Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäss Patentanspruch 5.
Transponder und Abtastsysteme sind in der Technik gut bekannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 5 250 944 ein System zum Empfangen eines Signals von einem passiven Transponder, das eine Sonde zum Übertragen eines Erregersignals, das eine erste Frequenz hat, und Empfangen eines Signals vom Transponder, das eine zweite Frequenz hat, enthält. Die Sonde enthält eine Antenne, die eine Erregerspule zum Übertragen des Erregersignals enthält. Die Erregerspule enthält eine zweite Spule, und die primäre Spule ist über die zweite Spule gewickelt. Die zweite Spule ist zum Mitschwingen bei der ersten Frequenz abgestimmt. Ein Empfänger ist vorgesehen, um die primäre Spule bei der ersten Frequenz zu betreiben.
Dieses System war befriedigend, leidet jedoch an dem Mangel, dass es nicht in der Lage ist, Signale von einem passiven Transponder, der innerhalb eines teilweise abgeschirmten Gehäuses angeordnet ist, wie einer Stahlkanüle, die beim Markieren von Tieren verwendet wird, genau zu senden und zu empfangen.
Passive Transponder werden weit verbreitet zum Identifizieren von Tieren, entweder als Teil einer Viehherde, Haustieren oder zur Verwendung bei Laborexperimenten, verwendet. Eine geeignete Weise zum Anbringen des passiven Transponders ist es, den Transponder unter Verwendung einer Kanüle in das Tier, unter die Haut zu injizieren. Um eine Infektion des Tiers zu vermeiden, werden die Kanüle und der Transponder sterilisiert und als ein sterilisiertes Paket zu dem Anwender gesandt, wobei der Transponder in einer injektionsbereiten Stellung innerhalb der Kanüle untergebracht ist. Die Kanüle muss. wegen dem Kontakt mit dem Tiergewebe aus FDA-zugelassenen Materialien, wie rostfreiem Stahl, bestehen. Rostfreier Stahl wirkt als eine Abschirmung für die magnetischen Wellen, die zum Programmieren von passiven Transpondern verwendet werden.
Folglich kann der Transponder nicht genau programmiert oder gelesen werden, während er in der Kanüle ist. Daher sind die Erregerantennen des Standes der Technik nur in der Lage, den Transponder entweder bevor der Transponder in der Kanüle platziert ist oder nachdem der Transponder von der Kanüle in das Wirtstier ausgegeben wurde zu programmieren. Folglich kann der Transponder nicht vor dem Einsetzen innerhalb des Tiers programmiert und geprüft werden. Folglich kann der Anwender, der Transponder in eine grosse Anzahl von Tieren implantiert, vor dem Einsetzen nicht jeden der Transponder schnell programmieren, sondern der Anwender muss den Transponder in das Tier einführen, dann den Transponder programmieren und den Transponder als eine Überprüfung zur richtigen Programmierung abtasten oder scannen.
Dies ist ein zeitaufwändiger Vorgang, der keine abschliessende Qualitätskontrolle unmittelbar vor dem Einsetzen bereitstellt.
Daher wird durch die gegenwärtige Erfindung ein wirksames System angestrebt und geschaffen, das in der Lage ist, ein Signal zum Programmieren eines Transponders zu übertragen und ein Signal zum Lesen des programmierten Transponders zu empfangen, während der Transponder innerhalb einer teilweise abgeschirmten Umgebung ist.
Entsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes System zur Übertragung und zum Empfang von Signalen zu und von einem passiven Transponder zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Antenne bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Transponder zu programmieren, der innerhalb einer teilweise abgeschirmten Umgebung ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Empfangsantenne zu schaffen, die in der Lage ist, ein Signal zu empfangen, das von einem Transponder in einer teilweise abgeschirmten Umgebung übertragen wurde.
Diese Ziele werden durch jede der in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Vorrichtungen sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 6 erreicht.
Allgemein ausgedrückt, enthält eine Antennen-Baugruppe gemäss der gegenwärtigen Erfindung eine nichtmetallische Spindel, die einen darin ausgebildeten Schlitz hat. Eine Erregerantennen-Baugruppe ist koaxial mit dem Schlitz um die Spindel gewickelt. Der Schlitz ist so dimensioniert, dass er ein Kanüle darin aufnimmt und die Kanüle derart positioniert, dass ein innerhalb der Kanüle positionierter Transponder so angeordnet ist, dass EMF-Kräfte, die von der Antennen-Baugruppe erzeugt werden, koaxial mit der Spule der Erreger-Baugruppe und der Spule sind, die innerhalb des Transponders enthalten ist.
Die Erreger Baugruppe ist aus zwei Spulen gebildet, nämlich einer Primärspule und einer Sekundärspule. Die Sekundärspule ist auf die Erregungsfrequenz der Primärspule abgestimmt und hat bei der Erregungsfrequenz der Primärspule eine natürliche Resonanz. Folglich braucht die Primärspule nur durch einen Bruchteil einer Betriebszyklusimpulswelle betrieben werden, was die Resonanz innerhalb der Sekundärspule zulässt, um für den verbleibenden Teil des Zyklus vollständig mitzuschwingen, was ein Vollzyklus-Erregersignal bereitstellt. Eine Empfangsspule ist an der Spindel montiert und an einem Nullpunkt relativ zum Feld angeordnet, das von der Erregerantennen-Baugruppe erzeugt wird, um Signale zu empfangen, die von dem Transponder erzeugt werden.
Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausführungen.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sind teilweise offensichtlich und teilweise insbesondere anhand der Beschreibung erkennbar.
Die Erfindung enthält demgemäss die Merkmale der Konstruktion, Kombination und Anordnung von Teilen, die in Konstruktionen beispielhaft veranschaulicht werden, die nachfolgend angegeben sind, und der Umfang der Erfindung ist in den Ansprüchen angegeben.
Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung Bezug genommen, in der:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Antennen-Baugruppe ist, die gemäss der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, und
Fig. 2 eine die Antennenspulen gestrichelt zeigende Draufsicht der Antennen-Baugruppe von Fig. 1 ist.
Es wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine Antennen-Baugruppe vorgesehen ist, die allgemein als 10 bezeichnet ist. Eine PC-Platte 12 hält eine Spindel 14. Die Spindel 14 ist mit einem Schlitz 16 darin ausgebildet. Die Spindel 14 ist mit einer Taille 18 ausgebildet, die zwischen einem Flansch 20 und einer Basis 22 angeordnet ist.
Eine Erregerspulen-Baugruppe, die allgemein als 24 bezeichnet ist, ist an der Spindel 14 um die Taille 18 angeordnet. Die Erregerspulen-Baugruppe 24 enthält eine Erreger-Sekundärspule 26 und eine Erreger-Primärspule 28. Die Sekundärspule 26 ist mit einem einzelnen Draht gebildet, der um die Taille 18 gewickelt ist, um eine Spule koaxial und zentriert mit dem Schlitz 16 zu bilden. Der Draht der Erreger-Sekundärspule 26 ist durch die PC-Platte 12 an einen PC-Platten-Verbinder 30 zur Erreger-Steuerschaltung gekoppelt, die in der Technik aus dem US-Patent Nr. 5 520 944 bekannt und durch die Bezugnahme aufgenommen ist, als wenn sie hierin vollständig angegeben wäre. Die Sekundärspule 26 kann mit einer Elektrikbandschicht bedeckt sein, um die Sekundärspule 26 an ihrer Stelle zu halten.
Die Primärspule 28 ist um die Sekundärspule 26 gewickelt, sodass sie koaxial mit der Sekundärspule 26 ist. Die Erreger-Primärspule 28 hat wesentlich weniger Windungen als die Erreger-Sekundärspule 26, was einen zweistufigen aufsteigenden Induktor bildet.
Bei einer exemplarischen Ausführung ist das Windungsverhältnis der Primärspule 28 zur Sekundärspule 26 ungefähr 1 zu 17. Die Primärspule 28 und die Sekundärspule 26 sind aus Litzendraht gebildet. Die Erreger-Sekundärspule 26 ist abgestimmt, um bei derselben Frequenz mitzuschwingen, die von der Erreger-Primärspule 28 ausgegeben wird. Dies führt zu einer induktiven Kopplung einer Übertragungsantenne mit einem sehr hohen Q. Durch enges Abstimmen der Resonanzfrequenz der Erreger-Sekundärspule 26 auf die Ausgabefrequenz der Erreger-Primärspule 28, wird die Erreger-Sekundärspule 26 eng abgestimmt, die als eine Erregerspule mit hohem Q arbeitet. Dies führt zu einem Energie sparenden, höchst wirksamen Magnetfeldtransmitter.
Folglich hat die Erreger-Sekundärspule 26 eine natürliche Resonanz, nämlich die Erregersignalfrequenz, die von der Erregerspulen-Baugruppe 24 ausgegeben werden soll. Die Primärspule 28 braucht nur mit einem Bruchteil einer Betriebszyklusimpulswelle bei der Erregerfrequenz betrieben werden, was es der Resonanz mit der Sekundärspule 26 gestattet, für den Rest des Zyklus frei mitzuschwingen, was ein Vollzyklus-Erregersignal bereitstellt. Die Erregerspulen-Baugruppe 24 gibt eine magnetische Energie in einer Richtung aus, die durch eine Schleife A gezeigt ist, von der ein Teil durch den Schlitz 16 im Wesentlichen parallel zum Schlitz 16 hindurchgeht.
Eine Kerbe 34 ist innerhalb der Basis 22 der Spindel 14 ausgebildet. Eine Empfangsspule 34 ist innerhalb des Schlitzes 32 an einer Nullstelle des elektromagnetischen Feldes angeordnet, das von der Erregerspulen-Baugruppe 24 erzeugt wird. Die Empfangsspule ist in derselben Richtung wie die Erregerspule gewickelt. Folglich stört das Erregersignal, das von der Erregerspulen-Baugruppe 24 erzeugt wird, den Empfang von Signalen durch die Empfängerspule 34 nicht. Die Empfängerspule 34 ist um einen Ferritstab gewickelt, wie es in der Technik bekannt ist.
Eine Nadel-Baugruppe, die allgemein als 40 bezeichnet ist, enthält eine Kanüle (Nadel) 42, die eine Auslassöffnung 43 und eine Einlassöffnung (nicht gezeigt) hat. Ein Kunststoffstopper 45 ist um die Einlassöffnung der Nadel 42 geformt. Ein Transponder 44 ist innerhalb der Kanüle 42 durch eine Druckpassung oder eine Passung unter Spannung angeordnet. Der Transponder 44 enthält einen IC-Chip 48 und eine Transponder-Antennenspule 46, wie in der Technik bekannt ist. Eine Kappe 50 ist am Ausgangsende 43 der Kanüle 42 angeordnet. Die Kappe 50 ist dimensioniert, um eine Druckpassung oder eine Passung unter Spannung mit dem Schlitz 16 zu bilden, sodass der Schlitz 16 die Nadel-Baugruppe 40 festhält, wenn sie innerhalb der Spindel 14 angeordnet ist.
Wenn die Nadel-Baugruppe 40 innerhalb des Schlitzes 16 angeordnet ist, ist die elektromagnetische Energie, die von der Erregerspulen-Baugruppe 24 erzeugt wird, sowohl zur Transponderspule 46 als auch zur Erregerspulen-Baugruppe 24 koaxial. Die Erregerspulen-Baugruppe wird mit der Metallnadel in der Mitte der Erregerspulen-Baugruppe 24 abgestimmt. Der Transponder ist innerhalb der Kanüle 42 angeordnet, die durch die Kunststoffkappe 50 und in einer Druckpassung mit dem Schlitz 16 an ihrer Stelle gehalten wird. Wenn die Erregerspulen-Baugruppe 24 betrieben oder aktiviert wird, geht die magnetische Energie durch die Mitte des Induktors und durch die Mitte der \ffnung 43 der Nadelbaugruppe 40, wodurch die Spule 46 des Transponders 44 betrieben oder aktiviert wird.
Durch Schaffen von EMS-Linien koaxial zu sowohl der Transponderspule als auch den Erregerspulen, ist es möglich, einen Transponder bei der Abschirmung einer Kanüle zu programmieren.
Zusammenfassend wird durch die Erfindung in einer Ausführung eine Antenne (10) zum Programmieren eines Transponders (44) in einem teilweise abgeschirmten Gehäuse mit einer Nichtmetall-Spindel (14) geschaffen, die einen Schlitz (16) darin hat. Der Schlitz (16) ist ausgelegt, um das abgeschirmte Gehäuse aufzunehmen, das den Transponder (44) enthält. Eine Erregerspulen-Baugruppe (24) ist um die Spindel (14) gewickelt, sodass die Spindel (14) den Transponder (44) relativ zur Erregerspulen-Baugruppe (24) so positioniert, dass die Spule (46) der Transponderantenne koaxial mit der Spule der Programmierantenne ausgerichtet ist.
Es ist somit erkennbar, dass die oben angegebenen Ziele unter denen, die anhand der vorangegangenen Beschreibung verdeutlicht wurden, wirkungsvoll erreicht werden, und, da gewisse Änderungen bei dem obigen Aufbau vorgenommen werden können, ohne vom Charakter und Umfang der Erfindung abzuweichen, ist beabsichtigt, dass alles, was in der obigen Beschreibung enthalten und in der begleitenden Zeichnung gezeigt ist, als illustrativ und nicht in einem beschränkenden Sinn interpretiert werden soll.
Es ist ferner verständlich, dass beabsichtigt ist, dass die folgenden Ansprüche alle allgemeinen und speziellen Merkmale der hierin beschriebenen Erfindung und alle Angaben des Umfangs der Erfindung, der als eine sprachliche Angelegenheit als dazwischen fallend bezeichnet werden könnte, abdecken.