(57)【要約】【課題】  ＲＦ場の監視を可能にし、必要となるであろうあらゆる補償を提供しながら、電力消費量を最小限に抑える設計を提供する。【解決手段】  ＲＦ信号の検出及び分析モジュールを含み且つバッテリー駆動されてＲＦ信号を送信する機器によって生成された電磁場への暴露によって引き起こされる人間又は動物の生態への潜在的に有害な影響を低減又は排除するための補償装置であって、上記モジュールは、機器のバッテリーによって給電され、潜在的に有害な放射線の存在が検出されたときに、該検出によって補償信号発生器が起動され、信号の強度及びタイミングを分析して、信号が生物学的影響を引き起こす可能性があるかどうかを判定し、これに応じて補償信号が調整される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号の検出及び分析モジュールを含み且つバッテリー駆動されてＲＦ信号を送信する機器によって生成された電磁場への暴露によって引き起こされる人間又は動物の生態への潜在的に有害な影響を低減又は排除するための補償装置であって、前記モジュールは、前記ＲＦ信号の低周波エンベロープの強度及び振幅の時間変動を特定して、潜在的に有害な放射線の存在が検出されたときに、前記検出により補償信号の発生器を起動させる、ことを特徴とする補償装置。
【請求項２】
検出器は、前記機器のプロトコル及び／又は動作モードを特定する、請求項１に記載の補償装置。
【請求項３】
前記モジュールは、前記ＲＦ信号の持続時間を特定する、請求項１又は請求項２に記載の補償装置。
【請求項４】
前記モジュールは、バッテリーによって給電される、請求項１〜３の何れかに記載の補償装置。
【請求項５】
検出器モジュールは、無線周波数検出器によって生成された前記信号の低周波エンベロープの振幅の時間変動を測定する、請求項１〜４の何れかに記載の補償装置。
【請求項６】
前記信号は、音声伝送とデータ伝送を区別するように分析される、請求項１〜５の何れかに記載の補償装置。
【請求項７】
通信プロトコルの音声通信モードとデータ通信モードを区別する、請求項１〜６の何れかに記載の補償装置。
【請求項８】
前記プロトコルは、ＧＳＭ、３Ｇ、４Ｇ、及びＷｉ−Ｆｉを含む、請求項７に記載の補償装置。
【請求項９】
前記区別は、前記異なる通信モードを検出するようにプログラムされたマイクロコントローラによって実行される、請求項１〜８の何れかに記載の補償装置。
【請求項１０】
前記補償信号は、感知される放射線に応じてオン作動にされ、前記補償信号の強度は、感知された前記放射線の性質に合わせて調整される、請求項１〜９の何れかに記載の補償装置。
【請求項１１】
前記補償信号の強度は、感知された前記放射線の強度に合わせて調整される、請求項１０に記載の補償装置。
【請求項１２】
前記検出モジュールは、アンテナを含む、請求項１〜１１の何れかに記載の補償装置。
【請求項１３】
前記アンテナによって検出された信号は、前記マイクロコントローラに伝達される、請求項１２に記載の補償装置。
【請求項１４】
前記信号は整流される、請求項１３に記載の補償装置。
【請求項１５】
前記信号は、送信前にフィルタ処理される、請求項１４に記載の補償装置。
【請求項１６】
前記検出された信号は、分析に必要な範囲を提供するために増幅される、請求項１〜１５の何れかに記載の補償装置。
【請求項１７】
検出間の間隔を制御するタイマーが設けられる、請求項１〜１６の何れかに記載の補償装置。
【請求項１８】
間隔に関する前記タイマーは、移動体電話機の周波数範囲における無線周波数信号の分析を可能にしながら、バッテリー寿命を維持するのに十分短い、請求項１７に記載の補償装置。
【請求項１９】
ＲＦアンテナと、前記信号の検出モジュール、前記分析モジュール、及び補償信号の発生及び起動モジュールを動作させるマイクロコントローラと、前記補償信号の場を印加するコイルと、を備える、請求項１〜１６の何れかに記載の補償装置。
【請求項２０】
システムの電力管理は、前記マイクロコントローラを用いてソフトウェアによって実施される、請求項１９に記載の補償装置。
【請求項２１】
前記マイクロコントローラは、アプリケーション状態監視並びに制御アルゴリズム及びＲＦ信号分類アルゴリズムを実施する、請求項２０に記載の補償装置。
【請求項２２】
請求項１〜２１の何れかに記載の補償装置を含むセルラー電話機などのバッテリー駆動式個人用通信機器。
【請求項２３】
前記補償装置は、前記個人用通信機器のハンドセット内に組み込まれる、請求項２２に記載の移動体電話機。
【請求項２４】
前記補償装置は、前記電話機のバッテリーから電力を引き出す前記ハンドセット又は保護ケースに電力を供給するバッテリーパックと関連している、請求項２２又は請求項２３に記載の移動体電話機。
【請求項２５】
請求項１〜請求項２１の何れかに記載の補償装置を含む個人用通信機器用のバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電場、磁場、及び電磁場による生体への潜在的悪影響から生体を保護する方法及び装置に関する。本発明は、特に、音声伝送及びデータ伝送の両方を含む様々な機能に使用される現代のバッテリー駆動式移動体通信ハンドセットによる潜在的に有害な放射線からの保護に関する。詳細には、本発明は、音声伝送中によくある、ハンドセットが身体特に頭部に極めて近接して使用されるときの保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
全ての電磁放射線は、周期的に振動する電場及び磁場からなり、これらの特性及び実施可能な用途は、１秒当たりの波の振動回数である周波数によって決まる。周波数は、ヘルツ又はＨｚ単位で測定され、１Ｈｚは１秒当たり１回の振動であり、１KＨｚは１０００回、１ＭＨｚは１００万回、ＧＨｚは１０億回の振動である。３０ＫＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数は、ラジオ及びテレビ放送を含む電気通信で広く使用されており、無線周波数帯域を含む。
【０００３】
セルラーモバイルサービスは、政府によって許可された周波数で動作し、典型的には、８７２〜９６０ＭＨｚ、１７１０〜１８７５ＭＨｚ、及び１９２０〜２１７０ＭＨｚの周波数範囲で動作する。これらの周波数は、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲を包含するマイクロ波周波数帯域内にある。Ｗｉ−Ｆｉ通信は、政府によって許可された周波数で動作し、典型的には２．４ＧＨｚ〜５ＧＨｚ  ＩＳＭの周波数帯域で動作する。この範囲内の他の用途としては、レーダー、通信リンク、衛星通信、気象観測、及び医療用ジアテルミーが挙げられる。本発明は、セルラー式電話機で使用される周波数で動作する機器に特に有用である。
【０００４】
無線通信において情報を伝達するのに使用される無線周波は、搬送波と呼ばれる。何れかのシステムの無線周波数搬送波は、正弦波又は他の規則波形として送信機によって生成される。搬送波は、その特性が時間的に変化しない場合には情報を伝達しない。搬送波が、例えば、スピーチ、音楽、又はデジタルデータなどの何らかの情報を搬送することになる場合、この情報は、何らかの方法で搬送波に付加されなければならない。伝達すべき情報に対して搬送波信号の１又は２以上の特性を変えるプロセスは、変調として知られている。変調を介して変えることができる搬送波の特性としては、例えば、振幅、周波数、位相、又はこれらの何れかの組み合わせが挙げられる。例えば、ＡＭ（振幅変調）送信では、スピーチ又は音楽によって生成されるマイクロフォンからの電気信号を用いて搬送波の振幅が変更され、いかなる時点でも、ＲＦ搬送波のサイズ又は振幅は、電気変調信号のサイズに比例するようになる。ＦＭ（周波数変調）では、搬送波の瞬時周波数は、変調信号の強度に応じた量だけ搬送波周波数から偏位する。位相変調（ＰＭ）は、搬送波の瞬時位相の変動として情報を表す変調形態である。ＦＭ及びＰＭは、現行の無線通信に極めて一般的に使用されている。
【０００５】
移動体電話機（セル式携帯電話機）は、情報（音声メッセージ、テキストメッセージ、電子メール、ファックス、コンピュータデータ、ダウンロード情報、その他）を無線通信によって送受信する。無線周波数信号は、電話機から最も近い基地局に送信され、（電話機ユーザが聴いている送信元からの情報を伝達する）着信信号が、僅かに異なる周波数で基地局から電話機に送信される。基地局は、移動体電話機を他の移動体電話機及び固定電話網にリンクする。信号が基地局に到達すると、通常は光ファイバ網によって主幹電話網に信号を送信することができる。
【０００６】
各基地局は、セルとして知られる地理的領域に無線カバレッジを提供する。基地局（ＢＳ）は、発信者が１つのセルから次のセルに移動したときに通話を追跡して通話を転送する移動通信交換局（ＭＳＣ）によって互いに接続される。理想的ネットワークは、六角形のセルのメッシュからなり、各セルの中心に基地局があると想定することができる。セルは、移動体電話機ユーザが常に基地局の範囲内に確実に留まるように、セルの境界部にて重なり合っている。適切な位置に十分な基地局がなければ、移動体電話機は機能しないことになる。移動体電話機を有する人が、１つのセルから別のセルに移動し始めた場合、制御ネットワークは、隣接基地局に通信をハンドオーバーする。
【０００７】
電場、磁場及び電磁場が生体に及ぼす影響に関しては、対立する見解がある。しかしながら、特定の場が様々な生体系においてある範囲の生物学的影響を引き起こす可能性があること、及びこれらの影響が人間を含む生体に悪影響を与える恐れがあることを示す無視できない証拠がある。現在、移動体電話機の使用を脳腫瘍及び不妊症などの重大な健康問題と関連付ける研究も増えている。また、この有害な影響は長期にわたるものであり、これらの全体的な影響は未だ現実化されていない可能性がある。国際公開第０２／００４６８号では、これに対する反応が有害である可能性があると認識しており、放射線を検出して、放射線のレベルが超過した場合に警告を発するシステムを提供している。しかしながら、放射線が潜在的に有害であるかどうかを特定しておらず、状況を補償する補償措置を講じていない。
【０００８】
電動式機器、特にバッテリー駆動式ハンドヘルド携帯電話機の使用が、世界中で劇的に増加している。全てのこのような機器は、程度の差はあれ、人の健康に影響を与える可能性がある電磁場の放射と関連性がある。特に重要なのは、無線周波数（ＲＦ）信号を送信して、人体、特に頭部に近接近して使用される、例えばハンドヘルドセルラー式電話機及び他の個人用通信機器などの機器である。これらの機器は、機器のユーザに対するＲＦ暴露限度を定めた安全基準に基づいて製造されているが、この安全基準は、熱閾値を下回る影響、すなわち、測定可能な加熱を生じさせ且つ直接的なエネルギー伝達に起因する可能性があるレベルをはるかに下回る暴露レベルでの影響を十分に考慮していない可能性があることが問題となっている。このような低レベルの影響の可能性は、このような暴露の影響を低減及び／又は最小限にすることが可能なあらゆる措置がこれらの機器のユーザに有益であることを示唆する、疫学的調査及び実験研究からの実質的根拠によって裏付けられている。実験研究もまた、非熱レベルでのＲＦ暴露による影響の重大性がＲＦ信号の変調特性、特に低周波エンベロープの振幅変動によって決まることを示唆している。規則性の度合いがより大きいことを示す信号ほど、生物学的影響がより大きいことが証明されている。
【０００９】
最新のモバイル機器は、複雑な通信方式を採用する広範囲にわたるサービスを含む。このような機器の動作において、送信されるＲＦ信号の変調特性は、送信されている情報のタイプ（例えば音声又はデータ）に応じて実質的に変わる可能性がある。これに応じて、生物学的影響の範囲も変わる可能性がある。従って、補償システムは、変調の性質を評価して、生物学的影響の潜在的範囲を決定することができることが望ましい。更に、このような補償システムは、小型で、且つ様々なハンドセット及びバッテリーシステムと共に使用するのに適応性がある必要がある。加えて、補償システムは、効果的に動作すると共に、放出された放射線によって決定される必要な場合にのみ使用され、従って、バッテリーからの電力をほとんど消費せずにバッテリー寿命を維持することが望ましい。
【００１０】
米国特許第５５４４６６５号は、電磁場の悪影響からの生体の保護に関し、特定の場が酵素オルニチンカルボキシラーゼに影響を与えることを記載している。この特許には、電磁場をオンオフすることによるか又は電磁雑音場を電磁場に重畳することによって有害な電磁場が変化した場合には、潜在的に有害な影響を低減又は排除できることが記載されている。この特許には更に、このような変化によって、場の関連する特徴的特性が５秒未満の間隔で、好ましくは０．１〜１秒の間隔で時間的変化を生じる場合にのみ影響を低減できることが記載されている。変えることができる特徴的な特性は、周波数、位相、方向、波形、又は振幅であると考えられている。生体電磁気学１４、３９５〜４０３頁（１９９３年）及び生体電磁気学１８、３８８〜３９５頁（１９９７年）では、同様の影響が論じられている。
【００１１】
１９９１年に遡る米国特許第５５４４６６５号は、当時利用可能だったタイプの大型で音声伝送でのみ使用されていたセルラー式電話機への応用を含む生体保護方式の様々な応用を記載している。ＥＭＸ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、米国特許第５５４４６６５号にて記載された技術を利用するこのようなセルラー式電話機用のバッテリーを販売している。これらのバッテリーは、セルラー式電話機と共に使用されるときに、音声伝送のための電話の動作によって生成された局所的ＲＦ場に重畳される電磁雑音場を生成し、これにより全場が不規則になり、生物学的影響を引き起こす可能性は低いと言われている。雑音は、バッテリーパックの一部を形成するコイルによって生成されたものである。雑音の活性化は、バッテリーから電話機への電流の流れを監視して、これを、生物学的影響を生成する可能性があるＲＦ場を電話機がいつ送信しているかを特定するための間接的手段として使用することにより達成された。この活性化技術は、旧式の電話機である程度は機能したが、バッテリーからの電力を必要とするがＲＦ場を生成しない多くの応用を現在有する新しい電話機では、信頼性が低いことが判明した。このような応用の使用により、雑音の誤った発生、及び潜在的に不要で許容できないバッテリー寿命の短縮を引き起こす可能性がある。
【００１２】
英国特許出願公開第２４８２４２１Ａ号は、ＲＦ放出が移動体電話機などの個人用通信機器からいつ放出されるかを特定するシステムを提供している。英国特許出願公開第２４８２４２１号によれば、放出が検出されると、システムは、個人用通信機器内に位置するＲＦ送信機から低周波磁場ではなく低周波変調ＲＦコンフュージョン場を出力する。この特定は、信号が生物学的影響を引き起こす可能性があるかどうかを特定するために、信号の存在の検出又は信号の分析によってではなく、ＲＦ送信モジュールによって供給された情報に基づいて行われる。これは、高コストとなる可能性があり、コンフュージョン信号の生成は電力を消費する。
【００１３】
国際公開第２０１２／０４１５１４号において、本発明者らは、これらの問題に対処する技術を記載しており、ＲＦ信号を送信することによって動作する機器により生成された電磁場への暴露によって引き起こされる人間又は動物の生態に及ぼす潜在的に有害な影響を低減又は排除する方法、装置及びシステムを提供している。この技術は、ＲＦ信号の潜在的に有害な影響を低減又は排除する手段を備え、更に、ＲＦ場を感知及び分析して、生物学的影響を生じさせる能力を評価し、その評価の結果に基づいて、測定されたＲＦ信号による人間又は動物の生態に対する潜在的に有害な影響を低減又は排除する手段を起動させる手段を備えた装置を含む。
【００１４】
国際公開第２０１２／０４１５１４号において記載された技術では、好ましくは、潜在的に有害な生体有効場が検出されたときに能動型無線周波数検出器を起動させる、局所的ＲＦ場を監視する受動型無線周波数検出器の組み合わせを採用する。受動型検出器は、補償装置を起動（電源投入）させ、補償制御モジュールを用いてアンテナによって受信された無線周波数信号の分析を開始する。しかしながら、このシステムは、装置の所要期間の動作と、潜在的に有害な信号の検出分析及び補償信号の生成の両方について十分な電力管理を行うものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第５５４４６６５号明細書
【特許文献２】英国特許出願公開第２４８２４２１（Ａ）号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２／０４１５１４号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６，２６３，８７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特に多くの機能を有する現代のバッテリー駆動式携帯電話ハンドセットと共に使用されるときには、バッテリーによるこのような能動回路の持続的な給電は、バッテリーの望ましくない消費をもたらす可能性があることが分かった。従って、本発明は、ＲＦ場の監視を可能にし、必要となるであろうあらゆる補償を提供しながら、電力消費量を最小限に抑える設計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
従って、本発明は、ＲＦ信号の検出及び分析のためのモジュールを含み且つバッテリー駆動されてＲＦ信号を送信する機器によって生成された電磁場への暴露によって引き起こされる人間又は動物の生態への潜在的に有害な影響を低減又は排除するための補償装置を提供し、上記モジュールは、信号を検出して、ＲＦ信号の低周波エンベロープの振幅の時間変動を評価する。この特性の特定は、発生中のＲＦ信号が有害である可能性を有するかどうかに関して簡単且つ効果的な評価を行うためＲＦ信号の電力レベルと組み合わせて使用し、また適切な補償信号を起動させる別の実施形態として用いることができる。
【００１８】
本明細書で使用されるエンベロープは、発振信号の極値（山及び谷）の輪郭を描く曲線である。ＲＦ信号の低周波エンベロープの振幅の時間変動の評価は、一度に１つより多い信号が存在するときに有用とすることができる。
【００１９】
この設計は、電力消費量を最小限に抑えると同時に、必要に応じてＲＦ場の監視を可能にする。好ましい実施形態において、バッテリーの電力消費を監視する手段も設けられ、アプリケーション状態が監視され、これに応じて最大電力消費が設定される。電力消費は、バッテリーが蓄電状態にあるときには最低に設定され、バッテリーが電話機に接続されてバッテリー電圧が特定の許容可能なレベルを上回るときには幾分高く設定され、ＲＦが生成中であり評価をする必要があるときには最高に、それでもできる限り低く設定することができる。全ての場合においてバッテリー電圧が測定され、最後の２つの環境においては、バッテリー電圧とＲＦ信号の両方が測定される。電力管理制御は、補償装置の一部を形成するマイクロコントローラ内で実行されるソフトウェアによって好都合に実施することができる。
【００２０】
本発明によれば、検出モジュールは、ＲＦ信号の低周波エンベロープを測定し、好ましくはほぼ１秒程度の規定間隔にわたって振幅の変動に従って更にＲＦ信号の電力を測定するように構成されている。次いで、これらの測定が分析されて、補償信号をオンにする必要性を評価する。低周波エンベロープの振幅変動は、送信プロトコル及び送信中の情報に応じて異なる。一般に、音声伝送の振幅変動パターンは、データ伝送のパターンとは異なり、生物学的影響を引き起こす可能性がより高い信号特性である。更に、音声伝送は、多くの場合、ハンドセットが頭部に近接していることを意味し、これもまた生物学的影響の可能性が増大する。
【００２１】
従って、低周波エンベロープの電力及び振幅変動の識別と組み合わせた通信モードの識別は、潜在的な生物学的影響の特定に有用とすることができる。従って、本発明において、検出された信号を分析して通信モードを識別し、必要とされる補償信号の性質及びレベルを決定することもできる。一例として、分析は、通信プロトコルを特定するように設計することができ、ＧＳＭ音声通信モード、３Ｇ又は４Ｇ音声通信モード、及び３Ｇ又は４Ｇデータ通信モードを区別することができる。この区別は、好ましくは、異なる通信モードを検出するようにプログラムされたマイクロコントローラ内の分析モジュールによって実行される。
【００２２】
次いで、感知される放射線の低周波エンベロープの強度、持続時間及び振幅の時間変動に応じて補償信号をオンにすることができ、感知された放射線の性質に合わせて補償信号の強度を調整することができる。例えば、ＧＳＭ音声通信に関連した補償信号強度を１００％とした場合、３Ｇの音声通信では５０％で十分であり、３Ｇデータ通信では２５％を必要とすることができる。マイクロコントローラは、受信した信号の分析に従って、適切な強度の信号を補償信号発生器に提供させるようにプログラムすることができる。
【００２３】
検出器は、好ましくはアンテナである。アンテナは、通信機器の環境において無線周波数場を監視する。好ましい実施形態において、信号は増幅されてマイクロコントローラに送信され、マイクロコントローラは、アンテナによって識別された信号を受信し、信号が生体に影響があるか否かをチェックする。信号が生体に影響があると考えられる場合、マイクロコントローラは、コイルに電流を流して保護信号を発生させることによって保護信号を起動させる。
【００２４】
無線周波数信号の振幅は、測定が困難である可能性があるので、信号が生体に影響があるかどうかを特定することが困難な可能性がある。更に、多くの場合、セルラー電話機の全ての動作周波数（約８００ＭＨｚ〜３ＧＨｚの範囲）を対象範囲とするために広範囲な周波数にわたって磁場を監視することが必要となる。従って、検出された信号を例えば無線周波数ダイオードによって整流して、信号を少なくとも２つのレベル（高及び低振幅）に分割することが好ましい。その後、マイクロコントローラは、通信プロトコル（ＧＳＭ、３Ｇ、４Ｇ、その他）を監視することを可能にするようにプログラムすることができ、これによって低周波エンベロープを明示することができる。米国特許第６，２６３，８７８Ｂ号において、Ｌｉｔｏｖｉｔｚは、低周波数変調が身体への悪影響を引き起こすことをどのように示したかを記載している。
【００２５】
好ましい設計において、マイクロコントローラは、システム全体を作動させ、また、潜在的に有害な信号が存在するかどうかを定期的にチェックするようにタイマーを作動させる。マイクロコントローラは、検出中の無線周波数信号のタイプを認識して、バッテリー電力及び残留バッテリー寿命を監視するようにプログラムすることもできる。
【００２６】
従って、本発明は、刺激信号の検出を利用して補償アクティビティを始動させ、刺激信号の主要特性を認識して生物学的影響が発生する可能性があるかどうか、及びひいいては保護信号が必要であるかどうかを特定するようにプログラムされたマイクロコントローラを採用している。
【００２７】
従って、本発明により、補償信号の強度を潜在的に有害な放射線の性質及び強度に応じて調整することが可能になる。
【００２８】
好ましい実施形態において、バッテリーからの電力消費を最小限に抑え、尚且つ潜在的に有害な信号のアクティブな（電気駆動式の）検出を行うために、検出モジュールの構成要素及び補償信号モジュールへの電源供給をオンオフするタイマーを用いた電力管理が提供される。タイマーは、動作するのに最小限の電力を必要とするものであり、バッテリーに直接接続されることが必要である。タイマーは、好ましくは、バッテリー寿命を維持するための起動間隔を有し、この起動間隔は、補償信号発生器を起動させるのに時間内で何らかの有害な信号が存在するかどうかを特定するように、アンテナによって検出されるあらゆる無線周波数信号の分析を可能にするのに十分に小さい必要がある。
【００２９】
本発明は、電力消費量を最小限に抑えると同時に、ＲＦ場の監視を可能にする。好ましい実施形態において、電力消費を監視する手段が設けられ、アプリケーション状態が監視され、上述のようにこれに応じて電力消費が設定される。上述のように、電力管理制御は、マイクロコントローラ内で実行されるソフトウェアによって好都合に実施することができ、このようなマイクロコントローラ内で多くの機能を実施することができる。特に、マイクロコントローラは、以下のようなパラメータを監視することができる。
−バッテリー電圧：バッテリーに接続される回路から供給される
−ＲＦ信号。マイクロコントローラは、電力制御信号、生体保護雑音信号などの出力パラメータを制御することができる。ソフトウェアにおいて実施することができる追加の機能としては、アプリケーション状態分類及び電力管理、アプリケーション状態監視及び制御アルゴリズムの実施、ＲＦ信号分類アルゴリズムの実施、補償生体保護信号発生器の実施が挙げられる。
【００３０】
本発明は、人間又は動物の生態に潜在的に有害な可能性のあるＲＦ信号を送信することによって動作する大部分の電子機器に適用することができるが、人体、特に頭部に近接近して使用されるセルラー電話機などのバッテリー駆動式個人用通信機器で特に有用である。好ましい実施形態において、本発明は、様々な移動体電話機設計及び関連のバッテリー及び付属品で使用するよう容易に適合させることができるシステムを提供する。
【００３１】
これまでの研究では、ＲＦ放射線が規則的である場合、すなわち一定の特性を有し、１０秒を超える期間にわたって連続的に印加された場合に潜在的に有害な影響を引き起こし、規則的期間が僅か１秒に低減された場合には潜在的な有害が実質的に排除できることが示されている。本発明において潜在的有害性を排除する手段は、電磁雑音場を潜在的に有害な放射線に重畳して、時間的に不規則で、すなわち一定の時間的特性を有しておらず、従ってもはや有害性を引き起こす可能性がない混合場を生成することができる。以下補償信号と呼ばれる雑音場の使用は、動作方法を変えることなく電子機器を使用できるので好ましい。
【００３２】
本発明は、バッテリー駆動式の個人用通信機器で特に有用である。好ましい実施形態において、ＲＦ放射線の潜在的に有害な影響は、ＲＦ信号に重畳されて不規則であり生体に影響を与える結果をもたらさない結合信号を提供する適切な補償信号を生成する手段によって抑制される。あらゆる好適な手段を使用することができるが、この手段は、セルラー電話機のバッテリーからの電力を利用して、主として磁気性質である補償信号場を生成するように起動される誘導コイルを備えることができる。
【００３３】
潜在的に有害な放射線を感知及び識別する手段は、何らかの標準的ＲＦセンサーとすることができる。上述のように、電子機器によって放出される特定の放射線を識別して該放射線が潜在的に有害であると考えられるかどうかを特定するように好適に構成された付随する電子機器を有するアンテナを使用するのが好ましい。アンテナは、好ましくは、何らかの大きな改修を必要とすることなく既存の電話機ハンドセット内の何れかの好都合な空間に取り付けることができる銅などの電線である。加えて、この手段は、採用されている通信モードに従って放射線の性質（音声、テキスト、データ、その他）を区別する手段を備えることができる。機器の選択性を向上させるために、分析前に受信された信号を増幅することが好ましく、従って、感知手段は、好適なアンテナに加えて増幅器を含むのが好ましい。
【００３４】
本発明のシステムは、機器の改修がほとんどないか又は全くすることなく既存のセルラー電話機ハンドセット又は他の個人用通信機器内に取り付けるように形成することができる。例えば、この構成要素は、電力をハンドセットに供給する電話機ケース又はバッテリーパックと関連してハンドセットの内側に組み込むことができるようなものとすることができる。この好ましいシステムは、ＲＦアンテナ、信号検出モジュール、分析モジュール、補償信号起動モジュール、及び補償信号場を生成するコイルを備える電子回路を備える。信号検出モジュール、分析モジュール、及び信号起動モジュールは、マイクロコントローラを使用して実施することができる。コイルは、ハンドセットのバッテリーの周りに形成することができる。バッテリーがリチウムポリマーである場合、コイルはバッテリー内に物理的に圧入され、この部品を収容するのに必要とされるスペースを最小限に抑えるようにすることができる。或いは、システムは、ハンドセット内のバッテリーとは別体にすることができ、又はハンドセットとは別体であるが、ハンドセットが補償信号を供給するのに使用中である間はハンドセットの隣に配置されるように適合させることができる。例えば、この構成要素は、クレジットカードの寸法及び形状のカードのようなカード物品として形成することができ、電子機器がカード内に組み込まれ、補償信号を供給するコイルがカードの縁部の周りに形成される。
【００３５】
上述のように、システムは、好ましくは、受信信号の分析機能及び補償信号の制御機能を実行するマイクロコントローラによって管理される。好ましい実施形態において、マイクロコントローラはまた、システムの動作を監視し、バッテリーの残存容量を感知して、システムを蓄電モードに移行させて再充電前に電流消費量を最小限に抑えることができる。
【００３６】
従って、本発明は、より具体的には、人間又は動物の生態に対して潜在的に有害なＲＦ伝送を放出するバッテリー駆動式の個人用通信機器と関連した補償装置を提供し、該補償装置は、上記ＲＦ伝送の存在を感知するためにバッテリーによって動作されるセンサー手段と、ＲＦ伝送を評価して、ＲＦ伝送が生物学的影響を引き起こす可能性があるかどうかを特定する信号解析手段と、同様にバッテリーによって動作される補償信号発生器手段とを含み、上記信号解析手段は、上記補償信号発生器手段を作動させるように結合され、補償信号発生手段は、ハンドセットの近傍で補償電磁場を確立するように配置される。好ましい実施形態において、電力管理は、バッテリー電力を節減するように実施される。好ましい実施形態において、信号解析手段は、適切な補償信号を起動させるように、音声通信によって生成された信号とデータ通信などの他の形態の通信によって生成された信号とを区別する。特に、信号解析手段は、異なる低周波エンベロープパターン、例えば振幅及びタイミングを有する信号を区別して、音声又はデータが送信されているかどうかを識別することができ、これによって、放射線が有害性を引き起こす可能性の表示を提供する。加えて、分析手段は、潜在的に有害な放射線の強度及び／又は持続時間を特定することができる。
【００３７】
ＲＦセンサーは、好ましくはアンテナであり、電子機器によって放出され且つ潜在的に有害であると考えられる特定の放射線を検出するように好適に構成されている。アンテナは、電話機ハンドセット内のどこに位置決めしてもよく、以下で詳細に説明するように、０．８〜２ＧＨｚの領域のマイクロ波周波数であるセルラー式ハンドセットの搬送波周波数に応答する必要がある。（別体アンテナの代替として、補償場を確立するコイルは、ＲＦ伝送を検出するように構成することもできる。）
【００３８】
潜在的に有害な成分を含む恐れがあるＲＦ伝送を検出するためのＲＦ検出ステージは、好ましくは信号解析手段を含み、この信号解析手段は、伝送信号の特性が潜在的に有害であることを示す特徴を有するかどうかの特定を行うために検出されたＲＦ伝送の分析を行い、これに応じて補償信号を起動させるように構成される。ＲＦ検出ステージは、作動信号を信号解析手段に供給するように構成することができる。検出ステージは、恐らくはタイマーを使用してハンドセットのバッテリーによって起動され、ハンドセットからのＲＦ放出を監視し、ＲＦ伝送信号を整流し統合するように構成される。検出された信号の１又は２以上の遅延形態が現行の形態と比較される。生物学的影響を引き起こす可能性がある有意な持続時間のＲＦ放射線が存在するかどうかを特定するために、検出された信号の振幅及びタイミングが評価される。これは、典型的にはハンドセットへのスピーチ伝送及びハンドセットからのスピーチ伝送中の場合である。この事象においては、電力制御信号が生成される。また、検出された信号のタイミング及び振幅を使用して、信号が生物学的影響を引き起こす可能性があるかどうかを特定するのに使用される低周波エンベロープの振幅の時間変動を評価する。検出された信号は低強度な場合があるが、それでも健康に対して潜在的に有害である恐れがあるので、信号の詳細分析及び適正な使用を可能にするために能動型検出器と分析モジュールとの間に増幅器を設けるのが好ましい。
【００３９】
従って、受動型（非増幅）検出モジュール及び能動型（増幅）検出モジュールの使用によって、広い信号範囲にわたるアンテナ信号の評価が可能となる。次いで、受動型検出器モジュール及び能動型検出器モジュールの出力を、マイクロコントローラにロードされたソフトウェアを使用して評価することができ、これにより補償信号発生器をも制御する。信号解析手段（マイクロコントローラにロードされたソフトウェア）は、検出された信号の増幅及びタイミング特性を調べて、伝送が音声又はデータであるか、可能性がある伝送プロトコルが例えばＧＳＭ、３Ｇ又は一般的に使用される他のプロトコルであるか、及び特定のタイプの伝送が潜在的に有害であることを示すことになる特徴を含むかどうかを特定する。
【００４０】
信号解析手段は、起動信号をマイクロコントローラ内の電力制御モジュールに供給して、上記補償信号発生器（又はその選択された部品）への電力の供給を可能にすることができる。補償制御発生器は、補償信号制御モジュールを含むことができ、該補償信号制御モジュールは、制御信号を電源に供給し、所望の形態の補償信号を生成するために制御信号を補償信号発生器モジュールに供給する。補償信号制御モジュールは、ＲＦ検出ステージからの出力に応答し、好ましくは、補償信号発生器モジュールを制御する１又は２以上のアルゴリズムを実行するためにマイクロコントローラ内に設けられる。マイクロコントローラはまた、電力管理及び信号解析アクティビティを実施することができる。好適には、制御モジュールは、検出ステージから連続した出力を受信するまで約１秒間待機し、その後、電力を発生器モジュールに供給するよう電源機器に要求し、その結果、補償信号が約３秒間生成される。約１秒間の待機期間は、ＲＦ信号の存在が生体組織での応答を引き起こす恐れがある最小期間を表すという点で重要である。この最小期間未満の期間にわたってハンドセットによって生成されるあらゆる放射線は、補償措置を必要としないとみなされる。３秒間という期間は便宜上の理由で選択されたが、これは、期間がこれよりも長くなると、補償場が不要なときに生成される恐れがあり、期間がこれよりも短くなると、回路内に過剰なスイッチング動作が生じる恐れがあるからである。３秒間の終わりには、ＲＦ検出ステージからの連続信号が再び存在しない限り、又は再び存在するまで、制御モジュールはリセットされる。
【００４１】
補償信号発生器モジュールは、デジタル雑音発生器を含むことができ、デジタル雑音発生器は、補償信号のアナログ形式を供給するためデジタル／アナログ変換手段及びフィルタ手段を介して、補償場をハンドセットの近傍に確立する手段を提供するコイルに結合される。
【００４２】
本発明が特に関係する放射線は、情報、特に音声情報を送信又は受信しているとき、特に、より多くのＲＦ信号が発生する傾向がある音声情報を送信しているとき、詳細には、電話機が頭部に最も近接して、伝送放射線が有意な時間の長さにわたって発生するため有害な生物学的影響の生成の可能性が増大するスピーチを送信及び受信しているときにセルラー電話機によって放出される放射線である。
【００４３】
従って作動時には、セルラー電話機は、起動されて使用すると直ちに特定の所定周波数の潜在的に有害な放射線を生成することになる。放射線の存在は、本発明のセンサー及び検出手段によって直ちに感知及び分析され、これにより、必要であれば、一定の潜在的に有害な放射線を不規則な良性波形パターンに変換する補償信号（雑音）発生器手段を起動させることになる。センサー及び検出手段はまた、潜在的に有害な放射線がもはや生成されない時点を検出して、次に必要とされる時点まで補償信号の動作を解除することができる。従来技術において開示されるように、セルラー電話機の使用によって生成された放射線の潜在的に有害な影響の打ち消しは、好ましくは３０Ｈｚ〜９０Ｈｚの範囲の周波数を有する補償信号を用いて達成することができる。
【００４４】
１つの実施形態の重要な態様は、放射線センサー及び検出器及び補償信号の発生器をセルラー電話機自体の構造を変更する必要がなく、セルラー電話機に組み込むことができることである。移動体電話機において有用であるために、補償装置は、好ましくは、ハンドセットの改修を必要とすることなく従来のハンドセット内に取り付ける必要がある。従って、補償装置を小型化することが重要である。加えて、多種多様なハンドセットで使用できるように、装置が融通性があり、容易に適応可能であることが重要である。従って、補償装置は、ＲＦ信号分析器モジュール及び補償信号発生器モジュールなどの補償装置の機能の多くを組み込んで指示するマイクロコントローラを含む。小さいアンテナ及び小型化された補償信号増幅器と共にこのようなマイクロコントローラを使用することにより、広い範囲のハンドセット及び広い範囲のバッテリーで有用な小型化されたシステムが提供される。上述したように、アンテナはまた、既存の移動体電話機ハンドセット内に取り付けるように小型にすることもできる。特に銅線が有用である。
【００４５】
本発明は、リチウムイオンバッテリーなどのセルラー電話機に使用されるバッテリーセルの何れかと共に使用することができるが、リチウムポリマーバッテリーなどのより軟質バッテリーの利用が有利とすることができ、これは、本発明の構成要素及びコイルを含むプリント回路基板をバッテリーケーシング内に圧入して、標準的な同等のバッテリーに対してバッテリー容量の減少を最小限にしたバッテリーを提供できることに起因する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による補償信号発生器のアーキテクチャーの概略図である。
【図２】本発明の動作を例示する動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
発生器は、アンテナ（１）などの無線周波数信号の検出器を備え、該検出器は、検出する信号に関する情報を無線周波数フロントエンド検出器（２）に送り込み、無線周波数フロントエンド検出器（２）は、典型的には移動体電話機ハンドセットのバッテリーである電源（４）からマイクロコントローラ（３）からの命令に基づいて給電される。ＲＦフロントエンドにおいて増幅することができる信号は、マイクロコントローラ（３）内に存在することができるアナログ／デジタルコンバータ（５）に送られる。次いで、信号を分析して放射線の性質を特定し、放射線が潜在的に有害な放射線を含むかどうかを評価し、分析はマイクロコントローラ（３）内で実施される。分析された信号の性質に基づいて、マイクロコントローラは、マイクロコントローラ内で実施される信号からなり且つ補償信号発生器を作動させる信号を送り、その後に低域通過フィルタ（７）に送られ、その出力は、通常は音声増幅器（８）及び次いで生体保護場コイル（６）に供給される。全ての構成要素は、電源（４）によって給電される。このようにして、生体保護補償場は、アンテナによって感知された放射線に応じて設けられ、分析モジュール、制御モジュール及び補償信号生成モジュールが、マイクロコントローラ内で実施される。マイクロコントローラはまた、電源内に残っている電荷の確認を含む電力管理及び低電荷で再充電待機中であるときにシステムを蓄電モードに移行させる手段（図示せず）を設けることもできる。
【００４８】
本発明の動作を本明細書の図２の動作フローチャートによって例示する。
【００４９】
図２に例示する実施形態において、本発明の補償装置は、個人用通信機器によって放出された無線周波数（ＲＦ）信号を検出する手段を含む。検出手段は、信号の電力又は強度並びに低周波エンベロープの振幅の時間変動を特定し、次いで、信号が有害である可能性があるかどうかを判定する。信号が弱く、潜在的に有害ではないとみなされた場合、検出手段は、一定の期間にわたって起動解除され、その期間の後、再起動されて状況が変化したかどうかを確認する。
【００５０】
好ましい実施形態において、信号が潜在的に有害であるとみなされた場合、複数回の連続した信号測定及び分析を行い、信号のプロトコル（ＧＳＭ、３Ｇ、４Ｇ、その他）及びモード（音声又はデータ）、並びに信号の電力レベル及び信号の持続時間を特定する。この特定により、補償信号が必要であるかどうかが示される。分析された様態の何れか１つ又は何れかの組み合わせによって補償信号が必要ではないと判定が示された場合、装置が一定期間にわたって起動解除され、その期間の後、再起動されて状況が変化したかどうかを確認することができる。
【００５１】
しかしながら、補償信号が必要であると判定された場合、装置は、信号（プロトコル、モード、電力、持続時間、その他）の分析に基づいて必要とされる補償信号の性質及びレベルを決定することができ、次いで、適切な補償信号の発生を起動させる。好ましい実施形態において、補償信号発生器は、補償信号が少なくとも一定期間にわたって確実に供給されるタイマーを含む。タイマーは、補償信号はもはや必要ではないと検出システム全体が決定した後に補償信号の供給が指定期間後にのみ起動解除できるようなものである。これにより、補償信号が有効であるように、検出システム全体の決定後に補償信号が一定期間にわたって連続して供給されることが確実になる。
【００５２】
記載されたシステム全体は、マイクロプロセッサ内に含むことができ、アンテナによる放射線の初期特定によって起動させることができる。マイクロプロセッサは、通信機器内の構成要素として、或いはバッテリー又はケースシステムの一部として設けられる。
【００５３】
記載されるシステムにより、必要に応じて有効な補償信号を供給すると同時に、補償信号を供給するのに使用される通信機器のバッテリーの消費を最小限に抑えることが可能となることが分かった。特に、潜在的に有害な信号の生成を引き起こすプロトコルの特定によって、潜在的に有害な信号の電力レベル及び持続時間を監視することで、必要とされる保護レベルを決定することができる。例えば、通信機器が頭部に近接している音声通信では、機器が身体から少し距離を隔てた状態でもデータ通信よりも高い保護レベルが必要となる可能性がある。これにより、補償信号を所要レベルとすることができ、その結果、所要の電力のみがバッテリーから取得されるのを確実にする。同時に、タイマーにより、補償信号が有効であるのに十分な時間にわたり供給されることが確保される。
【符号の説明】
【００５４】
１  アンテナ
２  ＲＦフロントエンド
３  マイクロコントローラ
４  電力
７  低域通過フィルタ
８  音声増幅器
９  保護場コイル
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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