KR100343846B1 - 전자기장으로부터생물계를보호하는장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는, 생체계의 건강에 유해한 주변장에 중첩되거나, 유해장을 발생하고 있는 장치의 전기회로에 결합되어 있는 "보호"전기장, 자기장, 또는 전자기장을 개시하고 있다. 이 구성은 "교란"생체세포에서 효과적이어서, 유해장에 의한 해로운 영향을 감소시키게 한다.

Description

전자기장으로부터 생물계를 보호하는 장치 및 방법

발명의 배경

1. 발명의 분야

본 발명은 일반적으로 전기장, 자기장, 및 전자기장의 역효과로부터 생물계를 보호하는 설비(장치 및 방법)에 관한 것이다. 다음의 특정한 예들에서는, 전기장, 자기장, 및 전자기장은 모두 함께 단순히 필드(field)로 지칭되기도 한다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 전기적, 전자적, 전기역학적, 및 전자기적 장치, 시스템 및 설비, 그리고 인간, 동물, 및 다른 생물계에 미치는 그들의 부수적인 필드의 영향에 관한 것이다. 본 발명은 무해한 비-생체효과필드내에서 잠재적으로 생체에 영향을 미치는 바람직하지 않은 주변장에 관한 것으로서, 주변장을 무해하게 하는 '보호'장을 주변장에 중첩하거나, 또는 주변장을 생성하는 장치의 전기적인 작동을 변환시켜서, 필드방출을 해롭지 않게 한다. 이러한 양 설비는 세포 또는 세포들을 '교란'시키는데 성공적이며, 이에 의해 주변장의 잠재적으로 해로운 영향들을 감소시킨다.

본 출원은 이와 함께 첨부된 "전자기장의 적절한 변동은 간섭유지상태 EM 필드의 생체효과를 차단할 수 있다는 사실을 설명하는 데이터의 요약"에 발표된 주제를 포함한다.

2. 관련기술의 기재

최근, 인간은 주위의 전자기장, 특히 지극히 낮은 주파수에서 절환 또는 맥동하거나 지극히 낮은 주파수에서 변조되는 전자기장속에서의 생활 및/또는 작업으로 인해 악영향, 그 증에서도 특히 암으로 고통받는다는 인식과 관심이 증가되었다. 이하 ELF로 지칭되는 지극히 낮은 주파수는 약 1000Hz 이하의 주파수이다. 특히 암을 발생시킬 위험이 높은 것으로 알려진 주변주파수는 전력라인 주파수이며, 이것은 미국에서는 60Hz, 영국, 유럽대륙국가들 및 그 이외의 나라들에서는 50Hz이다. 튜브제어장치에 포함된 자기적 전자빔편향장치에 의해 생성된 필드로 인하여, 음극선튜브을 사용하는 장치 부근에 존재하는 전자기장도 영향을 받는다.

전자기장의 문제점에 대한 여러 논문들이 공개되었다. 지난 14년간의 일련의 의생태학적 연구에서는, 60Hz 전력라인에 의해 발생된 1 μT(1 마이크로테슬라) 정도로 낮은 레벨의 전자기장은 특정 질병의 발병율증가와 관련될 수 있다는 사실이 발견되었다. 이러한 관련성은 많은 해를 이러한 환경에서 살거나 일해온 사람들에게서 더욱 강해진다. 예를 들어, 배전선 근처에 수 년간 살았던 어린이들 사이에서 암의 위험률이 증가되는 것이 발견되었다. [워테이머, 엔. 및 리퍼, 이 . "전선배치와 어린이암", 에이엠. 제이. 의생태학,109, 273-284(1979); 또한, 새비츠, 디. 에이. 外, "60Hz 자기장에 대한 노출과 어린이암의 케이스제어연구", 에이엠. 제이. 의생태학,128, 10-20(1988); 또한, 런던, 디. 에이. 外, "전기 및 자기장에 대한 노출과 어린이백혈병의 위험", 에이엠. 제이. 의생태학,135, 1069-1070(1992); 또한, 밀리엄, 에스. 주니어., "림프선 및 헤마토포이에틱 악성으로 인한 아마츄어 방사선조작자들의 사망율증가", 에이엠. 제이. 의생태학,128,1175-1176(1988)]

이러한 연구에서, 전자기장이 높게 노출되는 가정의 어린이는 암, 특히 백혈병, 림프종, 및 신경계종양의 발병위험이 50%가량 더 높다. 또한 다른 데이터에서는, 전기기술자 및 전화교환수와 같은 전기적인 직업에서 일하는 사람들은 뇌종양 및 다른 암에 대한 위험이 더 높은 것으로 나타난다. 로스엔젤레스 지역에서의 최근의 연구에서, 서던캘리포니아 유니버시티의 에스. 프레스톤-마틴와 그의 동료는, 다양한 전기적인 직업들에서 10년이상을 근무한 사람들은 대조군(control group)의 사람들보다 10배 이상 높은 뇌종양 발생기회를 갖는 것을 증명했다. [프레스톤-마틴, 에스., 맥, 더블유. 및 피터스, 주니어."전기 및 자기장에 노출되는 직업에 관련된 신경계질환 위험성", DOE회 연보에 제공, 덴버 코로라도, 11월 5-8, 1990.]

존스 홉킨스 유니버시티의 지. 마타노스키에 의해 실행된 연구는 1976년부터 1980년까지 뉴욕의 전화국 남자직원들의 암에 대한 조사량반응관계를 나타낸다.[마타노스키, 지., 엘리옷, 이. 및 브레이스, 피. 포스터, 전기 및 자기장으로부터의 생물학적 영향의 DOE/EPRI 연보에 제공, 1989년 11월, 포틀랜드, 오레곤] 마타노스키는 설비 및 수리노동자를 포함하는 다양한 직원들 사이의 평균 자기장노출량을 측정했다. 다양한 직원들 사이의 암 발생율을 비교한 결과, 케이블 스플라이서들은 전화라인상에서 일하지 않는 직원들에 비해 암발생율이 거의 두 배가량 높았다.

전화스위칭장치의 필드에 노출되는 배전국직원들 사이에서는, 케이블 스플라이서들 만큼 높지는 않더라도, 암의 발생율이 대단히 높다. 배전국직원들은 덜 노출되는 다른 직원들에 비해 전립선암에 걸릴 가능성은 세 배이상이며, 구강암에 걸릴 가능성은 두 배이상이었다. 남성유암의 두가지 경우가 발견되었는데, 이 질병은 아주희귀하여 다른 경우는 전혀 발견되지 않았다.

거주지에서 발견되는 60Hz 전자기장은 약 0.05μT에서 1000μT 이상까지 다양하다. 시험관내 실험에서는, 1μT 이하 및 500μT 이상의 필드에서 생물학적인 세포기능의 변화가 발생함을 명백히 보여준다. 알. 굿맨과 그의 동료들은[굿맨, 알., 핸더슨, 에이., "사인파는 세포전사를 향상시킨다", 생체전자기학,7, 23-29, 1986] 진폭 18 내지 1150μT의 주파수 15 내지 4400Hz의 범위를 갖는 전자기장에 의해 RNA레벨이 증가될 수 있음을 증명하였다. 이들은 10개 이상의 인자에 의해 RNA레벨이 증대될 수 있다는 것을 보여준다. 주틸레이넌과 그의 동료들은[주틸레이넌, 제이., 라아라, 이., 사알리. 케이., 아이엔티 >제이. 레이디엇. 바이오엘.,52, 787-793, (1981)]은 1μT 50Hz 전자기장이 병아리배아에 비정상을 초래하는 것을 보여준다. 이로써, 전자기장은 발암성일 뿐만 아니라, 또한 출산장애를 일으킬 수도 있음이 드러난다. 폴락과 그의 동료들은[씨. 티. 브라이톤, 이. 오'키페, 에스. 알. 폴락, 씨. 씨. 클락, 제이. 오쓰. 알이에스.] 60kHz에서 0.1mv/cm 정도로 낮은 전기장은 뼈의 조골세포의 성장을 자극할 수 있다. 맥레오드와 그의 동료들은[맥레오드, 케이. 제이., 리, 알., 에릭, 에이치., "섬유아세포 단백질합성", 사이언스,250, 1465 (1981)], 1 내지 100Hz 영역에서는 이 영역을 초과하거나 미만의 주파수에서 보다 섬유아세포의 성장을 자극하기 위해서는 더 낮은 필드가 필요하는 것을 발견했다.

다른 의생태학연구에서, EMF 노출에 대한 생체연구는 주로 동물에 제한되어왔다. 전자기장노출로부터의 역효과는 또한 이러한 경우에서 설명된다. 예를 들어 맥린 外는 전자기회의 1991년 6월 제 13회 연회에 "60Hz 자기장에 의한 생쥐 피부에서의 종양촉진"이란 제목의 논문을 발표하였다. 여기에서, 종양형성의 수는 자기장의 존재에 의해 증가되는 것이 보여진다. 프로렌 外는 생체전자기즘의 1991년 제 1유럽회의에 "발달하는 생쥐배아에 작용하는 맥동 자기장의 영향"이란 제목의 논문을 제공하였다. 여기에서, 자기장에 노출된 생쥐들은 노출되지 않은 생쥐들보다 더욱 대단히 치명적인 재흡수를 겪게 된다. 본 발명은 생체효과을 일으키는 모든 전자기장을 상쇄하므로, 모든 생물계는 본 출원으로부터 이득을 얻을 수 있다.

필드의 유해한 영향으로부터 생물계를 보호하기 위해 일반적으로 사용되는 종래기술의 일 방법은 필드원을 차폐하는 것이다. 차폐장치는 필드의 에너지를 모아서, 그것들을 통상적으로 접지한다. 실제로, 차폐장치는 필드를 봉쇄하기 위하여 필드원을 완전히 커버해야 하므로 실용적이지 못하다. 필드는 이러한 차폐장치의 개구부를 통해 방출될 것이다. 현실적으로, 필드원은 완전히 차폐될 수 없으므로, 차폐방법은 필드를 감소시킬 수 있는 반면, 필드 또는 그 잠재적인 위험요소를 완전히 제거하지는 않는다.

음극선튜브(CRT)는 예를 들어 텔레비젼장치와 컴퓨터스크린과 같이 사람들에게 자주 노출되는 전자기장소스이다. CRT로부터 방출하는 필드를 차폐하려는 시도들이 본 기술분야의 다른 이들에 의해 행해졌다. 차폐의 일 타입은 CRT의 전자기 코일을 둘러싸도록 고안되었다. 차폐의 다른 타입은 CRT를 완전히 둘러싸도록 고안되었다. 그러나, 코일을 둘러싸는 차폐방법은 필드를 완전히 제거하지 못하며, CRT를 완전히 둘러싸는 차폐는 불가능하다. 이러한 방법들은 지나치게 값이 비싸며 필드의 위험한 영향을 완전히 제거하지는 못한다.

전자기장으로부터 생물계를 보호하기 위해 종래의 기술에 일반적으로 사용되는 다른 방법은 소스로부터의 필드를 효과적으로 제거하도록 필드를 상쇄시켜, 해로운 필드가 생기지 않게 하는 이상적인 방법이다. 예를 들어, 가정과 공장에 대한 AC배전은 통상 차폐되지 않게 벗겨진 구리전선으로 구성되며, 탑에서 공중으로 떠있다. 이러한 라인은 대개 2상 또는 3상이다. 이론적으로 이러한 라인은, 개별 라인들에 의해 생성된 EMF 필드가 다른 전력선에 의해 각각 상쇄되도록, 물리적인 위상차이를 이용하여 설치될 수 있다. 그러나, 실제로, 이러한 전력상쇄는 완전하지 않으며 여전히 주변장은 존재한다. 또한, 이와 같은 배전시스템을 생성하는데 수반되는 비용도 지나치게 높다.

본 발명은 이렇게 본 기술분야에서 이제껏 사용된 방법들 이상의 많은 이점을 갖는다. 본 발명의 많은 실시예들은 매우 저렴하고, 효과적인 보호기능을 제공하며, 개별적으로 제어가능하다. 전력회사가 배전시스템의 설계를 바꿀때까지 기다리거나, 텔레비젼 또는 컴퓨터 제조업자가 생산품을 완전히 차폐할 때까지 기다릴 필요가 없다. 본 발명에 따른 몇가지 실시예들은, 생물계가 필요시에 주변장의 유해한 영향으로부터 개별적으로 보호되게 해준다. 차폐방법이 항상 실용적인 것은 아니며, 비록 그것이 실용적이라 하더라도 항상 완전한 것은 아니다. 따라서 본 발명은 또한 주변장의 유해한 영향을 개인적으로 제어하는 방법을 사용자에게 제공한다.

인간에 대한 만성적인 전자기장의 위험에 대한 최초의 인식이래 12년 이상이 경과했지만, 본 출원인이 아는 바로는 지금까지 어느 누구도 본 발명을 제기하지 않았다. 이미 존재하는 질병이나 상태에 대한 인간을 치료하기 위한 전자기장의 사용에 대하여 많은 연구가 행해졌다. 예를 들어, 미국특허 제 4,066,065호(크라우스 1978)는 고관절치료를 위한 자기장을 생성하는 코일구조를 기재한다. 미국특허 제 4,105,017호(라이어비 1978)는 전압 및 부수적인 전류펄스를 유도하여 생물조직의 성장, 수복 또는 유지작용을 절환하는 장치의 외과적 비-침습성방법을 기술한다. 영국특허 GB 2 188 238 A(네노브 外, 1986)는 진통, 영양 및 염증제거효과를 제공도록 주장된 장치를 기술한다. 미국특허 제 4,665,898호(코스타, 1987)는 악성세포를 거의 손상없이 치료하여 조직을 정상으로 만드는 자기코일장치를 기술한다. 다른 질병들 뿐만 아니라 말초 및 자율신경계의 질병을 치료하는 장치는 소로베바 外에 의해 기술되었다.("저주파 자기치료(magnetic theraphy)용 '폴리어스-1'장치", 지. 솔로베바, 브이. 에레민, 알. 고존, 생체의학기술(번역:메드. 테크,(구소련)), 볼륨 7, 제 5호, 291-1쪽(1973).

이상의 조처들은 대개 "자기치료법"조처로 언급된다. 본 발명은 그 보다 전기, 자기 및 전자기장을 변화하여 오염시간에 장기간 노출되어 발생되는 질병을 예방하는 것을 주요지로 한다.

지금까지, 주위의 전자기장이 건강에 역효과를 미치는 것을 예방하기 위해, 주변장(ambient field)의 시간에 의존하는 상태를 변조하는 것을 이용하는 제안은 제기되지 않았다. 선재하는 질병의 전자기장에 의한 치료를 기술하는 모든 특허 및문헌들에 대한 기본적인 전제는: 전기 또는 자기장은[예를 들어 크기가 1 내지 100μT 정도로 큰(라이어비 1978)], 시간의 특정 제한주기에 적용되는 경우, 생물계내에서 세포와 조직의 기능을 이롭게 절환가능하다는 가정이다. 심지어 매우 낮은 레벨의 주기변화필드(예를 들어, 0.5μT 정도로 낮은 자기장)에서라도 만성적으로 장기간노출되면, 이러한 필드의 단기간 조사치료법을 치료에 사용하는 질병들중 일부를 일으킬 수 있다. 자기장의 생물학적 영향으로부터 보호하는 방법들이 매우 요구된다. 이러한 보호법을 발견하기 위해서는, 자기치료가 생물학적 세포기능에 영향을 미침으로써 실행되는 점을 인지하는 것이 필요하다. 만일 자기적 조사치료법이 생물계의 생리학적 기능에 영향을 미치지 않으면 아무런 치료효과도 발생하지 않는다. 본 발명을 제공하는데 있어서 필요시되는 것은, 생물계의 세포기능에 영향을 주지 않으면서, 존재하는 주변장을 변조하는 방법이다. 이렇게 변조된 필드는 다른 질병 또는 생물학적 기능부전의 치료에는 이용성이 없다. 변조된 필드는 자기치료에대한 어떠한 사용가능성도 없다. 그러나, 변조된 필드는 생물계의 세포 및 조직의 기능에 영향을 미치지 않으므로 건강상의 역효과가 없다. 이로써, 이렇게 변조된 필드에 장기간 노출하는 것은 안전할 것이다. 예를 들어, 이러한 변조 필드는 암의 발병위험을 증가시키지 않는다.

그러나, 여기에 기재된 바와 같이 주위의 매우 낮은 필드를 주기적으로 변화시키는 것이 전자기장의 해로운 영향을 예방할 수 있다는 것을 이전에는 아무도 발견하지 못했다.

본 발명의 요약

생물계(단세포, 조직, 동물 및 인간에 제한되지 않고 그 이외도 포함하는)에 노출되는 전기, 자기 또는 전자기장을 변화하는 주변장의 하나 이상의 특성파라미터를 변환시킴으로써, 생물계에 미치는 상기한 건강상의 역효과는 저지될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 생물계에 노출되는 필드의 주파수(주기), 진폭, 위상, 공간상의 방향 및 파형중의 적어도 하나를 때를 맞춰 변화시키는 것과 같은 여러 방법으로 달성될 수 있다. 변화들 사이의 시간주기에 관하여, 이러한 시간주기들은 대략 10초 미만이어야 하며, 대략 1초를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 변화들은 규칙적이거나 불규칙적인 간격으로 발생할 것이다. 만일 변화가 규칙적인 간격으로 발생하면, 변화들 사이의 최단시간은 0.1초 이상이어야 한다. 만일 변화가 불규칙적인 임의 간격으로 발생하면, 변화들 사이의 시간은 더욱 단축가능하다. 이러한 변화는 주기에 관한 소정의 필드를 주변장에 중첩하거나, 원시 필드의 특성파라미터를 주기로 변환함으로써 달성된다.

주변장의 주파수변화는 변화되기 이전의 필드의 특성파라미터에 관하여 약 10퍼센트 이상이어야 한다.

상기한 바와 같은 소정의 주변장을 만들어 전기, 자기 또는 전자기장의 역효과로부터 생물계를 보호하는 본 발명은, 가정과 직장에서 발견되는 통상의 필드에 반응하지 않도록 생물세포를 교란시키는 무엇인가가 작용해야한다는 사실에 의거한다. 앞에서 언급된 변동필드는 대개의 환경필드의 역효과를 예방할 것이다. 상술된 바와 같이, 이러한 변동은 새롭게 만들어진 "교란"장의 진폭, 주파수(주기), 위상, 파형 또는 공간내의 방향에서 발생가능하다.

세포기능에 영향을 미치기 위하여, 어떠한 손상원인들(예를 들어, 약물, 화학작용, 바이러스, 전자기장 등)은 수용기(주로 세포막에서)로부터 세포의 생화학적 경로내로 신호를 보낼 것이다. 필드를 인지하기 위하여 세포에 의해 이용되는 정확한 수용기와 신호표시메카니즘은 알려지지 않았지만, 본 명세서에 상세히 설명되는 방법으로 알맞게 변화되는 필드로 세포를 교란시킴으로써 전기, 자기 또는 전자기장의 검출메카니즘은 중단될 수 있다는 것을 본 출원인은 발견했다.

예를 들어, 10μT의 자기성분을 갖는 60Hz 전자기장은 효소 오르니틴(ornithine) 디카르복실라제(decarboxylase)를 두 배가량 증대시킬 수 있다. 이러한 필드가 10초 이상의 간격으로 주파수, 진폭, 파형, 방향 또는 위상에 갑자기 변화를 일으키면, 두 배가량 증대된 것이 지속된다. 그러나, 주파수, 진폭 또는 파형파라미터가 대략 1초간격으로 변화되면, 전자기장은 효과가 없게 된다. 세포는 교란되지 않으므로 반응하지 않는다. 0.1 내지 50μv/cm 범위의 진폭을 갖는 전기장도 조직에서 마찬가지로 작용한다. 60Hz에 있는 생물계내에 이러한 필드를 만들기 위해서는, 생물계 외측의 필드세기가 약 백만배 이상(즉 0.1 내지 50v/cm )이어야 한다.

본 발명은 50kV/M이하의 전기성분 및/또는 5000μT이하의 자기성분을 갖는 주변장에서 기능하는 것이 가장 바람직하다. 필드의 세기가 더 낮은 경우에는, 0.5kV/M의 전기성분 및/또는 5μT의 자기성분이 바람직하다. 간섭가능한 신호(예를 들어 60Hz 사인곡선파)의 차단에 의해 교란장이 발생되는 경우에 좋은 결과가 얻어지며, 이러한 신호의 주파수는 주변장의 기본주파수와 유사하다 (그러나 반드시 동일할 필요는 없다) 그러나, 변조된 RP 또는 변조된 마이크로파필드의 영향에 대항하여 보호되는 경우에, 교란장이 변조된 것들과 유사한(반드시 동일할 필요는 없는) 주파수성분만을 포함하면 교란장은 더욱 효과적이다. 교란장의 rms진폭은 주변장의 rms 진폭보다 대략 동일하거나 그 이상인 것이 바람직하다.

역효과를 부분적으로 저지하기 위한 주파수, 위상, 방향, 파형 또는 진폭 등의 특성들의 변화 사이의 시간은 5초 미만인데, 더욱 완벽한 보호를 위해서는 0.1초 내지 1초 사이가 바람직하다. 변화들 사이의 시간이 불규칙하고 임의적인 경우(예를 들어 노이즈신호), 변화들 사이의 시간은 0.1초 보다 작을 수도 있다. 예를 들어, rms값이 주위신호의 rms값과 동일하게 설정되고 대역폭이 30 내지 90Hz로 연장되는 노이즈신호에서 완전한 저지가 달성될 수 있다.

생물계에 노출되는 필드는 노출기간동안 본 발명에 따른 교란장으로 만드는 것이 바람직하다. 그러나, 본 교란장이 전체 노출시간의 주요부분에만 존재하더라도 이점을 누릴 수 있다.

이상에서, 각 타입의 주변장은 생물계에 해를 끼칠 수 있음이 명백하다고 여겨지므로 전기, 자기 및 전자기장을 언급했지만, 만일 본 발명에 따라 변화되면 역효과의 징후를 저지할 수 있다.

여러 관찰과 처리에 의해 본 발명의 작동가능성이 증명되었다. 일 관찰에서는, 인가된 필드의 간섭시간(이하, 필드의 특성파라미터의 변화사이의 시간격을 의미한다)은 오르니틴 디카르복실라제(ODC) 고유활동의 생체전자기적 증대에 효과가 있었다. ODC는 세포변형 및 종양성장의 과정에 밀접하게 관련된다.

매우 유도가능한 호소의 이러한 고유활동은 다음의 전자기장에 대한 포유동물의 세포배양으로 설명된다. 대수적으로 성장하는 L929 세포의 단층배양은 55 내지 65Hz 사이에서 변환하는 필드에 노출되었다. 자기장세기는 1μT 피크이다. 세포들은 네 시간동안 필드에 노출되었다. 주파수시프트들 사이의 시간격은 1에서 50초까지 변화하였다. 표1 참조.

표1에서, 전자기장의 주파수시프트 사이의 시간격이 10초 이상일 때, 전자기장노출은 ODC작용을 두 배가량 증가시켰다. 주파수시프트 사이의 시간격(즉, 55 내지 65Hz 사이)이 10초미만으로 단축되는 경우, ODC작용을 증가시키는데 있어서, 이러한 ELF(지극히 낮은 주파수)필드의 영향은 감소하였다. 1초 이하에서 필드는 전혀 영향력을 갖지 않는다(즉, 노출된 포유동물세포의 작용은 노출되지 않은 세포와 동일하다). 이로써, 충분히 짧은 시간격으로 전자기장의 파라미터들에 변화를 가져오는 것은 세포기능상에 작용하는 필드의 영향을 예방한다.

이러한 발견은 마이크로파영역과 같이 높은 전자기주파수에도 적용된다. 0.1 내지 50초 범위의 시간격으로 55 내지 65Hz 사이에서 변화하는 주파수에서 변조된 0.9GHz 마이크로파를 사용하여 유사한 데이터를 얻었다. 23퍼센트의 진폭변조가 사용되었으며, 고유흡수율은 3m/wg였다. 표1에 도시된 바와 같이, 시간격이 10초 이상인 경우, 이러한 마이크로필드도 ODC작용을 두 배가량 증가시켰다. 시간격이 단축되면, ODC활동에 대한 필드의 영향은 감소된다. 변화 사이의 시간격이 1초이하인 경우, 필드는 ODC활동에 영향을 미치지 않았다.

본 발명에 따른 필드의 보호효과를 더욱 상세히 설명하기 위해, 본 출원인은 기형발생물질로서 작용하여 병아리배아에 비정상을 일으키는 외부적 전자기장의 성능상의 변조효과를 연구했다. 지금부터 기술되는 실험방법에서는, 60Hz 전자기장의 진폭을 변조했다. 수정된 흰색 레그혼달걀은 메릴랜드 체스터타운의 트루슬로우농장에서 얻었다. 이것들은 37.5℃로 유지된 인큐베이터 내측에 일 세트의 헬름홀츠코일 사이에 놓였다. 부화의 최초 48시간동안, 일 군의 달걀은 진폭 1μT의 60Hz 지속파(cw) 사인곡선 전자기장에 노출되었다. 다른 군은 진폭 4μT의 60Hz cw 사인곡선 전자기장에 노출되었다. 다른 군의 달걀은 1초간격으로 1.5 내지 2.5μT로 진폭이 변화되는 60Hz 사인곡선 전자기장에 노출되었다. 대조달걀은 전자기장에 노출되지 않도록 인큐베이터에 단순히 놓였다. 부화 48시간 후에 배아들은 그들의 껍질로부터 제거되어 조직적으로 조사되었다. 대조군(60Hz 자기장에 노출되지 않은)은 약 8퍼센트의 비정상율을 나타냈다. 1 μT 및 4μT에 노출된 배아군은 대조군들보다 높은 비정상율(14퍼센트)을 갖는데, 이것은 이러한 필드가 정말로 비정상도를 야기한다는 것을 나타낸다. 1초 간격으로 변조된 필드에 노출된 배아들은 노출되지 않은 달걀과 유사한 비정상율을 가졌다. 즉, 1초변조(또는 간섭시간)는 자기장의 기형발생효과를 효과적으로 제거하였다.

직접 변조될 수 없는 주변장(전력라인 또는 전기기구로부터의 60Hz 필드와 같은)이 제공되는 경우, 교란장은 주변장에 중첩되어야 한다. 몇가지 다른 유형의 실험들을 통해 이러한 중첩효과를 연구하였다.

실험에 따르면, 앞의 오르니틴 디카르복실라제레벨은 10μT, 60Hz필드의 지속상태에 노출된 L929에서 측정되었다. 4시간 노출후, 오르니틴 디카르복실라제는 두 배로 나타났다. a) 10μT 60Hz 자기장, 및 b) 60Hz필드와 동일하게 설정된 rms값 및 방향을 갖는 대역폭 30 내지 90Hz의 임의의 EM(노이즈)자기장을 동시에 적용하여 노출이 반복되었다. 이러한 상태하에서는 오르니틴 디카르복실라제작용의 통계적인 주요향상도는 발견되지 않았다. rms 노이즈진폭이 낮아지면서, 오르니틴 디카르복실라제작용을 야기하는 EMF의 값이 증가되었다. 표2 참조.

표2에서, 노이즈가 신호(60Hz 필드)와 대략 동일한 경우에는 생체자기효과가 발생하지 않지만, rms 노이즈진폭이 낮아지면서 노이즈필드에 의해서 보호력이 낮게 산출된다.

교란장은 주변장에 수직일 수도 있으며 이때에도 여전히 보호력을 제공한다는 것을 설명하기 위해, 자극을 가하는 주변장과 같은 60Hz, 10μT를 사용하여 L929 쥐세포를 이용한 ODC실험이 다시 반복되었는데, 이때 주변자기장을 생성하는 코일에 수직으로 설치된 코일에 의해 교란장이 발생되었다. 이때 교란장은 1초간격으로 5μT에서 15μT까지 진폭이 변화되는 60Hz필드였다. 이러한 상태하에서는 ODC 활동의 증대는 관찰되지 않았다. ODC활동을 제어하는 노출된 ODC활동비는 1.03±0.08로 밝혀졌다. 이로써 교란장이 주변장에 수직이더라도, 역효과를 방지하는 완전한 보호가 달성될 수 있다.

전기담요, 전기방석, 헤어아이론, 또는 가정용 천장케이블열원과 같은 가열장치의 자기장을 무해하게 하려면, 이러한 장치들에 전달되는 전류의 파라미터를 10초 이하의 간격, 바람직하게는 1초 이하의 간격으로 변화시켜야 한다. 일 방법은 연속적인 1초간격으로 전류는 온 오프하는 것이다. 그러나, 이 방법은 장치설계상의 평균전력의 절반정도만을 전달가능하므로 열원을 비효율적이 되게 한다. 효율성을 향상시키기 위하여, 60Hz필드가 오프일 때보다 긴 시간동안 온이 되는 경우에, 세포는 여전히 교란되며 생체반응은 발생하지 않는다. 그리고 온이 되는 시간은 1초정도인 것이 바람직하다. 그러나 완전한 보호를 위해서는 오프시간이 0.1초 보다 작지 않아야 한다. 표3에 나열된 것은 상술된 타입의 L929 쥐세포를 사용한 ODC실험의 결과들이다. 10μT 60Hz필드가 세포에 인가되었다. 이 필드는 지속시간을 변화하도록 매초마다 중단되었다. 0.1초정도로 짧은 오프시간으로도 세포는 교란되며 ODC활동의 증대는 발생하지 않는 것을 볼 수 있다. 오프시간이 0.1초 아래로 감소되면, 세포는 자기장에 반응하기 시작한다. 0.05초 정도로 낮은 오프시간동안 전체반응의 약 70%가 발생한다. 오프시간에 대한 바람직한 범위는 대략 0.1 내지 1.0초이다.

이 실험으로부터, 가열인가시 전류를 차단하는 장치는 가열시스템의 완전한 성능을 이용하는 점에서 적어도 90% 정도로 효율적인 한편, 동시에 생체보호 교란장을 제공할 수 있다.

상술된 바와 같이, 전력선 부근에 사는 어린이들의 어린이백혈병 발병율이 아주 높다는 사실은 의생태학적으로 자명하게 증거된다. 이러한 필드를 무해하게 하는 일 방법은, 일 단부에서 쇼트되고 다른 단부에서 저압전류원에 접속된 한 쌍의 전선을 자극에 연결하여 변동필드를 창출하는 것이다. 전류는 적당한 간격으로 변동해야 한다(예를 들어, 대략 1초간격이 아주 효과적이다) 이러한 경우, 사용자는 주로 가능한 적은 전력을 사용하려고 하므로, 짧은 듀티사이클은 효율적인 전력 절약방법이 될 수 있다. 예를 들어, 표3에서 설명되고 보고된 실험에서, L929세포의 ODC활동에 대한 60Hz 노출효과는, 동일한 최고값을 가지며 0.1초간 온되고 0.9초간 오프되는 60Hz 필드를 중첩함으로써 경감될 수 있는 것을 알 수 있다. 이로써1초 온, 1초 오프기간에 대한 이러한 적용으로 전력을 절약할 수 있다.

본 발명에 따라, 여러가지의 해로운 필드를 해롭지 않은 필드로 변환하는 다른 많은 장치가 제공된다. 이들중의 일부는 다음과 같다:

일 실시예는 수 개의 시간에 의존하는 접지장치를 금속배관에 설치하여 생활공간에 교란장을 창출하는 것이다. 이러한 장치는 배관에 전류용 변동로를 발생시켜서 가정내의 공간이나 다른 인간 또는 동물이 사용하는 구조물에서 필드를 변동시킨다.

다른 실시예는 변동하는 저항로를 전기담요와 같은 가열장치에 직렬로 삽입하여 다른 해로운 필드를 해롭지 않은 필드로 변화하는 것이다.

다른 실시예는 유해한 필드를 생성하는 기구 가까이에 장치를 설치하여 기구 가까이에 변동하는 번자기장을 발생함으로써 교란장을 만드는 것이다. 교란장은 원래의 해로운 필드의 비제어원에 중첩된다.

다른 실시예는 장치를 가로지르는 전류흐름 또는 전압을 변조하여 전기장치 주위영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다. 이러한 변조는 장치의 내측 또는 외측에 제공되는 수단에 의해 제어가능하다.

다른 실시예는 장치 주위의 전자기장을 변조하여 전기장치 주위영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다. 이러한 변조는 장치의 내측 또는 외측에 제공되는 수단에 의해 제어가능하다.

다른 실시예는 장치내의 전류 및/또는 전압을 변조하여 전기담요, 전기방석 및 전기물침대 등의 전기장치 주위영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는것이다. 이러한 변조는 장치의 외측 또는 내측에 제공되는 수단에 의해 제어가능하다.

다른 실시예는 보호될 공간영역에 변조된 전자기장을 중첩하여 배전시스템 주위영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다.

다른 실시예는 보호될 공간영역에 변조된 전자기장을 중첩하여 전선을 접지하는데 사용된 금속배관 주위영역의 전자기장에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다. 이것은 변조된 전류를 배관자체에 통과시키거나 변조된 전류를 외부회로에 통과시킴으로써 실행가능하다.

다른 실시예는 변조된 전자기장을 중첩하여 비디오표시단자 및 텔레비젼세트와 같은 음극선튜브장치 주변장에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다. 이러한 변조된 전자기장소스는 음극선튜브장치의 내측 또는 외측에 설치될 수 있다.

다른 실시예는 보호될 공간영역에 변조된 전자기장을 중첩하여 마이크로파 주위영역의 필드에의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다.

다른 실시예는 전력선을 둘러싸는 영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다.

다른 실시예는 무선전화기("셀방식")를 둘러싸는 영역의 필드에 의해 만들어진 유해성을 제거하는 것이다.

이상의 많은 방법들은 연구소, 공장설비 등을 보호하도록 적합하게 만들어질 수 있으며, 인간 또는 다세포 생물계가 아닌 세포에도 가능하다.

다음에, 본 발명을 실행하기 위한 다양한 기술 및 장치를 설명한다. 이러한 설명은 다음의 첨부도면을 참조로 한다.

제 1도는 진폭에 대해 변조된 사인곡선함수의 진폭 대 주기의 도면,

제 2도는 주파수에 대해 변조된 사인곡선함수의 진폭 대 주기의 도면,

제 3a, 제 3b 및 제 3c도는 사각파변조를 사용한 60Hz 사인파의 직접변조의 효과를 도시한 도면, 제 3d도는 절환점에서의 제 3c도의 신호의 확대도,

제 4a, 제 4b 및 제 4c도는 DC 바이어스 사각파변조를 사용한 60Hz 사인파의 직접 변조의 효과를 도시한 도면, 제 4d도는 절환점에서의 제 4c도의 신호의 확대도,

제 5a, 제 5b 및 제 5c도는 주기적으로 변화된 파형을 사용한 60Hz 사인파의 직접변조의 효과를 도시한 도면, 제 5d도는 절환점에서의 제 5c도의 신호의 확대도,

제 6a, 제 6b 및 제 6c도는 노이즈의 대역폭내의 주파수를 갖는 사인곡선신호에 대역증폭 노이즈신호를 중첩한 효과를 도시한 도면,

제 7a, 제 7b 및 제 7c도는 노이즈의 대역폭내의 주파수를 갖는 톱니파신호에 대역증폭 노이즈신호를 중첩한 효과를 도시한 도면,

제 8a 및 제 8b도는 본 발명의 생체보호특징의 직접변조실행을 도시한 블록도,

제 9도는 본 발명의 생체보호의 직접변조실행의 회로내 변조장치를 도시한 블록도,

제 10도는 본 발명의 생체보호특징의 중첩변조실행을 도시한 블록도,

제 11도는 본 발명의 생체보호특징의 중첩변조실행의 회로내 변조기를 도시한 블록도,

제 12도는 배관을 통하여 전류를 변조하는 회로도,

제 13도는 전기담요용 보호회로도,

제 14도는 영상표시단말기와 함께 사용하는 보호장치도,

제 15도는 영상표시단말기와 함께 사용하는 다른 형태의 보호회로도,

제 16도는 인간이나 동물에 의해 이용되는 공간에 사용되는 보호시스템도,

제 17도는 수면용 매트리스의 위 또는 아래에 배치하는 매트의 도면,

제 18도는 직접변조 생체보호 컨버터박스의 회로도,

제 19도는 직접변조 생체보호 서모스탯의 회로도,

제 20도는 생체보호 헤어드라이어의 실행회로도,

제 21도는 생체보호장의 존재를 검출하는 검출시스템의 회로도,

제 22도는 생체보호 헤어드라이어를 위하여 낮은 자기장을 방출하는 가열코일의 구조도,

제 23도는 제 22도의 가열코일의 구조를 제어하는 회로도,

제 24도는 컴퓨터 키보드용 생체보호코일,

제 25a도는 거주 또는 다른 용도의 빌딩에 사용되는 생체보호시스템용 코일장치,

제 25b도는 거주 또는 다른 용도의 빌딩에 사용되는 생체보호시스템의 다른실시예의 회로도,

제 26도는 거주 또는 다른 용도의 빌딩에 사용되는 생체보호시스템의 회로도,

제 27도는 배전선을 둘러싸는 영역에 교란장을 발생하는 중첩기술을 이행하는 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면,

제 28도는 ODC 활성비율 대 간섭시간의 그래프,

제 29도는 손잡이의 송수화기측의 가장자리 주위에 코일을 구비하여 무선전화기를 둘러싸는 영역에 교란장을 발생하는 본 발명의 일 실시예,

제 30도는 송수화기측 반대편의 손잡이측의 가장자리 주위에 코일을 구비하여 무선전화기를 둘러싸는 영역에 교란장을 발생하는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.

바람직한 실시예의 상세한 설명

시간에 따라 반복적으로 변하는 다른 전압, 전류, 전기장, 자기장, 또는 전자기장은 그 파형, 최고진폭(A), 주파수(주기), 방향 및 위상에 의해 설명될 수 있다. 파의 변조란 이러한 특정 파라미터들의 시간에 따른 변화를 언급한다. 예를 들어, 특정 파라미터들의 진폭의 펄스변조는 진폭의 변화를 언급한다. 이러한 변조의 두가지 예는 제 1도 및 제 2도에 도시된다. 제 1도에서 진폭은 펄스에 의해 변조된다. 이로써, 주기 T₁동안, 사인곡선으로 변화하는 전압의 진폭은 A₁이다. 두번째 주기 T₂동안의 진폭은 A₂이다. T₁과 T₂의 값은 동일할 필요는 없지만, 대략 1초 이하인 것이 가장 최상의 결과를 가져온다. 원시 사인파의 사인곡선적 변조와 같이 시간에 따라 변하는 전압을 변조하는데에는 많은 변형법들이 사용가능하다. 이로써, 60Hz 사인전압은 1Hz 사인곡선변화에 의해 진폭변조가능하다. 60Hz 사인전압의 진폭의 톱니파변화도 가능하다. 모든 가능성있는 변조필드에서, 진폭, 파형, 위상, 방향 또는 주파수등의 파라미터들 중의 적어도 하나는 약 1초 이상의 지속시간동안 일정하지 않아야 한다.

따라서, 예를 들어, 제 1도 및 제 2도에서 T₁및 T₂의 값은 약 1초 보다 길어서는 안된다. 최상의 결과를 위해서, A₁은 1.2A₂보다 커야하며, 2A₂보다 큰 것이 바람직하다.

마이크로파가 100,000Hz 이하의 주파수에서 변조되더라도, 기재된 바와 같은 주기적인 파라미터변화에 의해 본 발명에 따른 보호효과를 얻도록 일련의 단계들이 행해질 수 있다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방법은 사각파변조를 사용하는 것이다. 즉, 전달된 전력을 규칙적인 간격으로 차단한다. 리토비츠 발명에 의해 안내된 바와 같이, 변조주파수는 1초의 차수(order)인 것이 바람직하다. 차단시간은 10% 내지 90%의 듀티싸이클에 대응하여 0.1 내지 0.9초인 것이 바람직하다. 제 3도는 사인 곡선파형의 사각파변조방법을 도시한다.

제 3a도를 참조하여, 사인곡선신호가 도시된다. 제 3b도는 이러한 방법을 사용한 제 3a도의 사인곡선신호에 대한 제어장면을 도시하며, 제 3c도는 결과로 생긴생체보호 사인곡선신호이다. 제 3d도는 절환위치에서의 제 3c도의 신호의 확대도이다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방법은 DC 바이어스 사각파변조를 사용하는 것이다. 즉, 전달된 전력을 규칙적인 간격으로 감소시킨다. 변조주파수 및 진폭감소를 위한 간격은 본 명세서에 따라 다양하다. 전력감소는 50% 정도가 바람직하다. 제 4도는 DC 바이어스 사각파에 의한 사인곡선파형의 변조방법을 도시한다.

제 4a도를 참조하여, 사인곡선신호가 도시된다. 제 4b도는 이러한 방법을 사용한 제 4a도의 사인곡선신호에 대한 제어장면을 도시하며, 제 4c도는 결과로 생긴 생체보호 사인곡선신호이다. 제 4d도는 절환위치에서의 제 4c도의 신호의 확대도이다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방범은 사각파 주기신호의 주파수변조를 사용하는 것이다. 즉, 전달된 전력의 주파수를 규칙적인 간격으로 변화한다. 주기 및 듀티사이클은 본 명세서에 따른다. 주파수변화는 약 20%정도인 것이 바람직하다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방법은 사각파 주기신호의 위상변조를 사용하는 것이다. 즉, 전달된 전력의 위상을 규칙적인 간격으로 변화한다. 주기 및 듀티사이클은 본 명세서에 따른다. 위상변화는 90도의 배수인 것이 바람직하다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방법은 유해한 필드의 파형을 주기적으로 변화하는 것이다. 주기 및 듀티사이클은 본 명세서에 따른다. 파형변화는 예를 들어 전파정류에 의한다. 제 5도는 사인곡선파형의 전파정류에 의해 파형을 주기적으로 변화하여 변조하는 효과를 도시한다.

제 5a도를 참조하여, 사인곡선신호가 도시된다. 제 5b도는 이러한 방법을 사용한 제 5a도의 사인곡선신호에 대한 제어장면을 도시하며, 제 5c도는 결과로 생긴 생체보호 사인곡선신호이다. 제 5d도는 절환위치에서의 제 5c도의 신호의 확대도이다.

유해한 필드를 변조하는 다른 방법은, 바람직하게는 1000Hz 아래범위의 통과 대역과 대역증폭노이즈신호를 중첩하여 유해한 필드를 변화하는 것이다.

중첩필드원이 사용되는 경우, 간섭성 AC신호를 적절히 변조하거나, 노이즈를 발생함으로써 간섭신호가 생성된다. 제 6도는 대역증폭 랜덤노이즈신호의 중첩에 의해 사인곡선파형을 변조하는 효과를 도시한다.

제 6a도를 참조하여, 사인곡선신호가 도시된다. 랜덤노이즈 형상의 필드를 갖는 중첩 생체보호장원은 제 6b도에 도시된다. 제 6c도는, 제 6a도의 사인곡선신호와 제 6b도의 생체보호장신호의 결합에 의한 결과로서 발생된 생물계를 둘러싸는 생체보호장이다.

제 7도는 대역증폭 랜덤노이즈신호를 중첩하여 톱니파형을 변조하는 효과를 도시한다. 제 7a도를 참조하여, 톱니파신호가 도시된다. 제 7b도는 랜덤노이즈 형상의 필드를 갖는 중첩 생체보호장원을 도시하며, 제 7c도는 제 7a도의 사인곡선 신호와 제 7b도의 생체보호장신호의 결합에 의한 결과로서 발생된 생물계를 둘러싸는 생체보호장이다.

본 발명의 실시예들 중의 중요한 두 타입은 다음과 같다: (1) 유해한 필드원의 전기회로에 배치되는 직접변조장치; 및 (2) 유해필드와 결합하여 생체보호필드를 생성하는 교란장을 발생하도록 유해필드원에 관계없이 배치되는 중첩장치.

직접변조 실시예

직접변조 실시예는 규칙적으로 진동하는 전류를 직접변조하여 그의 생체효과를 최소화하는 많은 방법들을 설명한다. 제 8도는 본 발명의 직접변조장치술의 일반적인 기구를 설명하는 블록도이다.

제 8a도를 참조하면, 표준 전기장치는 필드를 생산하는 전기적 성분(40)과 필드를 생산하지 않는 전기적 성분(36)을 포함한다. 모든 전기적 성분이 작동하기 위해서는 전원(38)이 필요시된다. 따라서, 제 8b도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 일 타입의 실시예는 회로내 변조기(42)를 전원(38) 및 유해필드발생성분(40) 사이에 설치한다.

제 9도는 제 8b도의 회로내 변조기(42)를 더욱 설명하는 블록도이다. 회로내 변조기(42)는 전기회로내로 흐르는 전력을 직접 변조하여 방출하는 필드를 무해하게 해준다(생체보호필드). 전원(38)은 필드원성분(40) 및 회로내 변조기(42)의 회로에 전력을 공급한다. 회로내 변조기는 본 발명에 따른 파형변조를 발생시키는 변조발생기(44)를 포함한다. 변조장치구동기(46)는 변조장치(48)에 동력을 공급한다. 변조장치는 전원(38)의 기본적인 성능을 직접 변조하며, 그 결과 발생된 생체보호전원은 필드원성분(40)에 동력을 공급한다. 본 명세서에 따라 전원은 변조되는 기본적인 성능을 가지므로, 그렇지 않으면 유해하게 될 필드원성분으로부터 생성된 필드는 생체보호된다.

DC 전원(38a)은 예를 들어 밧데리, AC라인 변압기, 및 DC전원에 용량성으로접속된 AC라인과 같은 전력 DC원을 나타낸다. 전원과 절연된 변압기는 그 근처에 거대한 필드를 갖는다. 그러나, 이러한 필드는 대개 국부적이다. 전력필요량이 크면, DC 전원에 접속된 AC라인 캐패시터는 다소 비효율적으로 된다. 조정된 DC전원과 절연된 AC라인 변압기는 내셔널 세미컨덕터사에서 제조되는 LM78XX 라인중의 하나와 같은 적절히 정격된 변압기, 반파 또는 전파정류기, 충전캐패시터, 및 전압 조정기를 사용하여 용이하게 구성된다. 조정된 DC전원에 접속된 AC라인 캐패시터는 예를 들어 맥심 일렉트로닉스사의 MAX610 또는 MAX611 AC-DC컨버터 IC를 사용하여 용이하게 구성된다. 용량성으로 접속된 DC전원의 불리한 일 특징은 AC라인으로 부터 절연되지 않는다는 것이다.

변조발생기(44)는 타이밍회로로서 구현가능하다· 타이밍회로를 구현가능하게 하는 방법은 여러 가지가 있다. 그 중의 하나는 수정 발진기를 사용하여 베이스클럭주파수를 생성하는 것이다. 제어신호의 주기 및 듀티사이클은 적절한 주파수분할기 및 순열조합논리를 사용하여 설정가능하다. 다른 방법은 555타이머에 의거되는 바와 같은 단안정 멀티바이브레이터회로를 사용하는 것이다. 이러한 회로의 실행법은 본 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 내셔널 세미컨덕터사에서 발간된 데이터북에 제공된다. 주기 및 듀티사이클은 이러한 회로에서 50-100% 범위에서 용이하게 변화된다. 7404와 같은 인버터에 의해 얻어지는 출력신호의 전체량은 이 범위를 벗어나는 값을 위해 사용가능하다.

또한 타이밍회로는 마이크로프로세서를 사용하여 실행될 수도 있다. 마이크로프로세서 및 마이크로콘트롤러는 소프트웨어 제어하에서 다수의 산술논리연산을수행할 수 있는 디지탈장치이다. 마이크로프로세서를 사용하는 더욱 복잡한 타이밍기구도 얻어질 수 있는데, 예를 들어, 사각파의 듀티사이클은 임의로 변화가능하지만, 생체보호작용의 효과에 관한 한 이러한 복잡한 타이밍절차를 사용하는 것에는 고유의 이점이 없다.

변조장치구동기(46)는 변조발생기(44) 및 변조장치(48) 사이에 인터페이스를 형성한다. 이러한 성분은 라인절연을 이상적으로 제공하여, 부하전류로부터 제어논리까지의 다른 가능한 피드백을 제거한다. 모토로라사에서 제조된 MOC3030과 같은 광절연 트라이액/SCR 구동기가 사용가능하다.

변조장치(48)는 부하를 통하는 전원의 기본적인 성능을 제어한다. 변조장치(48)는 전류변조의 경우에는 스위칭 장치일 수도 있는데, 스위칭사이클링 및 전체적인 작동수명요구사항 때문에, 이러한 성분은 적어도 10억개의 스위칭사이클의 수명을 가져야 한다. 트라이액 또는 SCR과 함께 사용되는 고체상태의 스위치는 이러한 적용에 이상적으로 적합하다. 115V에서 작용하는데 적합한 트라이액의 일 예는 모토로라사에서 제조된 MAC3030 시리즈 중의 하나이다.

중첩변조 실시예

본 발명을 실행하는 다른 기술 및 장치는 유해장에 교란장신호를 중첩하는 것이다. 교란장원로는 예를 들어 직접변조기구에 사용된 것과 유사한 회로에 의해서 구동되는 코일이 사용될 수 있다. 코일 또는 다른 필드발생장치에 의해 만들어진 교란장은 주변의 유해장에 적당한 교란장을 중첩하는데 사용된다. 이러한 기술의 일반적인 개작도가 제 30도에 도시된다. 제 10도를 참조하면, 통상적으로 코일구조를 갖는 교란장원(50)는 유해장 및 보호될 생물계 부근에 설치된다. 교란장원(50)는 전류원(38b)에 의해 전력을 공급받는 동시에, 전류원(38b)으로부터의 전류는 본 명세서에 기재된 타입의 회로내 변조기 (42)를 통해서 적어도 하나의 기본적인 성능면에서 변조된다.

전술된 바와 같이, 생체보호신호의 진폭은 적어도 유해장의 진폭만큼 큰 것이 효과적이다. 이러한 효과를 달성하기 위한 일 방법은, 정상적으로 기대되는 자기장변동을 커버하도록 신호레벨을 충분히 높게 설정하는 것이다. 교호적으로, 주변자기장이 변화되는 경우에는, 생체보호신호레벨은 평균자기장의 변화에 응답하여 조절될 수 있다.

효과면에서, 생체보호장은 연속하여 제공될 필요는 없다는 사실이 실험적으로 관찰되었다. 예를 들어, 1초간격으로 연속하여 온 오프되는 생체보호주기신호가 더욱 효과적이다. 이러한 성능은 자기장환경의 변화에 응답하는 생체보호기구를 이행시키는데 유용하다. 신호가 오프시간인 동안 생체보호코일은 일반적인 자기장을 측정하는데 사용된다. 코일은, 코일에 의해 둘러싸인 영역을 가로질러 균일한 자기장만을 정확히 측정할 수 있다. 만일 생체보호코일이 크면 평균자기장을 측정할 수 있는데, 즉, 국부적인 필드의 영향이 일반적으로 평균된다. 높은 장력의 전력선과 같은 넓은 범위의 자기장을 생성하는 소스 때문에 일반적인 자기장환경이 넓은 부분에 걸쳐 있으면, 코일측정은 실제상황을 더욱 잘 나타낸다.

중첩변조방법의 일 실시예는 제 10도에 도시된 실시예의 직접변조기구를 사용한다. 어떤 경우에는, 변조되도록 선택되는 전류원으로부터의 전류의 기본성능은진폭이 될 수 있지만, 주파수와 같은 다른 기본성능도 사용될 수 있다. 그러나 라인주파수신호 이외의 변조된 간섭성신호는 생성하기가 더욱 어려우므로 편리하게 사용되지 않는다.

다른 중첩변조방법이 제 11도에 도시된다. 이 방법은 대역통과필터(54) 및 전력증폭기(56)에 후속되는 노이즈발생기(52)를 사용한다. 이러한 장치는 전원(38)에 의해 동력을 공급받으며, 예를 들어 코일 또는 유사한 필드방출장치와 같은 교란장원(50)를 구동한다. 이러한 기구의 성분들은 다음 문단에서 설명된다.

전력요구량이 낮으면, 전원(38)은 상기한 방법중의 하나를 사용하여 이행될 수 있다. 보고서(예를 들어, 내셔널 세미컨덕터 리니어 응용핸드북)에 기술된 표준방법은 높은 전압요구량을 갖는 응용장치에 사용될 수 있다.

노이즈발생기(52)와 같이 사용하여 노이즈신호를 발생시키는 방법들이 많이 있다. 다음의 방법은, 실행회로가 응용장치의 전체적인 크기에 크게 부가되지 않는 상황에 적합하다.

노이즈신호는 제너다이오드와 같은 고체상태장치로부터 쇼트(shot) 노이즈를 증폭시킴으로써 생성가능하다. 전류는 불연속적인 전하의 흐름과 같이 형성된다. 쇼트노이즈는 전하량의 유한성으로 인한 전류의 통계적 변동으로부터 발생한다. 이 경우 생성된 노이즈는 백색 가우스노이즈이다. 노이즈를 발생하는 교호적인 수단으로는 디지탈기술이 사용된다. 의사 랜덤 디지탈처리는, 출력레지스터가 하나이상의 이전 레지스터와 논리적으로 결합되어 입력레지스터로 피드백되는 n 시프트 레지스터 뱅크를 사용하여 발생된다. 이러한 방법에서는, 명백히 임의적인 긴 시퀀스가발생된다. 시퀀스는 2ⁿ- 1 시프트 사이클 후에 반복된다. 시프트 레지스터 길이는 시퀀서의 이용시간 이상에 임의의 비트발생기를 만들 정도로 충분히 크게 만들 수 있다. 이 회로는 기재된 응용기구용 노이즈발생기로서 사용될 수 있는 특수목적의 IC, 내셔널 세미컨덕터사의 MM5437에서 이행된다.

교란장의 효과는, 생체계는 생체보호신호의 변화특성을 감지하며 생체반응을 개시하지 않는다는 전제에 의거한다. 생물학적 세포의 유전특성에 의해 지지되는 실험증거에 의거하면, 생체계는 ELF필드에 더욱 반응한다. 따라서 ELF 주파수범위에 작동하는 경우 생체보호신호는 더욱 효과적으로 감지될 수 있다. 앞의 문단에서 기술된 노이즈발생은 ELF 범위에 신호를 발생하도록 필터되어야 하는 넓은 대역신호를 발생한다. 실험결과에서, 노이즈의 rms진폭이 간섭신호의 rms진폭 이상인 경우에는 30 내지 100Hz 사이의 대역폭을 갖는 노이즈신호는 생체반응을 저지하는데 효과적이었다. 대역통과필터(54)는 수동소자 네트워크 또는 연산증폭기에 기초한 회로로써 구현될 수 있다. 연산증폭기 구현은 더욱 간단하여, 동일한 필터를 사용하는 경우 소자를 더욱 적게 사용할 수 있다. 연산증폭기를 사용하는 다양한 타입의 대역통과필터(54)를 실행할 수 있다: 그들 중에는 버터워쓰, 체비세브 및 베셀필터가 있다. 반응의 민첩성은 필터 전달함수의 극의 수를 증가시킴으로써 증가된다. 통과대역상에서 0.5 Db 맥동을 갖도록 설계된 2극 저역통과 체비세브필터는 이러한 응용기구에 적당히 사용될 수 있는 것 중의 하나이다. 이러한 실행에서, 30Hz의 특정주파수에서 대역통과필터(54)를 위하여 차단되는 저 주파수는 회로성분의 본질적인반응성에 의해 설정된다.

수학적 연산을 수행하는 능력 때문에, 마이크로콘트롤러는 변조발생기(44)로서 사용될 수 있다. 진폭이나 주파수 또는 각 주기의 특정범위를 변화시키도록 설계된 교란장 신호는 소프트웨어제어 하에서 용이하게 생성된다. 게다가, 노이즈신호는 전술된 실행을 발생하는 시프트 레지스터노이즈를 최소화하는 알고리즘에 의해 디지탈적으로 발생되거나, 다른 표준기술을 사용하여 발생된다. 대역통과필터(54)는 또한 디지탈적으로 수행되어, 전술된 체비세브필터의 하드웨어구현 또는 다른 적절한 필터의 구현을 재생한다. 이러한 모든 경우에서, 마이크로프로세서로 제어되는 변조발생기신호의 출력은, 전류원(38b)로부터 교란장원(50)으로 통과되는 전류신호를 지시한다.

변조된 신호의 증폭은 이미 기재된 바와 동일한 타입의 증폭모듈을 사용하여 얻어진다. 전력증폭기(56)는 교란장원(즉, 다중권선루프 또는 코일)에 동력을 공급하는데 필요하다. 대역통과필터(54)의 출력은 일반적으로 코일과 같이 임피던스가 낮은 복잡한 부하를 구동하는데는 적합하지 않다. 전력증폭기(56)는 이러한 부하에 충분한 전류를 흐르게 하는데 필요하다. 전력증폭기(56)설계는 전류요구량에 의존한다. 넓은 전력범위를 커버하는 두 전력증폭기 IC는 7와트 LM383 및 140와트 LM12이며, 이 모두는 내셔널 세미컨덕터에 의해 만들어진다. 다른 표준 연산증폭기에 기초한 증폭회로는 대개의 보고서에 유용하다.

교란장원(50)는, 유해장이 생체보호가능하게 되는 영역내에 원하는 교란장을 유도하도록 고안되어야 한다. 실험결과에서는, 생체보호 자기장의 방향은 생체효과장에 대해 중요하지 않은 것으로 나타났다. 이것은 교란장원(50)의 설계에 다소의 자유도를 부여해준다. 또한 예를 들어 대략적인 외부구성을 변화시키지 않으면서 교란장원을 현 전기장치의 일부로 포함시키려는 것과 같은 특정한 적용을 위해 선택되는 구성은 공간제약에 의존한다. 소형 전기장치로부터 생기는 국부적인 필드로부터의 생체보호가 필요한 경우에, 교란장원(50)는 예를 들어 유해장소스를 둘러싸도록 설계되거나, 유해장소소 근처에 적절히 위치된다. 예를 들어 전기적으로 가열되는 가정용기구의 큰 가열코일 또는 전력선 필드내에서 유해장의 범위가 큰 상황에서는 보호범위가 더욱 많이 필요시될 것이다. 이러한 경우에는 보호될 영역을 둘러싸는 거대한 코일이 적절하다. 보호가 필요한 범위가 다층건물의 경우에서와 마찬가지로 모든 차원에서 큰 경우에는 다수의 코일이 필요하게 된다.

제 12도에 도시된 바와 같이, 구리배관을 거쳐 흐르는 누설전류로부터의 보호가 용이하게 달성된다. 제 12도를 참조하면, 장치(10)는 1초의 간격으로 온과 오프가 전환되도록 전기적 또는 기계적으로 제어되는(즉, 1초간 온 되고, 1초간 오프) 스위치이다. 온이 되어 있는 동안, A 지점 및 B지점을 통하여 전류가 흐르게 되어 전체적으로 파이프를 거치지 않고 교호적으로 지면을 통과하여 전류가 흐르게 된다. 따라서, A지점에서 B지점으로의 전류흐름(구조체의 작업공간 및 거주공간에서 전자기장을 야기시키는)은 1초이내의 간격으로 변조된다(전류를 상쇄시킴으로써) 소요되는 장치의 수는 배관의 복잡성 정도에 좌우된다.

전기담요에 대해서도 용이하게 보호된다. 제 13도는 전기담요의 가열회로를 도시하고 있다. 장치(14)는 1초의 간격으로 담요(16)에 흐르는 전류를 온과 오프로전환하는 스위치이다. 장치(14)는 전류를 완전하게 오프시킬 필요는 없다. 예를 들면, 장치(14)는 전류를 50%로 저감시키고, 이어서 1초 이내에 완전한 값으로 복원시킬 수 있다. 장치(18)는 전기담요에 제공되는 통상의 온도조절장치이다. 온과 오프간격은 5초이상이 되지 않아야 하며, 1초로 하는 것이 바람직하다.

제 14도에 도시된 바와 같이, 영상표시단말기에서의 유해한 효과도 방지된다. 제 14도에서, 영상표시단말기(20)는 전자기장원(22)에 의해 보호된다. B_VDT와 B_PD는 각기 영상표시단말기(VDT)와 보호장치(PD)의 전자기장이다. 보호되어야 할 영역내의 여하한 위치에서도 B_PD의 평균진폭은 VDT에 의해 기인한 전자기장의 진폭의 50%이상이 되어야 한다. 바람직하게는, B_PD평균진폭은 적어도 B_VDT의 진폭의 2배 이상이 되어야 한다. PD의 보호장이 VDT장과 같은 방향일 경우에 가장 효율적이다. 만약 PD장이 VDT장에 수직일 경우, PD장은 VDT장의 5배 이상이 되어야 한다.

제 15도는 제 14도에 도시된 장치와 유사하지만 VDT(20) 주위에 설치된 코일로서의 PD(24)가 있는 장치를 도시하고 있다.

보호장치는 시간변화 변조자기장을 생성시키는 장치이다. 예를 들어, 10회 권선된 코일이 사용된 경우, 이 코일은 제 14도 또는 제 15도에 도시된 바와 같이 설치된다. 제 14도에서 코일은 VDT 근처의 표면상에 위치되며 필드가 VDT의 필드와 교차되도록 배향된다. 제 15도에서 코일은 VDT의 전면 외부 가장자리 주위에 배치된다. 통상의 VDT에서 코일은 각 변이 40cm 정도인 사각형이다. 모니터 전면 및 중심부에서 코일에 의해 기인하는 평균필드는 동일 위치에서 VDT에 의한 필드와 거의같도록 코일의 평균전류를 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 정면에서의 평균필드가 10μT인 경우, 가장자리에서 40cm 와이어의 10회 권선코일은 이를 통과하여 흐르는 대략 0.35amps 의 60Hz cw 전류를 가질 수 있다. 전류는 1초 동안 0.5amps 이고 이어서 1초동안 0.2amps로 될 수 있다.

표준 TV세트(VDT의 한 예)는 VDT_s또는 "컴퓨터"와 동일한 방법에 의해 보호될 수 있음을 알 수 있다.

제 16도에 도시된 바와 같이, 넓은 영역 또한 보호될 수 있다. 제 16도에서, 와이어(26, 28)의 큰 코일들이(높이 7ft × 폭 7ft) 방의 한 벽과 대향벽 또는 바닥과 천정에 설치된다. 순환필드가 수직방향인 경우 후자의 구성이 전자의 구성보다 효과적이다. 방은 거주공간에 위험한 cw 전기장에 노출된 것으로 가정한다. 변조전류(즉, 1초간격 동안 온과 오프)가 코일을 흐른다. 코일(26)내의 전류 및 변조는 코일(28)내의 전류 및 변조와 동일 위상으로 유지된다. 한 방의 코일은 헬름홀츠코일로서 작용하며, 단일 코일이 사용되는 경우보다도 균일하게 보호영역 내에서의 필드를 유지시키는 경향이 있다. 보호되어야할 영역의 모든 위치에서 코일에 의해 생성되는 전자기장은 주변장의 적어도 50%이고, 바람직하게는 주변값의 5 내지 10배가 되도록 코일의 전류의 평균진폭을 정하여야 한다.

한 쌍의 코일대신에 단일 코일도 이용될 수 있다. 코일은 클수록 우수한 바, 큰 코일은 작은 코일보다 균일한 보호영역을 제공한다.

일반적인 보호가 제공되도록, 코일을 포함하는 특수 매트가 가정, 연구소 또는 기타 거주공간에 사용될 수 있다. 예를 들면, 가정에서의 많은 시간이 침대에서 취침하는데 소요된다. 따라서, 전선근처에 있는 사람은 그가 취침하는 동안 보호 "교란"장내에 위치되게 하는 것이 효과적이다. 제 17도는 매트리스내의 교란장을 생성하는 코일구조체의 사용 상태도이다.

제 17도에 도시된 바와 같이, 이는 매트(32)내에 와이어(30)의 다수권회코일을 삽입시켜, 이 매트를 매트리스(34) 위 또는 아래에 그러나 생명체를 최대한 보호하기 위해 침대의 머리 근처에 배치시킴으로써 달성된다. 와이어는 수년간 사용되며, 침대나 인간을 심하게 가열시키지 않아야 하므로, 낮은 저항을 갖는다. 이러한 코일은 상시적으로 여기에 흐르는 변조전류를 갖는다. 변조자기장은 침대사용자를 실내의 주변전자기장으로부터 보호한다. 예를 들면 대략 60인치 ×60인치 사각형이고 0.14 암페어의 전류가 흐르는 퀸 사이즈침대용의 10회 권선 사각코일은 코일중심부에서 약 1마이크로테슬라의 수직방향 자기장을 생성시킨다. 만약 침대가 공중의 20피트 높이 위치의 전력선으로부터 100피트 이상 이격되어 있다면, 전선에 의한 주변자기장 또한 수직방향이다. 따라서, 코일과 전력선의 필드를 적합하게 배치할 수 있다. 교란장을 생성시키기 위하여, 코일내의 전류는 0.03 내지 0.07암페어로 변화되어야 하며, 중앙부에서 적어도 매 초마다 한 번씩 0.5 내지 0.2μT 사이에서 변동되는 코일필드의 생성을 차단하여야 한다. 전선이 1μT라고 가정하면, 중앙부 근처의 총필드(만약 코일필드가 전선필드와 동위상일 경우)는 1.2μT에서 1.5μT로 변화되며 매 초 차단될 것이다. 만약 필드가 위상에서 벗어날 경우, 총필드는 매 초마다 0.5에서 0.15μT로 변화된다. 이러한 상태중의 하나에 의해 전선필드의 노출로부터 사용자를 보호한다. 전기담요내에서 상기 코일이 결합되어져서 담요가 가열 및 보호의 이중 목적을 달성하게 된다.

이러한 매트는 또한 의자, 테이블, 주방조리대, 또는 인간이나 동물이 시간을 보내는 여하한 장소에도 적합하게 사용될 수 있다.

컨버터박스 실시예

컨버터박스는 본 발명의 직접변조방법을 사용하는 실시예이다. 전력선 주파수에서 작동하고 저항식 소자를 사용하여 전기적으로 동력을 공급받아 열을 발생하는 장치들은 가열소자를 통해 흐르는 전류에 의해 기인하는 전류자기장에 의해 항상 둘러싸인다. 자기장방출의 크기 및 범위는 가열소자의 결합구조 및 이를 통과하는 전류의 진폭에 대한 함수이다. 본 실시예는, 생체에 미치는 영향을 최소화하는 형태로 라인전력을 변환하는 일반용장치에 직접변조방법을 사용한다. 이러한 기능 때문에 본 장치는 이하 '컨버터박스'로 지칭된다. 그 사용은 표준저항식 가열장치를 위해 부가된 생체보호모듈과 같다.

제 18도는 외부기기에 사용하기 위하여 표준 가정용 전류의 진폭의 기본성능을 변조하는 컨버터장치용 회로도를 도시한다. 제 18도를 참조하면, 컨버터박스는 표준 가정용 전력선아우트렛, 예를 들어 120V, 60Hz아우트렛에 집적플러그를 직접 통하거나 전원코드(74)를 거쳐서 접속되도록 고안된다. 그 후 라인전력은 상술된 직접변조방법 중의 하나를 사용해서 컨버터박스내에서 변조되며, 컨버터박스상의 전력아우트렛를 통하여 그 변조된 형태를 유용하게 만든다. 컨버터박스의 변조된 아우트렛로부터 작동하는 저항식 가열장치에서의 전기 및 자기장방출은 마찬가지로변조되므로 생체에 대한 영향을 무시해도 좋다.

컨버터박스는 예를 들어 전기담요, 전기가열방석, 헤어아이론, 및 다른 저 전력 저항가열장치와 함께 사용되어도 좋다. 라인전력변조는 유도부하에 부적절한 조작을 일으킬 수도 있으므로, 팬모터 또는 다른 유도부하를 포함하는 장치와 함께 사용하는 것은 추천할 만 하지 않다. 컨버터박스의 일 회로구성도가 제 18도에 도시된다. 이러한 구성은 1초 주기 및 90%듀티사이클을 사용한다. 만약 생체보호변조로부터 전력손실이 발생하지 않길 원하면, 스위칭 장치는 라인주파수 또는 전파정류 라인주파수신호를 접속하는 DPDT로서 구성될 수도 있다.

컨버터박스는 예를 들어 가정용 회로와 같은 전원(74)에 플러그된다. 스위칭 장치(76)는 전원(74)의 핫 라인(80)을 차단하는 한편, 중성선(18)은 전원(74) 및 생체보호아우트렛(72) 사이에 직접 점퍼연결된다. 스위칭 장치(76)는 전원(74)의 핫 라인(80) 및 생체보호아우트렛(12)의 핫 라인(82) 사이에 위치된다. 컨버터박스는 기재된 직접변조방법의 내용과 일치하게 제어신호발생기(68) 및 스위칭 장치구동기(70)를 구성한다.

생체보호 서모스탯 실시예

인-라인 서모스탯은 설정 레벨에 관련한 온도의 변화에 응답하여 전류를 제어하는 데에 사용되는 장치이다. 많은 회로가 여기 기술되는 발명을 실시하는 데에 가능하기는 하지만, 한 회로가 이하 기술된다. 일 실시예의 서모스탯 회로가 제 19도에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 전류 제어는 변조장치(92)를 이용하여 성취된다. 변조장치(92)의 제어는, 온도제어회로(84) 및 변조발생기(86)과 함께 변조장치구동기(90)를 이용하여 성취된다. 온도제어회로(84) 및 변조발생기(86)는 함께 NAND되어 변조장치구동기(90)에 입력된다. 가능한 변조장치구동기(90)는 모토롤라에 의해 제조되는 MAC3030 또는 MAC3031 이나 그 외 적당한 기구에 의해 실행된다. 변조장치구동기(90)로 온도제어회로(84)(예를 들어, 네셔널 세미콘덕터에 의해 제조된 LM3911온도제어기를 사용한 회로)로부터의 신호와, 변조발생기(86)으로부터의 신호를 논리 NAND하여 제어된다. 변조발생기(86)은 단안정 멀티바이브레이터에 접속된 555타이머를 사용하여 실행될 수 있다. 생체보호 특성을 실행하는 간단한 방법으로 전기장을 주기적으로 스위치 오프하여 행하는 것이 있다. 1초 주기의 90% 듀티 싸이클이 가열 효율에 대한 변조 효과를 최소화하는 데에 사용될 수 있다. 어떠한 가열 손실도 변조로부터 요구되지 않는다면, 무정류와 전파 정류사이의 스위칭에 의해 변조가 실행될 수 있다. 그러나, 이 경우에 온도제어회로(84)에 의해 제어되는 변조장치(92)는 변조장치구동기(90)과 직렬 접속되어 있으며 개별적으로 구동될 수 있다. 변조장치(92)내로의 라인(94,96)은 서모스탯 제어가 요망되는 부하에 연결된다.

생체보호 헤어드라이어(중첩변조장치법) 실시예(직접 및 중첩변조)

전력선 주파수에서 작동하며 발열을 위한 능동형 소자를 사용하는 다른 전기 구동장치와 같은 헤어드라이어는, 자기장이 가열소자를 통한 전류의 흐름에 의해 유도되게 한다. 대부분의 헤어드라이어는 큰 노즐을 통해 가열 공기가 송풍되게 하여 작동한다. 공기는 노즐 내에 장착된 가열 코일을 관통하여 가열된다. 자기장 방사의 일차 소스는 가열코일 및 펜 송풍모터이다. 통상의 작동시, 헤어드라이어의노즐은 헤드를 향하여 있다. 따라서, 사용자의 머리에서 가열코일로부터의 자기장 방사는, 팬모터로부터의 방출보다 진폭이 더 크게 된다. 대부분의 헤어드라이어로부터의 자기장 방출은 비교적 고 진폭으로 되어 있고 이로 인해 생체효과 필드가 되게 된다. 여기에서 기술된 실시예는 본 발명의 생체보호 특성을 통상의 헤어드라이어에 결합한 것이다. 부가하여, 저 자기장 방출을 가지도록 설계된 가열코일 구성이 설명된다.

본 발명에 있어서 생체보호 특성은 가열코일을 관통하는 전류의 직접변조 또는 중첩변조에 의해 결합될 수 있다. 직접변조의 경우, 가열코일을 관통하는 전류는 직접변조섹션에서 설명되는 방범이나 상기 서모스탯예에서 설명된 방법중 하나를 사용하여 변조될 수 있다. 통상의 헤어드라이어에서, 팬을 구동하는 저전압 DC모터를 사용하는 것이 보통이다. 모터를 통과하는 전류는 직렬 접속된 가열코일에의해 제한되게 된다. 본 발명에서 설명되고 있는 바와 같이 직접변조가 사용될 때, 헤어드라이어는 모터와 직렬 접속되지 않은 가열 코일을 관통하는 전류만에 영향을 미치게 하는 식으로 변조가 부여되게 하여 설계될 필요가 있다.

제 19도와 유사한 회로는, 헤어드라이어의 전력 요구를 취급하기 위해 선택된 변조장치구동기(90), 예를 들어 모토롤라에 의해 제작되는 MAC3030-15 트라이액을 결합하는 것이 적당하다.

중첩방법이 사용될 때, 교란장이 교란장원, 이 경우 헤어드라이어의 노즐내에 위치된 가열 코일위에 놓이는 코일구조체를 사용하여 부여될 수 있다. 외부코일을 구동하는 변조장치는 중첩변조용으로 여기에 기술된 방법을 사용하여 변조될 수있다. 생체보호 헤어드라이어를 중첩변조로 실행하는 하나의 가능한 회로가 제 20도에서 도시되어 있다.

제 20도는 노이즈발생기(98)를 도시하고 있는데, 그 신호는 저역 통과 필터를 통해 공급된 다음에 교란장원(106)(이 경우 코일구조체)에 전력을 가하는 전력증폭기(102)에 의해 충분히 증폭되게 된다.

사용자에게의 표시를 위해, 교란장이 존재하는 것을 검출하는 감지회로는 여기 기술된 실시예에 의해 실행될 수 있다. 이러한 감지회로를 위한 가능한 회로도가 제 21도에서 도시되어 있다.

제 21도를 참조하여, 감지 입력부(108)는 제 20도에서 코일(106)과 같이 교란장원(50)으로부터 수신된 신호이다. 이 실시예에서, 교란장의 존재는 LED(112)에 의해 표시되게 된다.

교란장원 코일(106)에의 전력요구를 감소시키기 위하여, 저 진폭의 필드가 방출되게 하는 가열코일을 설계하는 것이 바람직하다. 이를 위한 하나의 가능한 구성이 제 22도에 도시되어 있다. 제 22도는 마이카(mica)로 제조된 구조체(114)주위에 형성된 코일구조체를 나타내고 있다. 코일H3은 코일H2에 반병렬로 되어 있다.

제 23도는 제 22도의 가열코일을 제어하는 회로를 나타내고 있다. 이 구성에서 두 가열코일 H2와 H3는 각 코일에서 반대 방향으로 동일한 전류가 흐르게 하도록 병렬 접속되어 있다. 이 구성은 자기장이 반대 방향으로 유도되기 때문에 자기장방출을 감소시켜 서로 부분 상쇄되게 한다. 코일H1은 팬용 저전압모터의 이용을 가능하게 한다.

가열코일로부터의 자기장의 생체효과 전위를 가장 효과적으로 방지하기 위하여, 외부코일이 가열코일 필드와 동일한 방향을 따라 방향된 자기장을 발생해야 한다. 이것은 가열코일과 노즐 플라스틱체 사이에서 열 장벽을 제공하는 리플렉터 시일드위에 솔레노이드형 코일을 권선하여 성취될 수 있다. 고정 권회수에 대해서, 외부코일 저항이 와이어 게이지 선택으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 제 20도의 구동회로는 28 게이지 와이어로 만든 280권회, 2인치의 직경, 14.5Ω솔레노이드 코일을 구동할 때 적당한 생체보호 필드를 생성하게 된다.

생체보호 키보드 실시예

영상표시단말기는 수직 및 수평 주사를 제어하는 자기 편향 코일을 사용한다. 편향코일로부터의 자기장은 보통 60Hz및 20kHz부근에서 진동하는 톱니파이다. 저주파수 방출은 다스플레이 스크린의 중심부에서 약10μT인 자기장을 생성한다. 이 필드는 스크린으로부터 이격되어 신속히 감쇠되게 된다. 그러나, 사용자는 자기장이 0.4-2.4μT 범위에 없을 때 모니터 면에서 1 피트정도 내에 암게 된다. RF범위내에 떨어지는 고 주파수 방출은 다스플레이 스크린의 중심에서 0.7T정도로 큰 자기장을 생성한다. 이 필드는 모니터 면으로부터 12인치 떨어져 약 10-1010nT정도로 감쇠하게 된다. 상술하고 있는 바와 같이, 실험에 의해서 전자기장의 생체효과 전위가 저 주파수에서 더욱 커지게 되는 것을 알 수 있다. 비디오 디스플레이 터미널에서 수직주사제어용으로 사용되는 형태의 자기장은 0.5μT로 낮은 레벨에서도 생물학적 영향을 끼칠 수 있는 것을 나타내고 있다.

여기에서 설명되고 있는 실시예는, 사용자가 영상표시단말기 또는 단말기 근처의 다른 소스로부터의 자기장 방출에 보통 노출되게 되는 영역에서 교란장의 생체보호 영향을 제공하는 장치를 형성하기 위하여 중첩변조 섹션에서 설명된 중첩원리를 사용하고 있다. 이 장치는 컴퓨터 키보드의 일체부분을 형성하고 결국 생체보호 키보드로서 언급되고 있다. 이 실시예의 키보드용 코일구조체는 제 24도에서 나타내고 있다.

제 24도를 참조하여, 이 장치는 컴퓨터 키보드(136)내에 설비되어 키보드 회로에 일체인 회로에 의해 작동되는 교란장원(50)으로 코일(134)을 사용하고 있다. 코일을 작동되게 하는 전력은 통상의 키보드 인터페이스 접속부(138)를 경유하여 호스트 컴퓨터로부터 유도된다. 코일(134)의 존재는 키보드(136)의 동작과 충돌하지 않으며 생체특성의 적당한 조작을 사용자에게 알려주는 인디케이터 LED(140)을 제외하고는 사용자에게 보이게 된다. 여기에 기술된 방법에서 변조되는 전기회로는 코일(134)을 통하게 되어 모니터의 적당한 조작과 충돌하지 않고 사용자 위치에서 모니터로부터의 필드 방출을 생체보호되게 설계된 교란장을 유도하게 된다. 코일(134)은 여러 가능한 방법중 하나를 사용하여 코일(134)에 적당한 전력을 주입하도록 설계된 회로내 변조기(42)에 의해 구동되게 된다.

이 장치의 보호 범위는 키보드로부터 약 일 피트내에 있으므로, 키보드가 사용자에 가장 가까이 유지되어 있을 때 가장 효과적이다. 어떤 경우에는, 모니터로 부터 유해 필드방출이 너무 많아 통상의 키보드 전원으로부터 전력이 공급된 코일(134)에 의해 적당히 생체보호될 수가 없다. 이 경우에 외부 전원으로 코일을 구동하는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 코일을 통해 구동된 전력은 본 발명에 따라 원하는 교란장을 생성하는 데에 필요한 만큼 높게 만들어질 수 있다. 코일(134)에 인가되는 전력의 제한으로 코일(134) 근접부에 의해 스크린 디스플레이상에 지터가 생성될 가능성이 있다.

교란장원은 제 24도에서와 같이 키보드(136) 내에 숨겨둔 코일(134)로 성취되거나, 현존의 키보드의 상부나 근처에 위치될 수 있다. 일반적으로 코일(134)을 자기장의 범위를 증가시키고 전력요구를 감소시킬 수 있을 만큼 크게 만드는 것이 바람직하다. 코일(134)의 크기를 증가시키기 위한 가능한 수단은 코일을 내장하는 베이스로 키보드(136)를 설치하는 것이다. 또한, 코일 저항은 유용한 전원으로부터 전류가 충분히 흐르게 할 수 있는 만큼 작아야 한다. 일 예로, 28 게이지 와이어로 만든 6.5인치 바이 17.25 인치의 50권회의 정방형의 코일은 약 13Ω의 저항을 가진다. 이 코일은 제 20도의 회로로 만족스럽게 구동될 수 있다.

가정 생체보호 시스템 실시예

중첩변조장치술의 다른 실시예는 가정 생체보호 시스템이다.

대부분의 가정은 모든 전기 작동 장치를 포함하여, 여러 필드원을 가지고 있다. 부가하여, 고 전압 인장선에 근접하여 위치된 주거지는 이들 인장선으로부터 필드가 방출되기 쉽다. 고 전류 이송력을 가지는 전력선에 인접한 곳에서 더욱 방출되기 쉽다. 다른 필드원은 접지경로를 통한 누설 전류 흐름으로부터 야기된다. 어떤 경우에 이들 누설 전류는, 회로의 두 위상사이에서 불균일한 전류사용에 의해 생성된 전류 불균형에 의해 야기될 때 비교적 크게 될 수 있다. 일반적으로, 전류의 고 및 저 인입선은 평행하게 서로 가까이 인접하여 있다. 이런 형태의 전기 케이블, 예를 들어 로맥스 케이블은 주거 설비에 종종 사용된다. 이런 형태의 케이블을 통한 전류흐름은 비교적 짧은 범위의 자기장을 유도한다. 자기장은 인입선 사이의 거리의 절반의 세제곱의 역으로 도체로부터 이격됨에 따라 감소하게 된다.

회로의 핫 인입선과 뉴트럴 인입선이 서로 분리되어 있으면, 이 회로를 통하는 전류는 더 넓은 범위를 커버하는 필드를 생성할 수 있다. 이 필드 방출은 비교적 와이어로 둘러싸인 영역내에서 비교적 균일하고 루프의 평면위와 아래에서 루프 반경의 3분의 1에 동일한 거리내에서 비교적 감쇠되어 연장된다. 본 실시예는 가정의 전체 거주 영역을 커버하는 블랭킷형 보호를 제공하여 필드계의 유해 특성을 무효화되게 하는 기술을 설명하고 있다.

가정/영역 생체보호 장치는 피보호 주거, 운동장 또는 그 외 영역주변에 위치된 큰 다수 권회 코일로 이루어진다. 가정 또는 큰 영역의 보호에 사용되는 가능한 코일의 구성이 제 25a도 및 25b도에 도시되어 있다. 제 25a도는 보호 요망되는 영역을 둘러싸는 코일 구조체(124)를 도시하고 있다. 제어부(126)는 통상 집 내부에 또는 내풍우(weatherproof) 컨테이너 외부에 위치된다. 제 25b도의 가정 생체보호계 코일(128,130)은 이전에 기술되고 있는 바와 같이 헬름홀쯔 구성으로 되어 있다. 하나의 코일(130)은 주거영역위에 위치되는 한편, 다른 코일(130)은 그 아래에 위치된다. 제어부(132)는 제 25a도의 제어부(126)와 유사하지만, 단 하나 대신에 두개의 코일을 구동한다.

본 발명에서 기술되고 있는 바와 같이 변조되는 전기회로는 코일(124, 128, 130)을 통과하여 생체보호 자기장을 유도한다. 코일은 적당한 전류를 교란장원(이경우 코일구조체)로 주입하도록 설계된 회로내 변조기(50)에 의해 구동된다. 코일(124, 128, 130) 전류는 상술된 방법중 하나를 사용하여 발생될 수 있다. 하나의 가능한 회로가 제 26도에서 도시되어 있다.

제 26도는 전체 거주영역을 생체보호하는 교란장을 생성하는 중첩기술을 위한 회로도를 도시하고 있다. 이 실시예에서 성취되는 변조발생기(116)는 임의의 노이즈신호를 생성한다. 이 신호는 다음에 저역통과필터(118), 전치증폭기(120) 및 전력증폭기(122)을 통과한다. 구동되는 교란장원은 코일구조체(150)이다.

가정 생체보호계의 보호 범위는 코일을 통하는 전류의 크기와 코일의 반경에 따라 달라진다. 코일의 평면에서 코일에 의해 둘러싸인 영역내에서 유도된 교란장은 비교적 균일하다. 교란장은 코일 축을 따라 감소하지만, 코일 반경의 약 1/2의 거리내에서의 감쇄는 상당하지 않게 된다. 따라서 보호영역은 코일을 둘러싸며 코일의 평면위와 아래에서 코일 반경의 1/2의 거리와 동일한 거리 연장한 원통형 영역을 포함한다. 임의의 전류정격출력 및 코일의 권회수에 대해, 코일의 평면에서의 교란장은 반경이 감소함에 따라 증가하게 된다. 따라서 더 넓은 영역에 대해서는 큰 전류 정격출력이 전 영역의 생체보호를 가능하게 하는 적당한 진폭으로 교란장을 유지하는 데에 필요하다. 일반적으로, 보호 영역내에서 특정되는 유해 필드를 정격 진동시키는 "에버리지"에 적당한 교란장을 생성하도록 설계되어야 한다. 1μT의 교란장은 대부분의 경우 적당하다. 모터를 구비하는 장치에 근접하는 유해 필드 방출은 더 클 수 있지만, 일반적으로 소스로부터 신속히 이격되어 드롭 오프된다. 유해 필드 소스에 근접한 노출 시간이 클 때, 국부적 보호를 받는 장치, 예를 들어생체보호 키보드, 생체보호 헤어드라이어, 및 변환기 박스부가 더욱 적당하게 된다.

배전선 생체보호 기구 실시예

다중 사용자 시스템에서, 중앙국으로부터의 전력이 배전선 네트워크를 경유하여 각 사용자에게 배전된다. 이 네트워크는 2차 선이 최종 배전지점에 연속되게 분기되어 있는 일련의 1차 트렁크로 이루어진다. 네트워크의 각 분기를 통한 전류의 흐름은 그 분기로부터 전류를 인출하는 모든 사용자의 전력 요구에 따라 달라진다. 큰 배전계에서는 일차 트렁크가 매우 큰 전력 요구를 취급할 수 있어야 하는 것은 분명하다. 이들 배전선에서 전압 및 전류는 큰 전기장 및 자기장의 소스이다. 전압이 접지 레벨로 기준화되어 있기 때문에, 선전압은 이 전압과 접지사이에 큰 전기 전위를 만들게 된다. 일차 배전국을 떠나는 송전선는 500kV및 230kV의 선전압이 보통이다. 500kV선은 통상 접지로부터 42피트 떨어져 있어 그 아래 39kV/m의 전기장을 만들게 된다. 실험상 이 정도 크기의 전기장은 생체 기능에 영향을 미칠수 있다는 것을 알아내었다[Freek, C. A., McCoy, S.L., Ogden, B.E., Hall, A.S., Lee, J., Hefeneider, S.H., "Exposure of Sheep to Whole Body field Reduces In-Vitro Production of the Immunorehulatory Cytokine Interleukin 1", Abstract Book, BEMS Fifteenth Annual Meeting, 1993].

배전선을 통한 전류의 흐름은 전류 흐름 방향에 수직인 평면에서 자기장이 유도되게 한다. 자기장은 도체주위의 원형 경로에 법선으로 방향되어 있다. 하나의 도체로부터 멀리 떨어진 거리에서, 자기장은 거리의 역에 비례하여 감소하게 된다.단상 회로에서 두개의 전송선은 전력을 이송, 즉 하나는 전류를 부하에 다른 하나는 전류를 소스에 이송하여 회로를 완성하기 위해 요구된다. 두 개의 라인이 서로 바로 다음에 위치되어 있으면, 전송선 쌍으로부터의 자기장은 동일한 크기지만 반대 방향의 전류에 의해 유도되기 때문에 상쇄되는 경향이 있다. 실재 고 전압의 전송선은 도체 사이에서 공기의 비유전 차단을 방지하도록 최소의 거리만큼 분리되어 있어야 한다. 따라서, 필드의 크기는 상쇄되지 않는다. 예를 들어, 통상 30피트 이격되어 위치된 50kV라인의 경우, 오른쪽 가장자리의 자기장은 전류가 1000 암페어일 때 피크 전력 소비 간격동안 3μT일 수 있다. 오른쪽 폭은 보통 150피트이므로 가장 가까운 도체로부터의 수평 거리는 60피트이다. 오른쪽 가장자리에 위치된 거주지는 비교적 고 자기장에 노출될 수 있다. 실험상 0.5μT정도인 자기장이 생체효과를 야기할 수 있는 것은 이전에 언급된 바와 같다.

전송선으로부터의 자기장은 생체보호 필드를 중첩하여 무해하게 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 생체보호 필드는 전송선 도체에 평행한 하나 또는 두 개의 도체를 통하는 전류에 의해 유도될 수 있다. 생체보호 전류는 유도된 생체보호 자기장의 크기가 전송선으로부터의 크기와 동일하거나 더 크게 되어 있어야 한다. 이것은 연속 일 초 간격으로 0.1초동안 턴 온되는 라인 주파수 신호(예를 들어 60Hz)로 성취될 수 있다. 변조는 저 전압의 전류원을 사용하여 발전소 또는 변전소에 부여된다. 생체 필드의 전력소비는, 이 필드가 10퍼센트만의 시간에 있다는 사실과 주 고전압 전송선에 상대적인 라인에 대해 저 전압 정격출력인 것에 의해 제한되게 된다. 전송선에 흐르는 것과 동일한 전류가 생체필드를 생성하는 데에 필요하고, 100V라인이 500KV라인용 보호회로에 사용된다고 가정하면, 생체보호 회로의 전력소비는 주 전송선의 것보다 50000배 적게 된다. 제 27도는 배전선을 둘러싸는 영역에서 교란장을 생성하는 중첩기술의 일 실시예를 나타내고 있다.

제 27도를 참조하면, 배전선(154, 156)은 극성(168)에 의해 지지되는 전기 절연체(162)를 사용하여 지상에 매달려 있게 된다. 정적 와이어(152)는 점등되지 않게 보호되어 있다. 교란장은 생체보호 와이어(158) 및 (160)에 의해 발생되고, 단일의 루프 코일 구조체를 형성하게 된다. 생체보호 와이어(158) 및 (160)은 또한 절연체(162)로부터 달려있다. 생체보호 와이어(158) 및 (160)은 정적 와이어(152)아래에 달려있다.

생체보호 개인용 통신장치

다음에, 적절한 청구범위와 더불어, 인간과 가까이에서 사용되는 장치인 무선전송장치의 생체보호에 대해 상세히 기술한다.

원거리통신은 세계에서 가장 빠르게 성장하는 산업들 중의 하나이다. 이러한 산업내에서 휴대가능한 장치를 사용하는 개인통신용 분야는 모든 성장예견을 능가했다. 이러한 장치들 중에서 셀 방식 전화기는 현재 대도시지역에서부터 멀리 떨어진 지역까지 세계 어디에서나 실용적으로 이용가능하며, 물리적인 장거리 전선설비가 요구되지 않으므로 전선통신보다 더 선호된다.

원거리통신은 종종 네트워크사용자 및 중계국 사이를 왕래하는 전자기파의 전송을 이용하여 달성된다. 셀 방식 전화기 및 다른 개인용 통신장치(PCDs)를 이용한 통신은 일반적으로 RF 및 마이크로파주파수에서 이행된다. 음성정보를 실행하는PCD전자기파로부터, 손에 쥘만한 크기의 장치(손잡이장치)인 경우에는 장치자체에 설치되거나 이하 이동차량으로 지칭되는 차량탑재장치인 경우에는 차량상에 설치되는 안테나를 거쳐서 공중으로 퍼진다. 통상, 두 가지 모드의 전송방식, 즉 아날로그와 디지탈이 사용된다. 이 두 가지 경우에, 반송파는 음성정보를 나타내는 전자기파로 변조된다. 아날로그전송의 경우에는 음성자체로부터 또는 디지탈전송의 경우에는 부호기구로부터의 ELF성분이 종종 변조에 포함된다. 예를 들어, 유럽 지역 표준시스템으로 채택된 디지탈통신용 광역시스템(GSM)에서는, 대략 2 milliseconds 시간의 코드버스트가 217Hz의 반복율로 전송된다. 전송된 전력의 최대치는 PCD의 타입에 따라 광범위하게 변화한다. 예를 들어, GSM 셀 방식 전화기에서는, 최대전송전력은 이동차량에서는 8 Watts, 손잡이장치에서는 2 Watts 정도이다. 미국에서 작동하는 디지탈 및 아날로그 셀 방식 전화기에서, 전송되는 마이크로파전력은 일반적으로 손잡이장치에서 0.6 Watts, 이동차량에서 3 Watts 미만이다. 많은 장치들에서, 음성이 제공되지 않는 경우 전송을 중단하는 음성검출장치가 사용되어 전송이 계속되지 않는다. [네일 제이. 부쳐, "셀 방식 무선기 핸드북", 양자출판, 1992].

모든 PCD에서의 전송전력범위는, 이러한 전력레벨에서 마이크로파에 노출되는 경우의 생체효과는 주로 온도에 대한 것이며 중대하지 않다는 가정하에 얻어진다. 그러나, 변조된 마이크로파는 생물학적인 영향을 초래할 수 있다고 밝혀졌다. 다방면에 걸친 실험증거에서, ELF 전자기장에 대한 노출은 생물학적인 세포기능에 변화를 야기한다고 나타났다[씨. 브이. 바이어스, 에스. 이. 피에퍼, 더블유. 알.애드니, "성장관련효소 오르니틴 디카르복실라제에 대한 저에너지 60Hz 환경 전자기장의 영향", 발암현상, 8:1385 - 1389, 1989; 에이. 러치, 케이. 오. 노나카, 케이. 에이. 스토칸, 알. 제이. 레이터, "간헐적인 약한 자기장에 노출된 생쥐 및 쥐에서의 야간 송과선 세로토닌 물질대사의 현저하게 급격한 변환', 생물의학 생물물리학 연구협회, 168:102 - 110, 1990; 디. 크라우스, 더블유. 제이. 스코론스키, 제이. 엠. 뮬린스, 알. 엠. 나던, 제이. 제이. 그린, "60Hz전자기방출에 의한 유전자발현의 선택적 개선", 생물학 및 의학에서의 전자기학, 씨. 티. 브라이톤, 에스. 알. 폴락 에즈., 1991].

변조된 마이크로파 및 RF신호에 대한 노출에서도 이와 유사한 효과들이 설명되었다[디. 비. 라일, 피. 스켁터, 더블유. 알. 애디, 알. 엘. 런닥, "사인곡선적으로 진폭이 변조된 필드에 노출된 후의 T-림프구 세포증식억제", 생체전자기학, 4:281 - 292, 1983; 씨. 브이. 바이어스, 알. 엘. 런닥, 알. 플레쳐, 더블유. 알. 애디, "배양된 인간의 림프구를 변조된 마이크로파 필드에 노출시킨 후의 단백질 키나아제 활성도의 변환", 생체전자기학, 5:341 - 345, 1984; 씨. 브이. 바이어스, 케이. 카턴, 에스, 피에퍼, 더블유. 알. 애디, "저에너지변조 마이크로파 필드 및 포르볼 에스테르 종양 조촉매에 노출된 배양세포의 오르니틴 디카르복실라제 활성도증가", 암연구소, 48:4222 - 4226, 1988]. 모든 PCD는 변조된 마이크로파 또는 RF신호를 전달하므로, 이러한 장치의 사용을 통한 생체효과의 잠재적 유도성은 명백하다. 특히 셀 방식 전화기 및 통상의 다른 개인용 통신장치로부터의 전자기방출에 대한 노출로 인한 건강상의 역효과성에 대한 관심이 고조되었다.

본 명세서에 기술된 본 발명은, ELF 변조마이크로파가 어떻게 ELF신호와 유사한 효과를 초래하는지를 이해하려는 시도의 결과로부터 발생했다. 생물학상의 세포는 마이크로파 반송파를 다소 복조하며 이로써 ELF정보를 추출한다는 논리적인 가정이 제시된다. 실험적이며 이론적인 일부 증거에서는, 세포반응은 세포 및 그 환경에 작용하는 전기장에 의해 초래된 분극력에 비례한다고 주장한다. 분극력은 전기장의 자승에 비례하므로[케이. 제이. 맥레오드, 씨. 티. 루빈, 에이치. 제이. 도나휴, 에프. 길락, "생물조직과 ELF 전기장의 상호작용 메카니즘", IEEE 뉴잉글랜드 생체의학기술서, 18:65 - 66, 1992], 세포는 자승장치와 같이 반응한다는 가정은 합당하다. 진폭변조의 경우, 변조작용은 반송파 및 변조파 사이의 합 및 차분주파수에 대응하는 반송파 주위에 두 측의 대역을 생성한다. 이러한 신호의 합이 제곱이 될 때, 결과항 중의 하나는 저주파수변조만을 포함한다. 생물학적인 세포들은 이러한 성분에 우선적으로 반응한다는 것이 본 출원인의 가설이다.

본 출원인이 기본적으로 발견한 변조된 고주파신호에 노출됨으로써 야기된 생체반응을 차단하는 효과적인 수단은, 변조신호를 변화시켜서 그 특성이 본 발명에서 제안된 생체보호신호의 특성과 유사하게 하거나, 또는 본 출원의 모출원(본 출원은 모출원의 일부계속출원이다.)에서 제안된 생체보호신호의 특성과 유사한 특성을 갖도록 ELF신호를 중첩하는 것이다. 이러한 차단신호, 소위 교란장은 10초를 넘지 않으며 바람직하게는 1초 정도의 시간격내에서 적어도 하나의 특성이 변화되는 신호이다. 수차례의 실험이 행해졌다. 이러한 실험들 중의 하나에서, 쥐과의 L929 섬유아세포는 60Hz 에서 변조지수 23%로 진폭변조된 870MHz에 노출되었다. 8시간 노출 후, 0.96 Watt의 부수적인 전력레벨 및 2.5 W/Kg 정도의 고유흡수율(SAR)에서 대략 두 배의 오르니틴 디카르복실라제(ODC) 활성도가 얻어졌다. 0.5 W/Kg 정도로 낮은 SAR에서도 비슷한 결과가 얻어졌다. 810MHz 복조마이크로파에서는 ODC 활성도가 무시해도 좋을 정도로만 향상되었다. 이러한 결과는 반응을 유도하는데 있어서 ELF변조의 막대한 역할을 나타낸다. 변조주파수가 1초 이하의 간격으로 55Hz 및 65HZ 사이에서 스위칭되었을 때에는 ODC 향상도가 얻어지지 않은 반면, 스위칭간격이 10초 이상으로 커졌을 때에는 전체적인 향상도가 얻어졌다. ELF필드와 함께 실험결과들을 비교하는 것은, 스위칭간격의 함수와 같은 결과들이 매우 유사하다는 것을 보여준다(제 28도). 이것은 복조기로서 작용하는 생물학적인 세포들의 능력을 더욱 암시해준다.

교란장의 보호효과를 더욱 설명하기 위하여, 비슷한 실험들이 행해졌으며, 여기에서 저주파수 4μT rms 전자기(EM)노이즈필드가 ELF 변조마이크로파필드에 중첩되었다. EM노이즈필드는 30Hz 및 100Hz 사이의 백색잡음으로 이루어진다. 이러한 저주파필드가 마이크로파필드를 따라 존재할 때, 제어레벨에 비해서 ODC활성도의 현저한 증가는 관찰되지 않았다. 표 4는 이러한 실험결과를 요약한다. 이 표에서, ELF 생체보호장이 중첩되는 경우, ELF 변조마이크로파에 의해 유도된 제어레벨에 비해 ODC활성도가 대략 두 배가량 제거되었다. 모출원에서 주장된 시간격내에 ELF신호의 진폭 또는 주파수를 변화시킴으로써 중첩된 생체보호신호가 형성되는 다른 실험도 진폭변조 마이크로파신호에 대한 생체반응을 무효화하는데 효과적임으로 보여준다.

실험결과로부터, 중첩방법을 사용할 때, SAR(W/Kg)에 대한 ELF중첩장(μT)의 비DBF이 1 이상으로 큰 경우 최적의 보호효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 그러나, 낮은 비율도 부분적인 보호를 제공한다. 이러한 기술은 셀 방식 전화기 또는 다른 개인용 통신장치로부터 방출된 변조된 마이크로파를 무해하게 하는데 사용가능하다. 셀 방식 전화기 생체보호장치의 일 실시예는 손잡이장치의 가장자리부분을 따라 은폐된 전선의 다중권선코일을 포함한다(제 29 및 제 30도 참조). 코일을 통해 흐르는 전류는 셀 방식 전화기에 의해 전송된 전자기파를 생물학적 세포레벨에서 방해하도록 설계된 생체보호자기장을 유도한다. 코일 및 부수적인 회로를 위한 전력은 전화기베터리에 의해 제공된다. 코일의 존재는 전화기의 어떠한 작동도 방해하지 않으며, 생체보호특성의 적절한 작동을 사용자에게 알려주는 표시등의 사용가능성을 제외하고는 사용자에게 평이하다. 생체보호신호발생기 및 코일의 다른 실시예는 PCD의 배터리상자의 일체부분으로 형성될 수도 있다. 생체보호장은 적절하게 중단되는 주기적인 저주파신호이거나 또는 대역-제한 노이즈일 수도 있다. 신호의 일 특성, 예를 들어 진폭 또는 주파수를 변화함으로써 생체보호신호가 생성될때, 1초 주기 이내에 영향을 가져오기 이전의 최소간격은 0.1초 정도인 것이 바람직하다. 생체보호신호가 노이즈인 경우, 간헐적으로 작동될 때 신호는 더욱 효과적이라는 사실이 발견되었는데, 예를 들어, 1초 주기가 사용되면 신호는 그 주기내에서 0.1초 이상의 간격으로 온인 것이 바람직하다. 이러한 생체보호기구는 전력소비가 낮으며 결국 배터리성능을 낮게 요한다. 생체보호신호는 또한 신호전달이 온인 경우에만 작동할 수 있으므로 신호전달이 활성화된 음성인 경우 전력절약도 이루어질 수 있다.

셀 방식 전화기로부터의 전자기방출은 안테나와 사용자 사이에서 가장 근접한 영역, 손잡이장치의 경우 사용자의 머리에서 주로 이루어진다. 적합한 생체보호코일은 충분히 큰 신호를 유도해서 해당영역내의 효과를 차단해야 한다. 유타대학교에서 오옴 간디에 의해 행해진 측정[엠. 피스체티, "셀 방식 전화기 공포", IEEE 스펙트럼, 1993년 6월]에서는, 1 Watt의 전력에서 작동하는 셀 방식 전화기는 귀의 연골 뒤의 피부에 대략 4mm 깊이의 영역내에 2.24 W/Kg의 최대치 SAR을 갖는 과열점을 발생시킨다고 지적한다. 머리속으로 더욱 깊이 이동하면, SAR은 약 30mm의 거리에서 0.005 W/Kg 아래로 떨어지며, 두개골내로 더욱 깊이 들어가면 더욱 떨어진다. SAR은 전기장의 제곱과 함께 변화하므로, 고주파 전기장은 안테나에서 머리의 내부로 이동할수록 느린 속도로 감소된다. 그러나, 고주파전기장의 감소율은 코일면으로부터의 거리에 반비례하여 떨어지는 코일에서 유도된 ELF 필드의 감소율보다 더욱 빠르다. 예를 들어 9mA 전류로 구동되는 5cm × 12.7cm 10회 권회 사각 코일은 두개골에서 3cm 떨어져 위치될 때, 즉 손잡이 셀 방식 전화기로부터 안테나와대충 동일한 거리일 때, 두개골의 경계부에서 4μT 필드를 발생한다. 자기장은 코일면으로부터 6cm 거리에서 5.3의 인자에 의해 0.76μT로 감소되며 여기서 고주파 전기장은 과열점에서의 필드에 비해 20 이상의 인자에 의해 감소될 것이다. 따라서, 전기장이 가장 높은 위치, 즉 귀의 연골 뒤의 피부에서 변조마이크로파의 효과를 차단하는 자기장을 갖도록 고안된 생체보호코일은 해당하는 전체 영역을 보호하는데 더욱 충분할 것이다. 과열점은 매우 국부적이므로, 낮은 SAR영역(1 Watt 안테나출력으로 0.005 Wg 보다 낮은)내에 보호성을 제공하도록 설계된 교란장도 충분할 것이다. 예를 들어 두개골의 경계부에 0.5μT 필드를 발생하는 5cm × 12.7cm 코일은 두개골내에 3cm 더 깊이까지 0.1μT 보다 큰 필드를 생성할 수 있다. SAR에 대한 자기장의 비율은 과열점영역을 제외하고는 두개골내의 대부분의 영역에서 1 보다 크므로, 이러한 영역에서는 전체적인 보호가 이루어지는 한편, 적은 과열점영역은 부분적인 보호를 받을 수 있다. 최적의 효율성을 위하여 전류레벨은 전송된 전력레벨의 변화에 응답하여 조절가능하다. 만일 10mA 전류가 코일에 흐르도록 요구되면, 코일을 구동하는 회로는 300 mWatts에 대응하여 6 volt 공급으로 대략 50mA를 도출할 수 있다. 미국의 손잡이 셀 방식 전화기의 경우에는, 사용할 때의 전체 전력소비량이 5 Watts 정도 이다. 따라서, 생체보호코일의 작등에 필요한 추가전력은 약 6% 이다. 더욱이, 전력요구량을 더욱 감소시킬 수 있는 각각의 1초 간격동안 최소 0.1초간 작동되면 생체보호신호는 더욱 효과적이다. 배터리수명은 중요한 사항이므로, 생체보호코일의 작동에 필요한 비교적 낮은 전력요구량은 본 출원을 실용적으로 만든다.

Claims (8)

1. 무선 또는 고 주파수의 전자기장을 전송하는 개인용 통신장치(PCD)를 둘러싸는 생체보호 전자기장을 형성하는 장치에 있어서;

   PCD;

   상기 PCD에 인접하여 위치되거나 일체로 형성되어 전자기장을 발생하는 전기코일수단,

   상기 코일을 통해 전도될 전류를 발생하는 소스수단, 및

   10초 이내의 시간격내에 상기 전류의 하나 이상의 기본 특성을 변조하는 전기변조수단을 포함하여 이루어지고;

   상기 기본 특성은 진폭, 주기, 위상, 파형 및 극성을 포함하고, 상기 변조수단은 상기 코일을 구동하도록 상기 코일에 결합되어, 상기 코일이 생체보호 전자기장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시간격들은 임의의 간격이고, 이 중 최대의 간격은 10초 이내인 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 시간격은 0.1 내지 1초인 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 코일수단을 통해 전도된 상기 전류는 노이즈전류인 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 PCD는 손잡이 송수화기 구성부를 포함하는 무선전화기를 포함하며, 상기 코일수단은 상기 손잡이 송수화기 구성부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 송수화기 구성부는 송수화기측을 구비하며, 상기 코일수단은 상기 손잡이 구성부의 송수화기측의 가장자리부에 인접하여 그 주위에 위치되는 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 송수화기 구성부는 송수화기측에 대향하는 측을 구비하며, 상기 코일수단은 상기 손잡이 구성부의 상기 송수화기측에 대향하는 상계 손잡이 구성부측의 가장자리부에 인접하여 그 주위에 위치되는 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장형성장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 PCD는 배터리 팩을 포함하며, 상기 코일수단 및 전류원 수단은 상기 배터리 팩에 포함되는 것을 특징으로 하는 생체보호 전자기장 형성장치.