温で遠心分離された。次に1日以内冷凍冷蔵庫に貯蔵 され、即座に測定されるかもしくは(−70°)の冷凍庫へ移された。ODCの 測定は標準であり前記第I節に記載されている。 結果 第5表に示す結果は低周波EMフィールドによりひよこの胚に生物学的影響が 誘発されるがノイズフィールドを重畳するとこれらの生物学的影響は生じない( もしくは著しく低減される)という結論を支援するものである。この結果からコ ヒーレントなフィールドによりひよこの胚内のODCの活性度が変更され15 時間では増加し23時間では減少することが判る。一方、コヒーレントおよびノ イズフィールドを加えたものに曝された胚内のODCの活性度はコントロールの それから統計的に識別することができなかった。 V ひよこの胚内に異常を誘発するEMフィールドの能力に及ぼす重畳EMノイズの 影響 要約 発育中のひよこの胚を“ヘンハウス”(6)実験に記載された環境条件の元で さまざまなコヒーレントEM波形に曝した。これらの胚を48時間の爆射孵卵期 間後に観察すると各波形について異常率の著しい増加が見られた。コヒーレント な各波形にEMノイズフィールドを加えると異常率は著しく低減され統計的にコ ントロール(非爆射胚)における異常率と異なることはなかった。 結果および検討 最近パルスEMF(100Hz500μs持続時間1μTピーク強度)を使用 したEMF誘発鳥類奇形発生の一連の研究の結論が出されている(この状況を理 解するにはBerman等、(6)およびその中の参照文献を参照されたい)。 そこにはEMFにより培養中のひよこの胚内の異常発生率が実際に増加すること があるという説得力のある証拠が示されている(P≪0.01)。印加されるE MFに匹敵する強度の空間的にコヒーレントなノイズフィールド−−“錯乱”フ ィールド−−も印加されると、EMフィールドにより誘発される異常は低減され るはずである。前の研究を実施したのと同じホワイトレグホーンひよこ胚モデル でこの仮定について調べた。“プロジェクトヘンハウス”プロトコル(6)に従 った装置および技術が使用された。パルスEMFの他に、60Hz正弦波(4μ Tピーク)および60Hz鋸波(ピーク間6.4μ)フィールドを使用した。各 ケースについて3つのサンプルを調べた。(1)フィールドが印加されないsh am爆射(コントロール)サンプル、(2)フィールドに曝されたサンプル、お よび(3)パルス正弦波もしくは鋸波EMFに空間的にコヒーレントなノイズ信 号が重畳されているフィールドに曝されたサンプル。ノイズスペクトルはパルス フィールドについては30−100Hxの帯域にわたって平坦であり正弦波およ び鋸波フィールドについては30−90Hxの帯域にわたって平坦であり、rm sノイズ振幅はそれぞれ1μT、4μTおよび6.4μTであった。結果を第6 表に示す(次頁)。 各波形について、卵をコヒーレントな外部EMFに曝すと異常に発育した胚の 分画が増加していることがデータから明らかである。またこの増加は錯乱フィー ルドが存在すると著しく低減されることも明らかである。前記結果からいくつか の結論を引き出すことができる。 (1) マイクロテスラ程度の振幅のELFパルス、正弦波または鋸波電磁界を 印加すると発育中のひよこの胚内に著しい奇形発生が誘発される(異常率が高く なる)。 (2) rms振幅が匹敵する錯乱フィールド(空間的にコヒーレントであるが 時間的にインコヒーレントなノイズ)を重畳するとこれらのフィールドの奇形発 生効果が著しく抑制される。 (3) ここで考慮するノイズフィールドについて、異常率はフィールドを印加 しない場合および時間的にコヒーレントなフィールドとノイズフィールドを印加 した場合でほぼ同じであった。3つの波形について統計的に有意の違いは無かっ た。 これらの発見は常に存在する比較的大きい(空間的にコヒーレントな)内因性 ノイズフィールドに影響されることなく弱い外因性フィールドに生体細胞が応答 できるようにするのは空間的にコヒーレントなEMフィールドのみに対する感度 であるという私の説を支持するものである。細胞が外因性および内因性フィール ドを識別するのは後者の空間的インコヒーレンスを認識することによるものであ るという考えは信号対ノイズのジレンマを如実に説明するものである。空間的に コヒーレントな錯乱フィールドにより提供される“マスキング”を環境電磁界に 関連する健康上の悪影響に対して人間を保護する基礎として使用することができ る。 VI 生物学的影響を生じるEMフィールドの能力に及ぼす振幅および波形変動の影響 フィールドが細胞機能に変化を生じるには(例えば、振幅、周波数、波形等の )フィールドパラメータは10秒程度以上の時間一定でなければならないという のが私の説である。前記した実験では(30−100Hxの周波数を含む)ノイ ズがコヒーレントな刺激フィールドに重畳されるためフィールドパラメータの 不規則な変化は10秒以下の時間で生じた。多くの状況において周囲フィールド の特性を直接制御してフィールドパラメータが10秒以下のタイムスケールで変 動するようにするのが実際的で有用である。この節ではODC増強およびひよこ の胚の異常に関する実験について説明する。このような実験では波形は数秒毎に 2つの状態間で変化するようにされる。1組の実験では振幅もしくは周波数が2 つの異なる値間で前後に変えられる。別の実験では純粋な正弦波と全波整流波と の間で毎秒波形が繰り返し変えられる。ODC増強もしくはひよこの胚の異常が 生物学的影響の指標として使用される。このような各実験における測定技術は前 節に記載されている。 ランダムな間隔でない周波数変移 L929ネズミ細胞のコヒーレンスの実験にはランダムな間隔が使用された。 間隔のランダムさが重要であるかを調べるためにランダムさを挿入することなく 1秒τcohでODC実験を繰り返した。この場合τcohはもちろんコヒーレンス時 間を意味せず周波数を一定とした時間にすぎない。(波形以外の)爆射時間等の 測定および実験条件は全て適切な節で前記したものと同じである。第7表からお 判りのように毎秒周波数を変えるとEM誘発生物学的影響が解消される。 振幅の時間変移 4時間の爆射期間中に周波数を周期的に変移する替わりに振幅を2つの値(1 5μTおよび5μT)間で繰り返し変化させてL929細胞のODC調査を繰り 返した。定振幅期間は0.1および10秒の間で変えられた。 第8表からお判りのように10秒の間隔によりODC活性度は完全に増強され る(完全な増強は2倍の増加であることを思い出して戴きたい)。しかしながら 、10秒よりも著しく短い間隔で変調が生じるとEMフィールドはODC活性度 について統計的に有意の影響を及ぼすことはない。 振幅の変動によりEMフィールドが生物学的影響を生じないようにすることが できるならば、“EMフィールドの生物学的影響を緩和するのにどれだけの振幅 変動が必要であるか”が当然問題になる。このような調査結果を第9表に示す。 第9表からお判りのように時間間隔が1秒程度でフィールド振幅の%変動が十 分大きければEMフィールドの生物学的影響は無効となる。前記データから生物 学的影響を完全に解消するには振幅を(1秒の間隔に対して)少なくとも40% 変動させる必要があることが判る。20および30%の変動ではEMにより誘発 される生物学的影響は部分的にしか解消されない。 VII
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1996年4月9日 【補正内容】 本発明では周囲フィールドにそれを衛生的にする“保護”フィールドを重畳 するか、もしくはフィールド放出の有害度が低くなるように周囲フィールドを発 生している装置の電気的動作を変えることにより潜在的に生体に影響を及ぼす望 ましくない周囲フィールドが生体に影響を及ぼさない無害フィールドへ変えられ る。両構成共生体細胞をうまく‘錯乱’させることができ、したがって周囲フィ ールドの潜在的に有害な影響が低減される。 本出願には、電磁界を適切に不規則に変化させることによりコヒーレントな定 常状態電磁界の生物学的影響を阻止できる事実を明示するデータの要約、という 題名で付録に記載された主題が組み入れられている。2.関連技術の説明 周囲電磁界、特に極低周波数で交番もしくは脈動するか、あるいは極低周波数 で変調されるフィールド、に住んだりそこで働いたりする人は悪影響を受ける、 特に癌に罹る、という認識および関心が近年高まってきている。以後ELFと呼 ぶ、極低周波数は1000Hz程度以下の周波数である。癌の危険性が高いこと が特に確認されてい周囲周波数は米国では60Hz英国、欧州大陸の国々、その 他では50Hzである電力線周波数である。陰極線管を使用する装置の近くに存 在する電磁界も関係するものと思われており、それは管制御装置に含まれる磁気 電子ビーム偏向装置から発生されるフィールドによるものである。 電磁界問題についてはさまざまな文献が出版されている。 次に本発明を実施するためのさまざまな技術および装置について説明する。説 明は添付図を参照して行われ、ここに、 第1図は、振幅について変調された正弦関数の振幅対時間のグラフ。 第2図は、周波数について変調された正弦関数の振幅対時間のグラフ。 第3a図、第3b図および第3c図は、方形波変調を使用した60Hz正弦波 に及ぼす直接変調の影響を表す図。 第3d図は、切換え点における第3c図の信号の拡大図。 第4a図、第4b図および第4c図は、DCバイアス方形波変調を使用した6 0Hz正弦波の直接変調の影響を表す図。 第4d図は、切換え点における第4c図の信号の拡大図。 第5a図、第5b図および第5c図は、周期的に変化する波形を使用した60 Hz正弦波の直接変調の影響を表す図。 第5d図は、切換え点における第5c図の信号の拡大図。 第6a図、第6b図および第6c図は、周波数がノイズ帯域内にある正弦波信 号に帯域制限ノイズ信号を重畳する影響を表す図。 第7a図、第7b図および第7c図は、周波数がノイズ帯域内にある鋸波信号 に帯域制限ノイズ信号を重畳する影響を表す図。 第8a図および第8b図は、本発明の生物学的保護特徴の直接変調方式を表す ブロック図。 第9図は、本発明の生物学的保護の直接変調方式の回路内変調器を表すブロッ ク図。 一実施例では、生物学的保護フィールドは送電線の導体と平行に走る1本もしく は2本の付加導体を流れる電流により誘起することができる。生物学的保護電流 は誘起される生物学的保護磁界の大きさが送電線からのそれ以上となるようにし なければならない。これは例えば連続する1秒間隔で0.1秒間オンとされる( 例えば、60Hzの)線周波数信号により達成することができる。変調は発電所 もしくは変電所において低電圧電流源を使用して行われる。生物学的保護フィー ルドの消費電力は高電圧送電線に対してこの線路の定格電圧が低いだけでなくこ のフィールドは10%の時間しかオンとされないという事実により制限される。 生物学的フィールドを発生するのに送電線を流れるのと同等な電流を必要とし、 かつ500KV線路の保護回路に100V線路が使用されるものとすると、生物 学的保護回路の消費電力は送電線のそれよりも5万倍低くなる。第27図は配電 線を取り巻くエリア内に錯乱フィールドを生成する重畳技術の一実施例を示す。 第27図を参照して、配電線154,156はポール168に支持された碍子 162を介して地上に張り渡されている。静止電線152は落雷防止用である。 錯乱フィールドは、一つのループコイル構造を形成する、生物学的保護電線15 8,160により発生される。生物学的保護電線158,160も碍子162か ら吊下されている。生物学的保護電線158,160は静止電線152の下に吊 下されている。 【図1】 【図2】 【図3】 【図3】 【図4】 【図4】 【図5】 【図5】 【図6】 【図7】 【図8】 【図9】 【図10】 【図11】 【図12】 【図13】 【図14】 【図15】 【図16】 【図17】 【図18】 【図19】 【図20】 【図21】 【図22】 【図23】 【図24】 【図25】 【図26】 【図27】 【図28】 【図29】 【図30】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ここに記載された本発明の基本的な特許請求の範囲は前記した、請求中の、親 出願に記載されている。他の請求項は1993年7月6日に出願した一部継続出 願S.N.08/88034に記載されている。本出願を保護するために本発明 にとってより特定的な請求項を以下に記載する。 1.生物学的保護電磁界の生成装置であって、該装置は、 電磁界を発生する電気コイルと、 電力が印加されると電源の1つ以上の基本的特性を10秒以下の時間間隔内で 変調する電気変調装置であって、前記基本的特性には振幅、周期、位相、波形お よび極性が含まれ、前記変調装置の前記出力により前記コイルを駆動して生物学 的保護電磁界を発生させる前記電気変調装置と、 を具備する生物学的保護電磁界生成装置。 2.請求項1項記載の装置であって、前記時間間隔はランダムな間隔であり、 最大でも10秒以下である生物学的保護電磁界生成装置。 3.請求項1項記載の装置であって、前記時間間隔は0.1−1秒である生物 学的保護電磁界生成装置。 4.請求項1項記載の装置であって、前記変調装置は電源の振幅を変調する生 物学的保護電磁界生成装置。 5.請求項1項記載の装置であって、前記変調装置は電源の周期を変調する生 物学的保護電磁界生成装置。 6.請求項1項記載の装置であって、前記変調装置は電源の波形を変調する生 物学的保護電磁界生成装置。 7.無線周波信号を送信するパーソナル通信装置(PDC)を包囲する生物学 的保護電磁界を生成する装置であって、該装置は、 装置に隣接もしくは一体配置された、電磁界を発生する電気コイルと、 電気コイルへ通される信号を発生するソースと、 信号の1つ以上の基本的特性を10秒以下の時間間隔内で変調する電気変調装 置であって、前記基本的特性には振幅、周期、位相、波形および極性が含まれ、 前記変調出力により前記コイルを駆動して生物学的保護電磁界を発生する前記電 気変調装置と、 を具備する生物学的保護電磁界生成装置。 8.請求項7項記載の装置であって、前記時間間隔はランダムな間隔であり、 最大でも10秒以下である生物学的保護電磁界生成装置。 9.請求項7項記載の装置であって、前記時間間隔は0.1−1秒である生物 学的保護電磁界生成装置。 10.請求項7項記載の装置であって、前記コイルへ通される信号はノイズ信 号である生物学的保護電磁界生成装置。 11.請求項7項記載の装置であって、前記コイルは送信部品が収容されてい る無線電話機のハンドヘルドスピーカ/マイクロホン部品を包囲する生物学的保 護電磁界生成装置。 12.請求項7項記載の装置であって、前記コイルはハンドヘルド部品のスピ ーカ/マイクロホン側の周辺周りに配置されている生物学的保護電磁界生成装置 。 13.請求項7項記載の装置であって、前記コイルは部品のスピーカ/マイク ロホン側とは反対のハンドヘルド部品側の周辺周りに配置されている生物学的保 護電磁界生成装置。 14.請求項7項記載の装置であって、前記コイルおよび前記信号源はパーソ ナル通信装置(PDC)のバッテリパックに含まれている生物学的保護電磁界生 成装置。
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