ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ УСТРОЙСТВ СОТОВОЙ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области защиты пользователей от электромагнитных излучений в диапазоне ВЧ и радиочастот и преимущественно может быть использована в области подвижной радиосвязи для защиты пользователя от электромагнитных излучений носимых радиотелефонов и радиостанций, сотовых телефонов/коммуникаторов/смартфонов или других устройств сотовой связи.
На данный момент обнародована масса исследований вредного влияния электромагнитных полей (ЭМП) от сотовых телефонов на здоровье человека и другие биообъекты.
Доказано, что уже в первые 20 секунд разговора по сотовому телефону в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) человека регистрируются изменения, схожие с изменениями в ЭЭГ у больных эпилепсией.
Плотность потока мощности (ППМ) - это своего рода "вредность телефона", мера биологического воздействия сотовых телефонов/коммуникаторов/смартфонов или других устройств сотовой связи. Задача состоит в снижении этого показателя.
Из существующего уровня техники известен защитный чехол для радиотелефонов, содержащий корпус со съемной нижней торцевой стенкой, окном для клавиатуры, микрофона телефона на передней стенке, с выдвижной панелью, а также с отверстием для антенны в верхней торцевой стенке, отличающийся тем, что корпус дополнен экраном, установленным с возможностью вертикального перемещения и выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда с открытыми нижней торцевой и задней стенками, а его боковые стенки выполнены загнутыми и удерживаются шариковыми замками, размещенными в пазах, выполненных на задней стенке корпуса, выдвижная панель, установленная на передней стенке корпуса, выполнена с отверстиями для звука и выступом у съемной нижней торцевой стенки, при этом корпус и экран выполнены из смеси материала, поглощающего электромагнитное излучение, и связующего в соотношении, %:
Материал, поглощающий электромагнитное излучение 20-95, связующее 5-80, а в качестве упомянутого материала, поглощающего электромагнитное излучение, использован материал, обладающий анизотропией электрофизических свойств и включающий природный шунгит в количестве 40-70% от массы этого материала (см. патент РФ №2234200 МПК Н04М 1/725).
Недостатком изобретения является то, что допускается искажение звукового сигнала и ухудшение качества приема и связи, в связи с тем, что принцип действия защитного чехла для радиотелефонов основан на эффекте поглощения. Кроме того устройство не защищает от излучения антенны.
Известно устройство для защиты пользователя портативного носимого сотового телефона, включающее размещенный в защитном пластмассовом слое элемент из диэлектрического материала, покрытого металлическим слоем. Элемент выполнен в виде ткани по форме тыльной стороны телефона, при этом металлический слой выполнен на основе никеля, а максимальная толщина его со стороны для размещения на тыльной стороне телефона больше толщины металлического слоя другой стороны ткани (см. патент на ПМ №8837 МПК Н01М 2/02).
Это устройство не защищает пользователя от излучения от принимающего и излучающего элемента - антенны, поскольку размещенный в защитном пластмассовом слое элемент из диэлектрического материала, покрытого металлическим слоем экранирует "дальнее поле", отвечающее за качество связи, а не "ближнее поле", оказывающее воздействие на пользователя, таким образом, применение данного устройства может привести напротив к увеличению излучения, поглощаемого головой и рукой пользователя.
Известно устройство для защиты от электромагнитного излучения трубки сотового телефона, отличающееся тем, что экраном, защищающим человека от излучения, служат поверхности сотового телефона, обращенные к человеку, в состав которых при изготовлении введен ферромагнитный порошок (см. патент РФ №2237376 МПК Н04М 1/03).
Недостатком изобретения также является то, что принцип действия устройства основан на эффекте поглощения, в связи с чем допускается искажение звукового сигнала и ухудшение качества приема и связи.
Известно устройство для защиты от электромагнитного излучения мобильных телефонов сотовой связи, включающее экран - поглотитель электромагнитных волн, содержащий ферромагнитный порошок, отличающееся тем, что дополнительно содержит металлическую основу (отражающую подложку), соединенную с одной стороны со слоем (листом) поглотителя электромагнитных волн таким образом, чтобы при закреплении на одежде или снаряжении металлическая основа (отражающая подложка) экрана всегда была обращена к телу человека, а слой поглотителя обращен к телефону, при этом слой (лист) поглотителя электромагнитных волн изготовлен из резиновой смеси, наполненной порошком железа карбонильного, предварительно обработанного в атритторах, при содержании железа до 80 мас.% со средним размером частиц 0,5÷3,0 мкм, а толщина слоя поглотителя подобрана таким образом, что отражение излучения сотового телефона от поверхности экрана составляет менее 0,05 диапазоне частот 1,8÷1,9 ГГц и менее 0,35 в диапазоне частот 850÷950 МГц и имеет защитно-декоративное покрытие по крайней мере на одной из внешних поверхностей (см. патент на ПМ №76505 МПК H01Q 17/00).
Принцип действия данного устройства основан также на эффекте поглощения, обусловленного наличием ферромагнитного порошка в "поглотителе электромагнитных волн", в связи с чем также допускается искажение звукового сигнала и ухудшение качества приема и связи.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является Устройство защиты биообъекта от электромагнитного излучения сотового телефона. Устройство для защиты биообъекта от электромагнитного излучения сотового телефона в виде чехла, содержащего основу, отличающееся тем, что основа состоит, по крайней мере, из двух слоев материала, при этом часть чехла содержит слой в виде металлической сетки, расположенный между слоями материала, а расстояние между прутьями сетки меньше длины волны (см. патент на ПМ №68186 МПК Н01М 2/02).
Недостатком данного устройства является неудобство эксплуатации в связи с тем, что для обеспечения действия эффекта "Клетки Фарадея", на котором основан принцип действия и защитный эффект данного устройства, необходимо наличие слоя в виде металлической сетки, расположенный между слоями материала в области экрана/дисплея и клавиатуры, что затрудняет эксплуатацию устройства-сотовой связи, пользователь не имеет возможности наблюдать экран и пользоваться клавиатурой, т.к. слой в виде металлической сетки, расположенный между слоями материала не является прозрачным гибким покрытием.
Задачей решения является создание покрытия, защищающего от электромагнитного излучения (ЭМИ) сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, обеспечивающего удобство эксплуатации с возможностью обзора экрана/дисплея и набора с клавиатуры.
Технический результат заключается в снижении плотности потока мощности излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи к минимуму, в обеспечении более эффективной защиты без существенного ухудшения качества связи или искажения звукового сигнала, а также в повышении удобства эксплуатации сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи в защитном покрытии.
Поставленная задача решается тем, что в защитном покрытии от электромагнитного излучения устройств сотовой связи в виде устройства, содержащего основу, согласно решению, основа состоит из одного или нескольких слоев материала, при этом часть покрытия в области антенны и/или экрана, и/или клавиатуры, и/или торцевых поверхностей, и/или задней поверхности изготовлена в виде слоя из металлизированного материала, металлизированной ткани, экранирующих электромагнитное излучение, или металлической сетки, расстояние между прутьями которой меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, а также, согласно решению, часть покрытия в области экрана и/или клавиатуры, и/или объектива камеры, и/или камеры для видеовызова, и/или динамика, и/или разъема для подключения зарядного устройства, и/или антенны, и/или датчика освещенности, и/или кнопки ON/OFF (питание), и/или микрофона, и/или в области любых других клавиш сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи выполнена из прозрачного или полупрозрачного материала, например, из пленки ПВХ или тонкого гибкого стекла.
Защитное покрытие может иметь часть, по крайней мере, один слой которой области экрана и/или клавиатуры выполнен из прозрачного или полупрозрачного экранирующего электромагнитное излучение металлизированного материала, например, прозрачной или полупрозрачной металлизированной ткани, и/или слоя ПВХ с вплавленной, встроенной или нанесенной другим способом, например, напылением, металлической сеткой, расстояние между прутьями которой меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, или из слоя ПВХ, с вплавленным, встроенным или нанесенным другим способом внутренним слоем из экранирующего металлизированного материала, экранирующей металлизированной ткани для защиты от электромагнитных излучений и полей.
Защитное покрытие может иметь открывающуюся часть в области экрана и/или клавиатуры, и/или торцевых поверхностей, и/или задней поверхности, и/или объектива камеры, и/или камеры для видеовызова, и/или динамика, и/или разъема для подключения зарядного устройства, и/или антенны, датчика освещенности, и/или кнопки ON/OFF (питание), и/или микрофона, и/или в области любых других клавиш сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи.
Защитное покрытие может иметь отверстие с габаритными характеристиками, не превышающими длину волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона и/или другого устройства сотовой связи в области антенны и/или экрана, и/или клавиатуры, и/или торцевых поверхностей, и/или задней поверхности, и/или объектива камеры, и/или камеры для видеовызова, и/или динамика, и/или разъема для подключения зарядного устройства, и/или антенны, и/или датчика освещенности, и/или кнопки ON/OFF (питание), и/или микрофона, и/или в области любых других клавиш сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи в целях повышения эффективности и удобства эксплуатации сотового телефона/коммуникатора/смартфона и/или другого устройства сотовой связи.
Защитное покрытие может являться частью сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи.
Полезная модель поясняется чертежами: Фиг.1 - поперечный разрез основы защитного покрытия, которая может включать несколько слоев, в том числе слой из металлизированного материала, металлизированной ткани, экранирующих электромагнитное излучение, или металлической сетки, расстояние между прутьями которой меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, или быть выполнена в виде одного слоя из прозрачного или полупрозрачного металлизированного материала, например, прозрачной или полупрозрачной металлизированной ткани, или в виде слоя ПВХ с вплавленной, встроенной или нанесенной другим способом, например, напылением, металлической сеткой, расстояние между прутьями которой меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, или в виде слоя ПВХ, с вплавленным, встроенным или нанесенным другим способом внутренним слоем из экранирующего металлизированного материала, экранирующей металлизированной ткани для защиты от электромагнитных излучений и полей, фиг.2 - общий вид защитных покрытий, фиг.3 - общий вид установки измерителя плотности потока энергии П3-33 в ходе эксперимента, где
1 - экранирующий металлизированный материал или экранирующая металлизированная ткань для защиты от электромагнитных излучений и полей или металлическая сетка,
2 - слои материала основы.
Защитное покрытие представляет собой структуру с слоем в виде металлизированного материала, металлизированной ткани, экранирующих электромагнитное излучение, или металлической сетки 1 (Фиг.1), которые могут быть изготовлены из железа, меди, кобальта, магния, серебра, хрома, цинка, алюминия или другого металла. Расстояние между прутьями металлической сетки должно быть меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи для обеспечения условий действия физического эффекта «Клетки Фарадея». Металлизированный материал, металлизированная ткань, экранирующие электромагнитное излучение, или металлическая сетка могут быть расположены между слоями материала основы 2 (Фиг.1), при этом покрытие может иметь часть, по крайней мере, один слой которой в области экрана и/или клавиатуры, и/или торцевых поверхностей, и/или задней поверхности, и/или объектива камеры, и/или камеры для видеовызова, и/или динамика, и/или разъема для подключения зарядного устройства, и/или антенны, и/или датчика освещенности, и/или кнопки ON/OFF (питание), и/или микрофона, и/или в области любых других клавиш сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи может быть выполнен из прозрачного или полупрозрачного экранирующего электромагнитное излучение металлизированного материала, например, прозрачной или полупрозрачной металлизированной ткани, и/или слоя ПВХ с вплавленной, встроенной либо нанесенной другим способом, например, напылением, металлической сеткой, расстояние между прутьями которой меньше длины волны излучения сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи, и/или слоя ПВХ, с вплавленным, встроенным или нанесенным другим способом внутренним слоем из экранирующего металлизированного материала, экранирующей металлизированной ткани для защиты от электромагнитных излучений и полей.
Слои основы 2 (Фиг.1), покрывающие металлическую сетку, экранирующие электромагнитное излучение металлизированный материал и/или металлизированную ткань могут быть выполнены из кожи, кожзаменителя, пластика, ткани, пленки ПВХ, тонкого гибкого стекла и т.д.
Открывающаяся часть защитного покрытия в области экрана и/или клавиатуры, и/или торцевых поверхностей, и/или задней поверхности, и/или объектива камеры, и/или камеры для видеовызова, и/или динамика, и/или разъема для подключения зарядного устройства, и/или антенны, и/или датчика освещенности, и/или кнопки ON/OFF (питание), и/или микрофона, и/или в области любых других клавиш сотового телефона/коммуникатора/смартфона или другого устройства сотовой связи может быть реализована в виде одной или нескольких створок и обеспечивать возможность открытия при необходимости набора с клавиатуры или наблюдении экрана. Возможны варианты крепления открывающихся частей и с помощью молний, липучек, магнитов, кнопок, магнитных кнопок, любых других видов креплений и т.д. Возможен вариант выполнения покрытия без створок, открывающегося сверху и/или снизу, и/или спереди, и/или сзади, и/или с боковых торцевых поверхностей. Возможен вариант выполнения покрытия только для области антенны.
Работа устройства основана на эффекте "Клетки Фарадея", который заключается главным образом в том, что электромагнитное излучение не проходит сквозь металлическую камеру или сетку при условии, что расстояние между прутьями сетки не превышает значение длины волны излучения.
Эффективность устройств, изготовленных согласно предложенному решению (Фиг.2), была доказана на ряде установок, среди которых: измерители плотности потока энергии/мощности П3-18 и П3-33; тепловизионная система ThermaCAM SC3000, точечный диод ДК-В (11); с помощью установок для биометрического мониторинга физиологических параметров человека для регистрации эффекта влияния воздействия излучения сотового телефона на параметры сердечнососудистой системы, мозговую активность, дыхание, скорость кровотока, амплитуду и частоту дыхательных движений и сердечных сокращений, скорость распространения пульсовой волны человека и др. параметров (электроэнцефаллографа "СПЭГ-НСФТ", электрокардиографа "Полиспектр", установки для регистрации дыхательных движений и сердечных сокращений; установки для мониторинга скорости распространения пульсовой волны, установки для мониторинга скорости кровотока "Реограф" и др.).
2
2
Согласно принятым в России нормам уровень предельно допустимой ППМ установлен в 10 мкВт/см,. При этом интересно отметить, что для Украины принята гораздо более строгая норма, а именно 2,5 мкВт/см.
2
Однако в ходе измерений на датчиках плотности потока энергии П3-18 и П3-33 (Фиг.3) нами было установлено, что значение ППМ для всех исследуемых марок телефонов составила свыше 23 мкВт/см, что более чем в два раза превышает принятую в России норму. Т.о. большинство телефонов, продаваемых в России, рассчитаны на людей, пользующихся услугами сотовой связи редко и понемногу. После помещения телефона в защитное устройство величина ППМ была снижена до нормы и даже ниже, что свидетельствует о высокой эффективности применения данных устройств.
В ходе исследований ЭЭГ при помощи установки "СПЭГ-НСФТ" были зафиксированы достоверные изменения в биоэлектрической активности мозга человека при воздействии излучения от открытого телефона, что не наблюдалось при воздействии телефона в защитном покрытии.
При исследованиях теплового эффекта сотового телефона с помощью тепловизионной системы ThermaCAM SC3000 было установлено, что телефон в защитном покрытии вызывает меньший нагрев исследуемой жидкости, что также немаловажно, поскольку, как известно, при определенном нагревании клеток мозга они начинают дегенерировать, необратимо разрушаться.
В ходе экспериментальных исследований влияния ЭМП сотовых телефонов на скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) было зарегистрировано увеличение СРПВ в случае воздействия излучения от телефона без защитного покрытия, при этом было установлено отсутствие каких-либо изменений при воздействии ЭМП телефона в активном режиме, помещенного в защитное покрытие.
Тот же эффект был выявлен в ходе биометрического мониторинга физиологических параметров человека: периодических смещений грудной клетки, характеризующих дыхательные движения и сердечные сокращения, с использованием СВЧ-автодина на диоде Ганна при воздействии ЭМП телефонов в защитном покрытии и в его отсутствии, в ходе которого было установлено, что воздействие ЭМП от телефона в отсутствии защитного покрытия вызывает учащенное дыхание.
Так частота дыхательных движений при воздействии ЭМИ от сотового телефона в активном режиме в защитном чехле составила: 12,82 взд./мин и 3,28 мм, при воздействии ЭМИ от сотового телефона: 21,06 взд./мин., амплитуда дыхательных движений - 3 мм.
На данный момент был проведен ряд исследований воздействия излучения мобильных телефонов на биообъекты. В ходе эксперимента на тест объекте исследовалось 4 группы дафний по 10 в каждой группе. Пресноводные рачки дафнии (Daphnia magna Straus) культивировались в стандартных лабораторных условиях.
В экспериментах использовали особей размерами 0.7-1.5 mm. Одиночную дафнию из аквариумной культуры перемещали в камеру, ограничивающую ее движения.
В эксперименте использовались три наиболее распространенные марки сотовых телефонов стандарта GSM с поддержкой GPRS. Была измерена частота сердцебиения дафнии с помощью специальной программной обработки записи, сделанной видеокамерой под микроскопом, до воздействия сотовым телефоном. Частота сердцебиения составила 6.41 Гц. Затем дафния была помещена рядом с работающим телефоном. Телефон работал около часа. В течение этого времени по трубке, с которой был сделан звонок, воспроизводился разговор с целью моделирования условия реального применения сотового телефона, включая частотные вибрации голоса. Далее частота сокращений сердца была измерена повторно, было зарегистрировано учащение сердцебиения в среднем на 0.2 Гц. Поскольку сердце дафнии чувствительно к переменным магнитным полям, в качестве второй части эксперимента было принято решение поместить дафнию в переменное магнитное поле с частотой 5-6 Гц и амплитудой 25 мТл на 1 час для того, чтобы "вывести ее из состояния покоя", а затем подействовать на нее излучением от сотового телефона. После облучения переменным магнитным полем был зарегистрирован сдвиг частоты сердцебиения в среднем на 1.2. Гц.
При проведении исследования каждая дафния подвергалась воздействию магнитного поля в течение 1 часа. Таким образом, измерение частоты биений сердца дафнии проводилось как до, так и после воздействия магнитного поля. Как следует из полученных результатов, наблюдается увеличение частоты сердцебиений в результате воздействия магнитного поля, при этом максимум сдвига частоты наблюдался при частоте внешнего магнитного поля, близкой к частоте сердцебиений дафнии.
Затем дафнии снова подверглись повторному воздействию ЭМП от сотового телефона, при этом контрольная группа подвергалась воздействию телефона в разработанном поглощающем покрытии. После облучения сотовым телефоном еще около часа сдвиг ЧСС для случая использования открытого телефона составил 0.5 Гц. Таким образом, при экспериментальных исследованиях воздействия электромагнитных полей от мобильных телефонов на дафнию как тест-объект было выявлено учащение сердцебиения, что свидетельствует о наличии определенного воздействия электромагнитных полей от сотового телефона.
После облучения сотовым телефоном в защитном покрытии еще около часа сдвиг ЧСС составил в среднем менее 0.1 Гц, что укладывается в погрешность установки, а, следовательно, можно сделать вывод, что сдвиг был либо крайне несущественным, либо отсутствовал вовсе.
Предлагаемый чехол позволяет уменьшить ППМ до нормы, при этом допускается искажение звукового сигнала не более чем, на 5%.