Персональное экранирующее устройство

Изобретение относится к области устройств защиты от неионизирующего излучения, а именно к персональному экранирующему устройству, выполненному с возможностью применения с электронными устройствами, например мобильными телефонами. Техническим результатом является обеспечение пользователю оптимальной защиты от неионизирующего излучения, испускаемого электронным оборудованием, к которому применяется экранирующее устройство, гарантируя в то же время корректную работу самого оборудования. Для этого персональное экранирующее устройство выполнено с возможностью применения с сенсорным экраном электронного устройства, ориентированного при использовании на пользователя. Причем указанное персональное устройство содержит непрерывный лист, выполненный из металлического стеклянного материала и выполненный с возможностью поглощения электромагнитных волн, испускаемых электронным устройством в направлении пользователя. При этом указанный металлический стеклянный материал содержит металлический сплав бора, иттрия и по меньшей мере одного металлического элемента, выбранного из железа, никеля, палладия и циркония, причем процентное содержание по весу бора составляет от 18 до 27%, а процентное содержание по весу иттрия составляет от 3 до 10%. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области техники устройств защиты от неионизирующего излучения.

В частности, настоящее изобретение относится к персональному экранирующему устройству, выполненному с возможностью применения с электронными устройствами, например мобильными телефонами.

Термин «персональный» предназначен для обозначения устройства, которое может применяться во всех ситуациях, в которых необходимо частично защитить пользователя или часть тела от электромагнитного излучения, испускаемого персональным и/или портативным устройством.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В этом технологическом секторе существуют средства защиты, предназначенные для защиты объектов, которые обеспечивают общее и полное экранирование, такие как металлические футляры для кредитных карт, которые выполняют важную функцию по предотвращению перехвата кодов расположенным поблизости электромагнитным оборудованием.

Однако очевидно, что такое решение неприменимо к электронным устройствам, таким как мобильные телефоны, которые основывают свои функции и работу на передаче и приеме данных.

Фактически, к таким устройствам невозможно применить полное экранирование, поскольку это решение фактически сделало бы устройство непригодным для использования: его экранирование означает, что при передаче мобильный телефон должен будет использовать всю доступную мощность, даже превышающую рабочий предел, в то время как прием будет уменьшен в той же степени, так как защита перекрывает сигнал (обычно для тонкой металлической решетки потери составляют около 2-6 дБм).

Отсюда следует, что в настоящее время не существует средств или систем персональной защиты, которые обеспечивают хотя бы частичную защиту пользователя от микроволн, генерируемых мобильным телефоном, или электромагнитных волн, генерируемых другим потребительским электронным устройством.

Основная проблема, которая возникает при попытке защитить пользователя от использования мобильного телефона, но в принципе актуальна для всех потребительских устройств, которые генерируют высокочастотные электромагнитные поля, начиная с компьютеров, заключается в том, что чем более эффективна защита, тем более эффективно она снижает производительность самого устройства, до такой степени, что препятствует его работе.

Примером этого является уже упомянутый контейнер для кредитных карт, легко доступный на рынке, который, будучи обернут вокруг карты, предотвращает доступ к ней электронных шпионов, которые могут выполнить ее клонирование.

Очевидно, можно было бы поместить мобильный телефон в металлический корпус, чтобы защитить пользователя от его электромагнитных полей, но это полное экранирование сделало бы невозможным корректную работу устройства.

Также необходимо учитывать тот факт, что современные мобильные телефоны имеют сенсорные экраны, и защита должна обязательно сохранять как их видимость, так и способность к деформации под давлением и температурой, чтобы гарантировать корректную работу.

Та же теория, изложенная выше, также применима в отношении других электронных устройств для персонального использования, таких как, например, планшеты и компьютеры.

Кроме того, следует учитывать решающую важность экранирования пользователя от воздействия зоны индукции, создаваемой излучением ближнего поля устройства.

Фактически, излучение ближнего поля, как полагают, вызывает появление рака, в частности, в области туловища и головы, что подтверждается сообщением МАИР от 2011 года, которое можно найти по следующей ссылке:

https://www.iarc.fr/wp-content/uploads/2018/07/pr208_E.pdf

и Совещанием по программе токсикологии 2017 г.:

https://ntp.niehs.nih.gov/results/areas/cellphones/index.html#studies

и в итоговом отчете:

https://microwavenews.com/news-center/ntp-final-rf-report

В этом контексте техническая задача, лежащая в основе настоящего изобретения, состоит в создании персонального экранирующего устройства, которое устраняет по меньшей мере некоторые недостатки предшествующего уровня техники, как описано выше.

В частности, задачей настоящего изобретения является создание персонального экранирующего устройства, способного обеспечить пользователю оптимальную защиту от неионизирующего излучения, испускаемого электронным оборудованием, к которому применяется экранирующее устройство, гарантируя в то же время корректную работу самого оборудования.

Более конкретно, задачей настоящего изобретения является создание персонального экранирующего устройства, способного защитить пользователя от воздействия зоны индукции, создаваемой излучением ближнего поля электронного устройства.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поставленная техническая задача и указанные задачи по существу достигаются с помощью персонального экранирующего устройства, имеющего технические характеристики, которые указаны в одном или более пунктах прилагаемой формулы изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением предложено персональное экранирующее устройство, выполненное с возможностью применения с экраном, в частности сенсорным экраном, электронного устройства, которое содержит поглощающий лист, выполненный по меньшей мере частично из металлического материала.

Поглощающий лист выполнен с возможностью поглощения электромагнитных волн, излучаемых электронным устройством в направлении пользователя.

Зависимые пункты формулы изобретения, включенные здесь для ссылки, соответствуют различным вариантам осуществления изобретения.

Раскрытое изобретение обеспечивает достижение по меньшей мере следующих технических эффектов:

- оптимальная защита от неионизирующего излучения, испускаемого электронным оборудованием, в котором применяется экранирующее устройство согласно изобретению;

- защита пользователя от воздействия зоны индукции, создаваемой излучением ближнего поля электронного устройства, что снижает вероятность возникновения рака, в частности, в области туловища и головы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из ориентировочного и, следовательно, неограничивающего описания предпочтительного, но неисключительного варианта осуществления персонального экранирующего устройства, как проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых:

- на фиг. 1 показано персональное экранирующее устройство, применяемое, в частности, к мобильному телефону;

- на фиг. 2 показано расположение экранирующего устройства с фиг. 1 во время использования электронного устройства;

- на фиг. 3 показан конкретный вариант осуществления настоящего изобретения;

- на фиг. 3а показана деталь с фиг. 3;

- на фиг. 4 показан вид в разрезе экранирующего устройства на этапе применения к электронному устройству.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 номер позиции 1 обозначает в целом персональное экранирующее устройство согласно настоящему изобретению.

Персональное устройство 1 выполнено с возможностью применения к стороне электронного устройства «Е», которым может быть, в качестве неограничивающего примера, мобильный телефон, особенно смартфон, планшет, компьютер или любое электронное устройство, способное к испусканию ионизирующего излучения в направлении пользователя.

В частности, персональное устройство 1 применимо к экрану, предпочтительно сенсорному экрану, электронного устройства; в нижеследующем описании будет сделана прямая ссылка на экран мобильного телефона, не исключая тем самым возможности применения персонального устройства 1 в дополнительных контекстах, описанных выше.

Персональное устройство 1 содержит поглощающий лист 2, выполненный по меньшей мере частично из металлического материала и выполненный с возможностью поглощения электромагнитных волн, излучаемых электронным устройством «Е» в направлении пользователя, не мешая тем, которые излучаются в противоположном направлении компонентами его приемопередатчика.

Таким образом, возможно одновременно гарантировать корректную работу электронного устройства «Е» и защиту пользователя от электромагнитного излучения, в частности, с длинами волн микроволн, излучаемых им.

В частности, благодаря своим электромагнитным характеристикам поглощающий лист 2 представляет собой идеальную защиту от поля при его распространении, сохраняя в то же время свойства прозрачности для света и пропускания давления и теплопередачи, необходимые для взаимодействия пользователя с экраном электронного устройства «Е».

Согласно возможному варианту осуществления поглощающий лист 2 выполнен из непрерывного листа 2а, а металлический материал представляет собой металлический стеклянный материал.

Термин «металлический стеклянный» означает металлическое твердое тело, обычно сплав, с аморфной атомной структурой, следовательно, не кристаллической.

В частности, согласно такому варианту осуществления металлическое стекло включает трехкомпонентный металлический стеклянный сплав на основе железа или никеля, добавленный к бору в стекловидной форме и затем добавленный к иттрию, например, в соответствии с формулой:

Y₄Fe₇₅B₂₁.

Вышеупомянутый сплав характеризуется коэрцитивной силой около 40 А/м и удельной электропроводностью более 1/90. В соответствии с возможными альтернативными формами иттрий может быть замещен элементом, размер атома которого составляет не менее 130% от размера железа, а процентное содержание в сплаве составляет не менее 3% или более 10%.

Процентное содержание бора также может варьироваться от 18% до 27%.

Как указано выше, железо может быть замещено по меньшей мере частично никелем или, в соответствии с возможными альтернативами, которые будут более подробно обсуждены ниже, также структурами, содержащими палладий и/или цирконий, для изготовления защитного листа 2 из металлического стеклянного материала.

В общих чертах защитный лист 2 выполнен в соответствии с параметрической формулой:

Y_3+aFe_79-a-b-cNi_bB_18+с,

где указанные параметры могут принимать следующие значения:

- а составляет от 0 до 3 в атомных процентах;

- b равно 0 или 67 в атомных процентах;

- с составляет от 0 до 9 в атомных процентах. При а=3, b=67, с=9 железо может быть полностью замещено в сплаве никелем.

Более высокий процент бора делает сплав более стекловидным, в то время как более высокий процент иттрия компенсирует более высокую молекулярную массу сплава из-за замещения никеля по сравнению с железом.

Параметризованная выше удельная проводимость сплава гарантирует эффект защиты Фарадея от электромагнитного поля.

Однако продолжительное использование персонального устройства 1 с течением времени все же приводит к потере его намагниченности, что снижает эффективность поглощения электромагнитных волн.

Для восстановления корректной работы персональное устройство имеет область электрического контакта вблизи поглощающего листа 2, которая обеспечивает возможность его электрического соединения с зарядным устройством.

В качестве примера сообщается, что среднее воздействие плотности потока энергии экрана мобильного телефона обычно составляет менее 10 мВт/м² в эффективном значении.

Коэрцитивная сила 40 А/м гарантирует корректную работу персонального устройства 1 в течение времени более 2 часов, то есть времени, которое более чем в два раза превышает время, определенное в качестве эталона для определения активных пользователей мобильного телефона.

Зарядное устройство содержит перезаряжаемую батарею, предпочтительно батарею с высокими характеристиками (10000 мАч), и соответствующий трансформатор, включенный последовательно с батареей.

Подзарядка свойств электромагнитного экранирования персонального устройства может предпочтительно выполняться параллельно с подзарядкой батареи электронного устройства «Е».

Чтобы гарантировать поддержание хорошей видимости нижележащего экрана и там, где это предусмотрено, правильную работу его сенсорных функций, поглощающий лист 2 имеет толщину от 0,2 мм до 0,3 мм.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления поглощающий лист 2 представляет собой перфорированный лист 2b, и, предпочтительно, металлический материал содержит алюминий.

В частности, перфорированный лист 2b имеет множество по существу круглых отверстий 3, размеры и расположение которых на перфорированном листе 2b может быть определено в зависимости от конкретной области применения, в которой предварительно сконфигурировано использование персонального устройства 1.

Фактически, в этом случае эффективность персонального устройства 1 по блокированию излучения на определенных частотах будет зависеть от геометрии отверстий 3, выполненных в перфорированном листе 2b, которые, следовательно, должны иметь соответствующий размер.

Более подробно, радиус «г» каждого отверстия 3 определяется по формуле:

r=c/(20*v),

где параметр с представляет собой скорость света (равную примерно 3*10⁸ м/с), а параметр v представляет собой значение частоты, большее или равное номинальной рабочей частоте электронного устройства.

Другими словами, выбирается значение v, превышающее значение самой высокой частоты, на которой электронное устройство «Е» может осуществлять прием и передачу.

Таким же образом вычисляется относительное расстояние «t» между соответствующими центрами смежных отверстий 3 по формуле:

t=3*r.

В частном случае, когда персональное устройство 1 сконфигурировано для использования с мобильным телефоном, эталонный параметр для определения значения параметра v берется из центральной частоты рабочего диапазона частот телефона.

Следовательно, в частном случае, когда рассматривается телефон, работающий со стандартом 4G, можно выбрать значение v=2,35 ГГц, большее, чем центральная частота стандарта 4G, которая составляет до 2600 МГц, и с использованием приведенных выше формул можно определить для отверстий 3 значение диаметра, равное 1,33 мм, и относительное расстояние центров смежных отверстий 3, равное 2 мм.

Чтобы гарантировать поддержание хорошей видимости нижележащего экрана и там, где это предусмотрено, корректную работу его сенсорных функций, поглощающий лист 2 имеет толщину от 0,15 мм до 0,25 мм, предпочтительно равную 0,17 мм.

Чтобы гарантировать устойчивость к любым ударам и царапинам, персональное устройство 1 содержит защитное покрытие 4, нанесенное по меньшей мере на одну сторону поглощающего листа 2, в частности, по меньшей мере на сторону, обращенную к пользователю во время использования электронного устройства «Е».

Отсюда следует, что поглощающий лист 2 после наложения на персональное устройство 1 находится между экраном электронного устройства «Е» (следовательно, между любой поверхностью из закаленного стекла, которая обычно предназначена для защиты такого экрана) и защитным покрытием 4.

Такое защитное покрытие 4 также может быть нанесено на каждую сторону поглощающего листа 2, таким образом реализуя структуру, которая содержит поглощающий лист 2 внутри себя.

В соответствии с возможным вариантом осуществления такое защитное покрытие 4 содержит по меньшей мере один лист из закаленного стекла.

В частности, лист из закаленного стекла имеет толщину от 0,1 мм до 0,2 мм.

В качестве альтернативы, по меньшей мере одно защитное покрытие 4 может быть выполнено посредством защитного листа, выполненного из металлического стеклянного материала, предпочтительно содержащего палладий.

Такой защитный лист позволяет улучшить сопротивление и прочность устройства, а также увеличить электромагнитную изоляцию благодаря диамагнитным свойствам сплавов палладия.

В частности, защитный лист изготовлен из металлического стеклянного материала в соответствии со следующей параметрической формулой:

Pd_40+aCU_bNi_40-a-b,Si_cP_20-c,

где указанные параметры могут принимать следующие значения:

- а составляет от 0 до 2,5 в атомных процентах;

- b равно 0 или 30 в атомных процентах;

- с составляет от 0 до 4 в атомных процентах;

- по меньшей мере один из b и с равен 0.

В частности, последнее указанное параметрическое условие гарантирует, что сплав, используемый для изготовления защитного листа, представляет собой четырехкомпонентный сплав.

В соответствии с возможным альтернативным вариантом осуществления защитный лист выполнен из металлического сплава, в котором вместо палладия используется цирконий.

В соответствии с конкретным аспектом настоящего изобретения защитный лист и поглощающий лист 2 выполнены как одно целое.

Это означает, что можно реализовать поглощающий лист 2 в соответствии с уже изложенными вариантами осуществления и защитить его посредством наложения защитного металлического стеклянного листа, содержащего палладий или цирконий, или непосредственно реализовать поглощающий лист 2, который совпадает в этом случае с защитным листом, из металлического стеклянного сплава, содержащего палладий или цирконий, т.е. в соответствии с параметрической формулой, представленной выше.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления защитное покрытие содержит покрытие, выполненное из остеклованной эмали, которая предпочтительно позволяет защитить пользователя от любого электрического разряда.

Преимущественно, настоящее изобретение достигает предложенных целей, устраняя недостатки предшествующего уровня техники, обеспечивая пользователя персональным экранирующим устройством, которое гарантирует корректную работу в оптимальных условиях электронного устройства «Е», с которым оно применяется, в то же время позволяя существенно снизить воздействие потенциально опасного излучения на пользователя.

Кроме того, устройство согласно настоящему изобретению позволяет защитить пользователя от воздействия зоны индукции, создаваемой излучением ближнего поля электронного устройства, тем самым уменьшая возникновение рака, в частности, в области туловища и головы.

1. Персональное экранирующее устройство, выполненное с возможностью применения с сенсорным экраном электронного устройства (Е), ориентированного при использовании на пользователя, причем указанное персональное устройство содержит непрерывный лист (2), по меньшей мере частично выполненный из металлического стеклянного материала и выполненный с возможностью поглощения электромагнитных волн, испускаемых электронным устройством (Е) в направлении пользователя, причем указанный металлический стеклянный материал содержит металлический сплав бора, иттрия и по меньшей мере одного металлического элемента, выбранного из железа, никеля, палладия и циркония, причем процентное содержание по весу бора составляет от 18 до 27%, а процентное содержание по весу иттрия составляет от 3 до 10%.

2. Устройство по п. 1, в котором непрерывный лист выполнен в соответствии со следующей параметрической формулой:

Y_3+aFe_79-a-b-cNi_bB_18+c,

где а составляет от 0 до 3 ат.%;

b равно 0 или 67 ат.%;

с составляет от 0 до 9 ат.%.

3. Устройство по п. 1 или 2, имеющее область электрического контакта вблизи поглощающего листа (2), выполненную с возможностью соединения с зарядным устройством для восстановления свойств электромагнитного экранирования персонального экранирующего устройства.

4. Устройство по одному из предшествующих пунктов, в котором указанный поглощающий лист (2) выполнен из металлического материала, имеющего толщину от 0,2 до 0,3 мм.

5. Устройство по одному из предшествующих пунктов, содержащее защитное покрытие (4), нанесенное по меньшей мере на одну сторону указанного поглощающего листа (2).

6. Устройство по п. 5, в котором защитное покрытие (4) нанесено на каждую сторону поглощающего листа (2).

7. Устройство по п. 5 или 6, в котором указанное защитное покрытие (4) содержит по меньшей мере один лист закаленного стекла.

8. Устройство по п. 7, в котором по меньшей мере один лист закаленного стекла имеет толщину от 0,1 до 0,2 мм.

9. Устройство по п. 5, в котором указанное защитное покрытие (4) содержит по меньшей мере один защитный лист, выполненный из металлического стеклянного материала, причем указанный металлический стеклянный материал содержит:

Pd_40+aCu_bNi_40-a-b, Si_cP_20-c,

где а составляет от 0 до 2,5 ат.%;

b равно 0 или 30 ат.%;

с составляет от 0 до 4 ат.%;

по меньшей мере один из b и с равен 0.

10. Устройство по п. 5, в котором указанное защитное покрытие (4) содержит по меньшей мере один слой стекловидной эмали, нанесенный по меньшей мере на одну сторону листа металлического материала.

11. Устройство по одному из предшествующих пунктов, причем устройство имеет общую толщину менее 0,5 мм.