CZ293167B6 - Způsob prostorového magnetického dotazování, zařízení a magnetická značka nebo přívěšek k jeho provádění - Google Patents

Abstract

Při prostorovém magnetickém dotazování na určení polohy magnetického prvku MP nebo vzájemné polohy dvou nebo více MP (102, 122) na magnetické značce nebo přívěsku (100, 120), kde MP mají nelineární magnetické vlastnosti a preferenční osu magnetizace, se na oblast dotazování, kde se nachází MP (102, 122) aplikuje magnetické pole, které se generuje prostředkem (10, 11) umístěným nezávisle na MP (102, 122). Takto v oblasti dotazování vznikne první oblast (12, 13), kde složka magnetického pole v prvním směru je rovna nule a kde složka magnetického pole v tomto prvním směru v oblastech přilehlých k této první oblasti (12, 13) je postačující pro saturaci MP (102, 122) nebo jejich části. První směr je nebo může být souběžný s preferenční osou magnetizace MP (102, 122). Magnetické pole a MP (102, 122) se uvedou do vzájemného pohybu ve směru preferenční osy magnetizace MP (102, 122) tak, že alespoň část MP (102, 122) se postupně magneticky saturuje a pak vstoupí do první oblasti (12, 13). Během vzájemného pohybu detekuje magnetická odezva (8a, 8b) MP (102, 122). Z času, kdy se vyskytne magnetická odezva (8a, 8b), se určí poloha MP (102, 122) nebo vzájemná poloha MP (102, 122). Zařízení pro prostorové magnetické dotazování pro určení polohy MP (102, 122) na magnetické značce nebo přívěsku (100, 120), obsahuje množinu permanentních magnetů (20) umístěných v prstencovém uspořádání okolo otvoru (21). Póly permanentních magnetů (20) jsou umístěny tak, že každý z permanentních magnetů (20) má pól jedné polarity umístěn směrem dovnitř prstencového uspořádání a pól opačné polarity má umístěn vně prstencového uspořádání a uvnitř uvedeného prsten

Description

Způsob prostorového magnetického dotazování, zařízení a magnetická značka nebo přívěsek k jeho provádění

Oblast techniky

Tento vynález se týká prostorového magnetického dotazování a využití magnetických vlastností pro řadu praktických aplikací a používá nový způsob prostorového magnetického dotazování v souvislosti s magnetickými značkami nebo markéry či přívěsky. Speciálně, ale ne výhradně, se tento vynález týká způsobu určování přítomnosti a/nebo určování polohy magnetické značky nebo markéru či přívěsku v dotazovací oblasti, metody identifikace magnetické značky (to jest identifikace dané značky s cílem odlišit ji od ostatních), systému pro praktické provádění této metody, magnetických značek určených k použiti v takovýchto metodách a uchovávání dat v takovýchto značkách a následného vzdáleného zpracování těchto dat.

Je třeba uvést, že pojmy markér nebo značka jsou v textu, který’ následuje, používány zaměnitelně, takováto zařízení mohou být používána v mnoha různých, aplikacích a v závislosti na magnetických vlastnostech zařízení mohou sloužit pro označení pouhé přítomnosti takové značky, a tím i přítomnosti předmětu, který je touto značkou označen, nebo pro identifikaci značky a tím i identifikaci předmětu, který je touto značkou označen, nebo mohou sloužit k určení přesné polohy značky vzhledem k předem určenému souřadnému systému a tím i k určení polohy předmětu, který je touto značkou označen, nebo mohou sloužit k poskytnutí vstupního kódu, například pro vstup do zabezpečených oblastí nebo pro manipulaci s lístky, tzn. ve veřejné dopravní síti nebo mohou obecně sloužit pro odlišení jednoho předmětu nebo souboru předmětů od jiných předmětů.

Dále v následujícím textu stejnosměrné pole a střídavé pole jsou výrazy, užívané pro označení magnetického pole, jehož vlastnosti jsou vázány k elektrickému vodiči, kterým protéká stejnosměrný proud nebo střídavý proud.

Značky, metody a systémy podle předkládaného vy nálezu mají široké pole použití, které byly zmíněny výše. Spadají mezi ně, aniž by tím byl omezen předmět vynálezu: pořizování soupisů zboží, lístky a vstupenky, automatizované nákupní systémy, monitorování postupu prací, bezpečnostní systémy, kontrola vstupu a přístupu, zabezpečení proti zcizení a určování polohy předmětů, zejména obzvláště přesné určování polohy pracovních nástrojů jako jsou například sondy v chirurgii.

Dosavadní stav techniky

V současné době je k dispozici celá řada pasivních označovacích systémů. Nej častěji jsou používány systémy, založené na tištěných znacích, které jsou čteny optickým způsobem, a jsou běžně známy pod názvem čárkové kódy. Označovací prvek v takovémto systému je velmi levný, obvykle vzniklý použitím barvy a papíru. Čtecí zařízení jsou také relativně levná a běžně využívají snímací laserový paprsek. Pro mnohé důležité aplikace je jedinou nevýhodou čárkových kódů nutnost, aby mezi čtecím zařízením a značkou byla záměrná osa.

Pro využití, v nichž je záměrná osa nemožná, byly vyvinuty systémy, ve kterých se nepoužívá optický přenos. Nejoblíbenější jsou systémy, užívající magnetickou indukci, která zabezpečuje spojení mezi značkou a dotazovací elektronikou. Ty obvykle pracují se střídavým magnetickým polem v oblasti frekvencí od 50 kHz do 1 MHz a obvykle používají integrované elektronické obvody (čipy), které provádějí funkce příjmu a vysílání signálů a zabezpečují uchovávání dat a manipulaci s nimi. Aby se předešlo potřebě baterie, napájení čipu se získává usměrněním dotazovacího signálu, získaného z anténní smyčky. Pro zvětšení množství získané energie a pro

- 1 CZ 293167 B6 odlišení nežádoucích signálů a intereferencí je anténní smyčka obvykle doplněna kondenzátorem, zajišťujícím rezonanci na frekvenci nosného kmitočtu dotazovacího signálu. Typický příklad systému tohoto typuje systém T1R1S, vyráběný firmou Texas Instruments Ltd.

Jiné značkové systémy s vícebitovými daty používají běžnou vysokofrekvenční radiovou technologii nebo technologie založené na povrchové akustické vlně a nebo na magnetostrikčních jevech.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob prostorového magnetického dotazování zejména na určení polohy magnetického prvku nebo vzájemné polohy dvou nebo více magnetických prvků na magnetické značce nebo přívěsku, kde magnetický prvek respektive prvky mají nelineární magnetické vlastnosti a preferenční osu magnetizace podle předkládaného \ynálezu. Jeho podstatou je, že na oblast dotazování, kde se nachází magnetický prvek nebo prvky nebo kde se očekává, že se bude nebo budou nacházet, se aplikuje magnetické pole. Toto magnetické pole se generuje prostředkem pro generování magnetického pole umístěným nezávisle na magnetickém prvku nebo prvcích. Tím v této oblasti dotazování vznikne první oblast, kde složka magnetického pole v prvním směru je rovna nule a kde složka magnetického pole v tomto prvním směru v oblastech přilehlých ktéto první oblasti je postačující pro saturaci magnetického prvku nebo prvků nebo jejich části. Tento první směr je nebo může být souběžný s preferenční osou magnetizace magnetického prvku nebo každého z magnetických prvků. Poté se magnetické pole a magnetický prvek nebo magnetické prvky uvedou do vzájemného pohybu ve směru preferenční osy magnetizace magnetického prvku nebo prvků tak, že alespoň část magnetického prvku nebo každého z magnetických prvků se postupně magneticky saturuje a pak vstoupí do první oblasti. Během tohoto vzájemného pohybu se detekuje magnetická odezva magnetického prvku respektive prvků a z času respektive z časů, kdy se vyskytne magnetická odezva nebo každá z magnetických odezev, se určí poloha magnetického prvku nebo vzájemná poloha magnetických prvků.

Výhodné je, když první oblast přiléhá k oblastem, kde je magnetické pole dostatečné pro saturaci magnetického prvku nebo jeho části, tato první oblast leží v rovině a saturační magnetické pole se generuje v sousedství této roviny.

Jednou z možností je, že první oblast je rozmítána v části oblasti dotazování.

V jedno možném provedení se vzájemný pohyb se vytváří průchodem magnetického prvku oblastí dotazování. Vzájemný pohyb lze v jiném provedení vytvářet rozmítáním aplikovaného magnetického pole přes magnetický prvek.

Magnetický prvek může mít podlouhlý tvar a směr nulového magnetického pole během vzájemného pohybu probíhá podél hlavní osy tohoto magnetického prvku.

Magnetický prvek může být tvořen tenkým povlakem nebo fólií a směr nulové složky magnetického pole je během vzájemného pohybu souběžný s osou magnetické citlivosti tohoto tenkého povlaku nebo fólie.

Další možností je, že magnetické pole se vytváří působením dvou magnetických polí opačné polarity na uvedenou oblast. Působení těchto dvou magnetických polí lze dosáhnout použitím jedné nebo více cívek, kterými protéká stejnosměrný proud.

Magnetické pole lze vytvořit použitím jednoho nebo více permanentních magnetů, kdy cívkou nebo cívkami protéká v podstatě konstantní proud. V jiném provedení cívkou nebo cívkami

-2CZ 293167 B6 protéká proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu tak. že poloha první oblasti osciluje předem daným způsobem.

Permanentní magnet nebo magnety lze doplnit cívkou nebo cívkami, kterými prochází proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu tak, že poloha první oblasti osciluje předem daným způsobem.

Vzájemný pohyb lze vyvolat aplikací střídavého magnetického pole na magnetické pole. Může se jednat o střídavé magnetické pole o malé amplitudě, které je superponováno na stejnosměrné magnetické pole. Může se jednat o střídavé magnetické pole o malé amplitudě má kmitočet v rozmezí od 10 Hz do 100 kHz.

Další možností realizace tohoto způsobu je, že při detekci magnetické odezvy magnetického prvku se sledují harmonické kmitočty, které jsou z aplikovaného střídavého magnetického pole vytvářeny magnetickým prvkem, když se jeho magnetizační stav mění při průchodu první oblastí.

Magnetický prvek lze připevnit k objektu před vystavením do oblasti dotazování, takže během dotazování na magnetický prvek se určí poloha objektu. Magnetické pole může procházet přes magnetický materiál opakovaně, jako výsledek aplikace vysokofrekvenčního dotazovacího magnetického pole o malé intenzitě na uvedenou oblast.

Objektem může být chirurgický nástroj, chirurgická sonda nebo jehla.

Magnetický materiál může být ve formě tenké fólie, drátu nebo tenkého povlaku.

Magnetické pole lze generovat třemi sadami navzájem kolmo k sobě umístěných zdrojů magnetického pole. Toto magnetické pole se generuje s využitím sekvenčních snímání pole, přičemž pro každé snímání se vypočítává poloha středu výstupu harmonických kmitočtů z magnetického materiálu. Ve výhodném provedení se použije devět po sobě následujících snímání pole, která se provádí podle následující tabulky, ve které jsou zdroje magnetického pole označené jako (a), (b) a (c) a snímání jsou očíslována od 1 do 9, přičemž pořadí snímání není důležité:

Ortogonální zdroj pole	1	2	3	4	5	6	7	8	9
A	ZAP	ZAP	ZAP	VYP	VYP	ZAP	VYP	VYP	ZAP
B	VYP	ZAP	VYP	ZAP	ZAP	ZAP	VYP	ZAP	VYP
C	VYP	VYP	ZAP	VYP	ZAP	VYP	ZAP	ZAP	ZAP

Magnetické pole lze generovat také tak, že tři vzájemně kolmé sady cívek jsou nepřetržitě buzeny tak, že vytvářejí magnetické pole spojitě rotující jedním směrem, které pokrývá zájmový prostor v řízených přebězích předem určené šířky.

Při uvedeném způsobu prostorového magnetického dotazování na určení polohy magnetického prvku se druh zboží před vystavením do oblasti dotazování opatří magnetickým prvkem nebo magnetickými prvky předem určeným způsobem specifickým pro tento druh zboží a další druhy zboží, které sdílejí shodné charakteristiky, například ceny a/nebo povahy zboží, tvořícího druh zboží. Tím lze identifikovat jednotlivé druhy zboží nebo třídy druhů zboží pomocí datových charakteristik tohoto zboží. Výhodné je, když každý magnetický prvek vykazuje vysokou permeabilitu, případně když tento magnetický prvek dále obsahuje druhou vrstvu magnetického materiálu se střední koercivitou, jejímž prostřednictvím lze každý magnetický prvek definovat předmagnetizací této druhé vrstvy.

Způsob prostorového magnetického dotazování lze aplikovat také pro sčítání dat, například cen, ze souboru jednotlivých předmětů, z nichž každý nese magnetickou značku, vhodnou k dotazování výše uvedeným způsobem. Značky nesou data, představující jistou vlastnost, například cenu, předmětu, ke kterému je připojena. V tomto případě se soubor předmětů se pohybuje oblastí dotazování, ve které je soubor podroben prostorovému magnetickému dotazování a signály získané uvedeným způsobem jsou zpracovány na požadovanou sumární hodnotu, odpovídající hodnotám jednotlivých dat.

Zařízení pro prostorové magnetické dotazování pro určení polohy magnetického prvku nebo vzájemné polohy dvou nebo více magnetických prvků na magnetické značce nebo přívěsku obsahuje množinu permanentních magnetů umístěných v prstencovém uspořádání okolo otvoru. Podstatou nového řešení je, že póly permanentních magnetů jsou umístěny tak, že každý z permanentních magnetů má pól jedné polarity umístěn směrem dovnitř prstencového uspořádání a pól opačné polarity má umístěn vně prstencového uspořádání. Uvnitř uvedeného prstencového uspořádání je koaxiálně umístěna cívka, přiléhající k uvedeným permanentním magnetům.

Permanentní magnety jsou s výhodou polymerem vázané feritové magnety.

Zařízení pro dotazování magneticky kódovaného přívěsku sestává ze zdroje signálu o kmitočtu 2f, jehož výstup je spojen jednak s jedním vstupem fázového detektoru a jednak se vstupem děliče frekvence. Tento dělič frekvence je svým výstupem spojen přes první paralelní laděný obvod naladěný na frekvenci 2f, přes laděný obvod naladěný na frekvenci f a přes filtr propouštějící kmitočet 2f a zadržující kmitočet f, s druhým vstupem fázového detektoru. Výstup fázového detektoru je přes dolní propust a analogově-číslicový převodník spojen se vstupem digitálního procesoru, jehož výstup je datovým výstupem zařízení. Cívka je uzpůsobena jednak jako vysílací cívka a jednak jako přijímací cívka.

Magnetická značka nebo přívěsek, vhodné pro způsob prostorového magnetického dotazování sestává ze substrátu nesoucího množinu diskrétních magneticky aktivních oblastí uspořádaných v jedné nebo více lineárních řadách. Magneticky aktivní oblasti jsou tvořeny tenkým povlakem nebo odstředivě litým taveným materiálem s preferenční osou magnetizace, přičemž tato preferenční osa magnetizace je souběžná s lineární řadou nebo s každou z lineárních řad.

Tyto magneticky aktivní oblasti a/nebo mezery mezi těmito magneticky aktivními oblastmi mohou mít různé velikosti.

Preferenční osy magnetizace jsou s výhodou vytvořeny podélným žíháním odstředivě litého taveného materiálu.

Diskrétní magneticky aktivní oblasti lze vytvořit ze souvislé plochy magnetizovatelného materiálu, ze kterého jsou magnetizovány diskrétní oblasti. Tím se vytvoří mezera, respektive mezery mezi magneticky aktivními oblastmi.

Magnetická značka nebo přívěsek může mít v dalším provedení dvě lineární řady diskrétních magneticky aktivních oblastí, které jsou na sebe kolmé.

Magnetická značka nebo přívěsek je s výhodou ve tvaru dlouhého a tenkého pruhu, který má preferenční osu magnetizace ve směru své délky.

Magnetická značka nebo přívěsek může být zhotovena tak, že každá z magneticky aktivních oblastí má v podstatě stejný tvar a velikost. Jinou možností je, že rozestupy mezi magneticky aktivními oblastmi jsou stejné.

-4CZ 293167 B6

Předkládaný vynález se tedy týká prostorového magnetického dotazování, mezi jiným nového typu pasivních značkových datových systémů, používajících malé množství magnetických materiálů o velmi vysoké permeabilitě a užívajících pro dotazování magnetické pole. Jelikož magnetický materiál může být v podobě tenké fólie, drátu nebo tenké vrstvy, může být připevněn přímo k substrátu, například k papíru nebo plastu, ve formě samonosné značky. Alternativně může být magnetický materiál přímo vložen do struktury předmětu, se kterým má být značka spojena. Značka tedy může být vytvořena in šitu spolu s předmětem, který ji nese aplikací magnetického materiálu na povrch předmětu a nebo vložením magnetického materiálu do těla předmětu.

Vynález využívá magnetické pole, které obsahuje magnetickou nulu, což je výraz, používaný zde pro bod, přímku, rovinu nebo objem v prostoru, v nichž a nebo uvnitř nichž je složka magnetického pole v daném směru rovna nule. Objem prostoru, ve kterém je tato podmínka splněna, může byl velmi malý, a to dává možnost využít tento fakt v některých provedeních vynálezu pro přesné určení polohy. Typicky se magnetická nula rozkládá ve velmi malé lineární oblasti. Je třeba mít na paměti, že jestliže se v některém místě nachází magnetická nula, je možné, a často se tak stává, že složka magnetického pole kolmá k uvedenému směru magnetické nuly je značně velká. V některých provedeních vynálezu je žádoucí, aby byla užita velká kolmá složka magnetického pole.

Jedním ze způsobů vytvoření magnetické nuly je použití zdrojů magnetického pole, pracujících proti sobě. Zdroje magnetického pole mohou být smyčky elektrického vodiče, kterými prochází elektrický proud nebo permanentní magnety, což je velmi vhodné pro malé systémy, nebo kombinace cívky či cívek a permanentního magnetu nebo magnetů. Je také možné využít magnetické nuly, která se nachází v jistých směrech při použití jednotlivé cívky nebo permanentního magnetu.

V aplikacích velkého rozsahu je zdrojem magnetického pole výhodně cívka, kterou prochází stejnosměrný proud.

Vynález také využívá vzájemný pohyb mezi magnetickou značkou a použitým magnetickým polem za účelem dosažení průchodu magnetické nuly přes značku. Toho je možné docílit tím, že značka se pohybuje v použitém magnetickém poli a nebo je značka držena v pevné poloze, zatímco se magnetické pole, které přes ní přechází, mění. Obecně vynález využívá rozdíl mezi magnetickým chováním značky v nulovém magnetickém poli (v magnetické nule) a ve vysokém, obecně nasyceném, magnetickém poli.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude nyní ilustrován s odvoláním na přiložené obrázky, ve kterých představuje obr. 1 základní prvky čtecího systému podle předkládaného vynálezu, obr. 2 schéma obvodu, ilustrující jeden způsob generování požadovaného tvaru magnetického pole při uspořádání podle obr. 1, obr. 3a, b závislost magnetické odezvy značky na její poloze ve čtecím systému podle obr. 1, obr. 4 kde se objeví magnetická nula při použití permanentního magnetu, obr. 5 provedení vynálezu, které používá cívky a permanentní magnet pro vytvoření požadovaného tvaru magnetického pole,

-5CZ 293167 B6 obr. 6 provedení vynálezu, které používá pár permanentních magnetů pro vytvoření pole požadovaného tvaru, obr. 7 provedení vynálezu, které používá více magnetů, umístěných v prstencovém poli s cívkou, které vytváří požadovaný tvar magnetického pole, obr. 8 schéma obvodu, ilustrující jeden způsob provedení značkového dotazovacího systému podle vynálezu, obr. 9a-d způsob volby značky podle předkládaného vynálezu a obr. 10 provedení vynálezu, použité při provádění chirurgické operace.

Příklady provedení vynálezu

Dříve než budou popsána další provedení vynálezu, bude užitečné vysvětlit některé základní předměty vynálezu s odvoláním, pokud je to vhodné, na relativně jednoduchá provedení.

Klíčovou stránkou vynálezu je forma magnetického pole, vytvořeného v dotazovací oblasti. Jak se stane zřejmým později, toto pole dovoluje dotazování ve velmi malých prostorových oblastech. Prostředky pro vytváření tohoto magnetického pole budou v dalším nazývány dotazovací zařízení. V jednom jednoduchém provedení dotazovací zařízení sestává z dvojice navzájem blízko umístěných a shodných cívek, umístěných tak, že mají shodné osy. Cívky jsou spojeny tak, že směry, jimiž prochází proud jsou opačné a prochází jimi stejnosměrný proud. To způsobuje, že podél os cívek vznikají opačná magnetická pole, takže poloha nulového magnetického pole - magnetické nuly - je podél osy cívek v polovině vzdálenosti mezi nimi. Velikost proudu, procházejícího cívkami je taková, že silně nasycuje malý vzorek magnetického materiálu o vysoké permeabilitě, který je umístěn ve středu některé ze dvou cívek. Cívkami se také nechá procházet v opačných směrech střídavý proud o daleko nižší amplitudě, takže se střídavá pole, která jsou tímto proudem vyvolávána ve středu vzdálenosti mezi cívkami sčítají. Toho lze snadno dosáhnout tak, že se ke spojení obou cívek připojí vhodný zdroj proudu. Frekvence střídavého proudu může typicky být kolem 2 kHz, ale její hodnota není kritická, vhodné frekvence leží ve velmi širokém rozmezí. Tento střídavý proud vytváří dotazovací pole, které interaguje s magnetickou značkou, čímž vyvolává zjistitelnou odezvu. Dalším účinkem tohoto střídavého proudu je, že způsobuje oscilace polohy nulového pole - magnetické nuly - okolo střední polohy ve směru os cívek o malou vzdálenost (jedná se spíše o rozmítání nebo oscilace než o výchylky o významnou vzdálenost).

Navíc je možno k napájení cívek použít dalšího střídavého proudu o nízké frekvenci tak, aby se vytvořilo snímací pole o nízké frekvenci, které může být nulové. Frekvence snímacího pole (pokud je přítomno) by měla být dostatečně nízká, aby dovolila mnoho cyklů dotazování o relativně vysoké frekvenci v době, kdy oblast magnetické nuly prochází přes značku. Typicky je poměr frekvencí dotazovacího pole (ω₅) a frekvence snímacího pole (o)_b) řádu 100:1, ačkoliv je třeba uvést, že tento poměr se může měnit ve velmi širokém rozmezí, aniž by to negativně ovlivňovalo chování zařízení podle vynálezu.

Jestliže značka, obsahující kus magnetického materiálu o vysoké permeabilitě, prochází podél osy cívek oblastí, ve které dochází k oscilaci roviny magnetické nuly, bude zpočátku plně nasycena stejnosměrným magnetickým polem. Následně dojde k jejímu průchodu její smyčkou B-H v okamžiku, kdy prochází oblastí nulového pole. Nakonec přejde opět do nasyceného stavu. Oblast, ve které je magnetický materiál aktivní, to jest prochází magnetickými změnami, bude rozměrově malá a je určena velikostmi stejnosměrného a střídavého pole a fyzikálními vlast

-6CZ 293167 B6 nostmi magnetického materiálu. Tato oblast může mít snadno rozměr menší než 1 mm. Jestliže úroveň střídavého poleje hodně pod úrovní, nutnou pro nasycení magnetického materiálu, bude značka vytvářet harmonické střídavého signálu v okamžiku kdy vchází do oblasti nulového pole dotazovacího pole a vytváří odezvu na měnící se pole. Jak značka protíná úzkou oblast nulového pole, bude značka procházet lineární oblastí své B-H smyčky a bude reagovat pouze zpětným vyzařováním základní dotazovací frekvence. Poté, jak značka opouští oblast nulového pole, ale začne opět vysílat harmonické frekvence dotazovacího pole. Přijímající cívka, která je umístěna tak, aby byla citlivé na pole, vytvářené v oblasti nulového pole, ale nesouvisející přímo s dotazovacími cívkami, bude přijímat pouze tyto signály. Změny těchto signálů v čase, kdy značka prochází podél osy cívky, dává jasnou indikaci průchodu konců magnetického materiálu oblastí nulového pole.

Je třeba si uvědomit, že jelikož je dotazovací oblast velmi úzká, každá jednotlivá část magnetického materiálu může být odlišena od sousedních částí, od nichž ji dělí malá vzdálenost. Je přirozené, že magnetický materiál bude volen tak, aby vyhovoval zvolenému použití magnetické značky. Vhodné magnetické materiály jsou komerčně dostupné, jak již bylo uvedeno výše.

Jestliže značka obsahuje větší počet oblastí nebo kusů magnetického materiálu umístěného podél osy značky, je zřejmé, že jak každá z těchto oblastí nebo kusů magnetického materiálu prochází oblastí nulového pole, je možné určit její přítomnost a polohu jejích konců. Pak je již jednoduché využít informaci o délkách a vzájemných vzdálenostech jednotlivých oblastí nebo kusů magnetického materiálu pro vytvoření jednoznačné kódové posloupnosti. Jsou možná různá kódovací schémata, přičemž jedním z účinných provedení je použít analog kódovacího schématu používaného v optických čárkových kódech, kde data jsou reprezentována pomocí odstupů a šířek čar v kódu.

Dosud popsaný systém dovoluje snímání značky s jednou osou (například drátu nebo tenkého pruhu anizotropního materiálu, který má magnetickou osu podél své délky) v okamžiku, kdy se fyzicky pohybuje soustavou cívek. Je třeba si uvědomit, že vzájemný pohyb mezi značkou a dotazovacím polem může být dosažen buď pomocí stacionárního pole a pohybující se značky, nebo opačným uspořádáním. Jestliže je to vyžadováno, zařízení může být vytvořeno jako samosnímací a tedy schopné provádět dotazování nepohyblivé značky, například pomocí modulace stejnosměrného proudu ve dvou dotazovacích cívkách tak, aby oblast nulového pole přecházela přes vhodnou část osy obou cívek. Rozkmit této oscilace musí být alespoň tak velký, jako je maximální délka značky a měl by výhodně být značně větší, aby se vyloučila potřeba pro přesné umístění značky v dotazovací oblasti.

Použitím dalších cívek, umístěných na dvou osách, kolmých k ose cívek, je možno provádět čtení značek v náhodné poloze pomocí sekvenčního snímání polem. Toto uspořádání je daleko složitější, neboť musí současně zpracovávat signály ze tří rovin, ale zato může vzhledem k vysokému prostorovému rozlišení být schopno číst současně mnoho značek, přítomných ve společné dotazovací oblasti. To představuje velkou výhodu pro aplikace jako je označování běžných položek v nákupních systémech a dovolí například automatický výpočet celkové ceny nákupu v tašce v místě prodeje. Vynález je proto použitelný k označování předmětů cenami a k vytvoření prodejních systémů, které vytvářejí celkovou cenu nákupu spolu nebo bez doprovázejícího zpracování získaných dat.

Velikost jednoduché lineární značky je závislá na délce jednotlivých prvků, jejich vzájemných vzdálenostech a počtu požadovaných bitů. S použitím pruhů z komerčně dostupných materiálů o vysoké permeabilitě jako jsou například fólie ze spin-meit slitin, vyráběných dodavateli jako jsou Vacuumschmelze (Německo) a Allied Signál (USA) lze dosáhnout minimální délky jednotlivých prvků, jež je možno použít, řádově několik milimetrů. Je to proto, že vnější permeabilita bude ovlivněna více tvarovými a rozměrovými faktory než velmi vysokou vnitřní

-7CZ 293167 B6 permeabilitou (běžně 10⁵) a nižší délky mohou mít nedostatečnou permeabilitu, která nedovolí uspokojivou činnost.

Z tohoto důvodu je velmi zajímavé používat velmi tenkých vrstev z magnetických materiálů o vysoké permeabilitě. Za předpokladu, že takovýto materiál je velmi tenký (v ideálním případě tenčí než 1 pm), takovýto materiál může být stříhán do malých dvourozměrných částí (čtverce, kruhy a pod.) s plochou jen 20 mm² nebo méně a přitom si stále zachovává vysokou permeabilitu. To dovolí kratší značky, než je možné vyrobit v případě, že prvky jsou vyrobeny z komerčně dostupných fólií o vysoké permeabilitě. Vhodné materiály ve formě tenkých vrstev jsou komerčně dostupné od firmy IST (Belgie).

Rozšíření tohoto typu programování může být také využito k tomu, aby nedocházelo k vyvolání poplachu v nákupních systémech složenou značkou (neboť takovýto poplach by znamenal falešnou indikaci krádeže a představoval by nepříjemnost pro prodávajícího i kupujícího). Jestliže různé oblasti značky jsou nastaveny na různé úrovně statického pole, budou produkovat signál v různých případech průchodu jednotlivými místy prodejního systému. To zkomplikuje identifikaci značky a předejde vyvolání poplachu. Podle předkládaného vynálezu bude čtecí systém schopen rozlišit časově posunuté signály, způsobené takovýmto magnetickým přizpůsobením.

Dosud bylo kódování značky popsáno na základě fyzikálně oddělených magnetických prvků. Není však nutné, aby jednotlivé prvky byly fyzikálně odděleny, neboť programování dat do značky může být provedeno destrukcí vysoké permeability souvislého magnetického prvku v jeho vybraných oblastech. Toho může být dosaženo například lokálním zahřátím nad rekrystalizační teplotu amorfní slitiny a nebo značkovacím označením nebo jiným zpracováním materiálu. Ještě vý znamnější je možnost izolovat magneticky oblasti souvislého prvku z materiálu o vysoké permeabilitě pomocí magnetického vzoru, uchovaného v připojeném ovlivňujícím prvku vyrobeného z materiálu o střední nebo vysoké koercivitě. Taková složená značka potom může být snadno kódována zápisem magnetického vzoru na ovlivňující prvek využitím vhodné magnetické zápisové hlavy. Je-li to vyžadováno, značka pak také může být vymazána (odgaussováním pomocí střídavého pole) a znovu naprogramována novými daty.

Popsané schéma také může být rozšířeno tak, aby pracovalo se značkami, uchovávajícími data ve dvou dimenzích. To dovoluje daleko kompaktnější značky, jelikož má také daleko vhodnější tvar, má značka vytvořená jako Ν x N matice čtverců z tenkých vrstev daleko větší kódovací potenciál než lineární pole o stejném počtu čtverců. Je to způsobeno tím, že existuje daleko více jednoznačných vzájemných vztahů mezi čtverci, které je možno v dané oblasti vytvořit.

Další provedení

Použití prostorového magnetického snímání pro určování polohy

Kromě možnosti číst data, obsažená ve značkách, nacházejících se v dotazovací oblasti, dává nový způsob podle vynálezu, využívající pohybujících se rovin nulového pole v prostoru, možnost poskytovat přesnou informaci o poloze malých předmětů z magnetického materiálu o vysoké permeabilitě.

Dalším předmětem vynálezu je proto metoda pro určování přesné polohy objektu, sestávající z následujících kroků:

(a) připojení malá částice magnetického materiálu o vysoké permeabilitě k objektu,

-8CZ 293167 B6 (b) vytvoření v oblasti, ve které se uvedený objekt nachází, magnetického pole, sestávajícího ze dvou složek opačného směru, vytvořeného zdroji magnetického pole, které vytvoří nulové pole v oblasti mezi uvedenými zdroji, (c) vytvoření v oblasti, ve které se uvedený objekt nachází, dotazovacího pole a malé amplitudě a vysoké frekvenci, (d) uvedení polohy nulového pole pomalu do oscilace v určeném rozsahu poloh, (e) pozorování magnetické interakce mezi uvedeným magnetickým polem a uvedeným malou částicí magnetického materiálu a (f) vypočítání polohy objektu ze znalosti uvedené magnetické interakce a magnetických parametrů uvedeného magnetického pole a uvedené malé částice magnetického pole. Výhodně je malou částicí magnetického materiálu o vysoké permeabilitě magnetický materiál ve tvaru tenké fólie, drátu nebo tenké vrstvy.

Tento předmět vynálezu je obzvláště zajímavý, jestliže objekt, jehož poloha je zjišťována, je chirurgický nástroj, například sonda nebo jehla. Vynález dovoluje přesné určení polohy například chirurgické sondy v průběhu operace.

Tato technika je ideální pro přesné určení polohy velmi malých značek uvnitř relativně uzavřeného objemu a může odděleně odlišit více značek. Technika také vykazuje nízkou citlivost na vnější kovové objekty.

Magnetický markér nebo značka může být typicky o délce 1 cm (nebo delší, je-li to požadováno) a vyroben z amorfního drátu (nekorozívní, průměr 90 mikronů nebo méně), podobného drátům používaným v EAS značkách nebo (s vhodným zpracováním) kratší délka (např. 1 cm) rozprašováním pokovené jehly s tenkou vrstvou měkkého magnetického materiálu.

Při použití okolo hlavy pacienta je možno dosáhnout s popsanými značkami rozlišení 0,1 mm. Přesnost může také dosáhnout této hodnoty, jestliže jsou provedena vhodná opatření týkající se kalibrace a použití jiných magnetických materiálů, ale pro optimální chování je vhodné použití pevné, ale otevřené konstrukce okolo pacientovy hlavy. Používaná úroveň magnetického pole je nižší, než magnetické pole, vytvářené pomocí běžně užívaných magnetů (například v magnetických příchytkách kuchyňských dvířek a pod.)

Tato technika má obzvláště použití v mozkové chirurgii, kde je požadavek určit polohu sond v třírozměrném prostoru a s vysokou přesností. Je proto možno při použití způsobu podle předkládaného vynálezu, používat na takovýchto sondách nebo jehlách malé magnetické markeiy. V tomto případě je hlavní výhodou, že signál z markéru je třeba určit a zpracovat v čase, přičemž přesnost určení polohy je dána polohou plochy nulového pole a nikoliv poměrem signákšum u zjištěného signálu z markéru. To dovoluje použití velmi malých markérů.

Jednoduchý senzor axiální polohy může být proveden pomocí soustavy cívek podobných, jako tomu bylo u výše popsaného systému pro čtení značek. Systém zahrnuje pár proti sobě pracujících cívek, jimiž prochází stejnosměrný proud a které vytvářejí stejnosměrný gradient magnetického pole, prostředky pro použití relativně stejnoměrného střídavého pole o malé velikosti, které způsobují, že se markér dostává do oblasti magnetického nasycení a opět ji opouští v malé oblasti, ve které je stejnosměrné magnetické pole blízké nule a prostředky pro vytvoření relativně stejnoměrného magnetického pole o proměnné velikosti a polaritě, které způsobuje pohyb roviny nuly stejnosměrného magnetického pole v dotazovaném objemu.

-9CZ 293167 B6

Anizotropní markér - to jest takový, že má význačnou osu magnetizace určuje magnetické pole podél své délky. Takový markér může být získán například použitím dlouhého a tenkého prvku z magnetického materiálu a nebo vhodným zpracováním oblasti magnetického materiálu, který má podstatně větší poměr, například podélným žíháním obecně obdélníkového tvaru z magnetického materiálu typu spin-melt. Vzhledem k použití polohového senzoru s jednou osou existuje 5 stupňů volnosti (x, y, z a dva úhly (rotace markéru okolo jeho osy nemá účinek)). Tři úplné a navzájem ortogonální systémy cívek mohou zachytit dostatek informace prováděním tří snímání stejnosměrného magnetického pole v každém souboru cívek. První snímání se provádí bez použití magnetického pole z ostatních souborů, ve druhém se stejnosměrným polem z dalšího ze souborů a nakonec se stejnosměrným polem z posledního souboru. To dá celkově devět snímání, které mohou být reprezentovány v následující tabulce, ve které zdroje magnetického pole jsou identifikovány jako a, b, c a snímání jsou číslována čísly 1 - 9 (přičemž jejich pořadí není důležité):

Ortogonální zdroj pole	1	2	3	4	5	6	7	8	9
a	ZAP	ZAP	ZAP	VYP	VYP	ZAP	VYP	VYP	ZAP
b	VYP	ZAP	VYP	ZAP	ZAP	ZAP	VYP	ZAP	VYP
c	VYP	VYP	ZAP	VYP	ZAP	VYP	ZAP	ZAP	ZAP

Jediná informace, která je vyžadována v každém snímání je poloha středu harmonického výstupu z markéru během snímání. Těchto devět hodnot stejnosměrného pole může být konvertováno do xyz-theta-fí souřadnic merkeru. Na začátku je možno systém jednoduše použít tak, že markér je umístěn do požadované polohy před tím, než je hlava místěna mezi cívkami a po umístění hlavy mezi cívkami je markérem pohybováno tak dlouho, až jsou dosaženy stejné signály.

Alternativou k sekvenčnímu dotazování, která je výhodná tím, že vyžaduje méně času pro snímání zkoumané oblasti je rotace gradientu magnetického pole spojitě tak, aby byly probrány všechny zkoumané směry. Toho může být dosaženo napájením tří soustav cívek vhodnými spojitými průběhy proudu. Například vhodné snímací pole bude vytvořeno jestliže cívky v rovinách x, y a z jsou napájeny proudy I_x, I_y, I_z danými rovnicemi

I_x = cos co_at (A cos (0_bt - sin <»_bt. sin co_ct) - sin <a_at. cos co_ct

I_y = cos G)_at (A cos ro_bt - sin co_bt. sin o_ct) + cos ro_at. cos o>_ct

I_z = A sin co_bt + cos tt)_bt. sin a>_ct, kde ω₃ = celková frekvence rotace použitého magnetického pole, <o_b = nulová snímací frekvence, ω_ς = dotazovací frekvence,

A = amplitudový poměr a>_b:tt>_c.

Typické (ale neomezující) hodnoty těchto parametrů jsou:

A= 10, frekvenční poměr <a_a:o_b = 1:10 a frekvenční poměr ro_b:ro_c = 1:400.

- 10CZ 293167 B6

Dále budou nyní popsány podle jednotlivých obrázků příklady provedení vynálezu. Na obr. 1 je schematicky znázorněno uspořádání, ve kterém magnetická značka 1 je umístěna v polovině vzdálenosti mezi dvěma cívkami Txl a Tx2. Značka je typu, který je znázorněn na obr. 9a, kde je uvedena pod vztahovým číslem 100 respektive 120 a která bude blíže popsána později, to jest jednoduchá lineární značka, nesoucí množství magnetických prvků, z nichž každý je vyroben z magnetické slitiny o vysoké permeabilitě, například z pásku typu spin melt Vacuumschmelz 6025 o vnitřní permeabilitě kolem 10⁵. Je třeba uvést, že hodnoty, udávané v tomto popisu pro jednotlivé parametry, týkající se prvků, uváděných na obr. 1 jsou podány pouze jako příklad a objasňují jedno provedení vynálezu. Hodnoty těchto parametrů se nevyhnutelně mění v závislosti na celkové velikosti systému a jeho zamýšlené funkci. Magnetické prvky, které vytvářejí diskrétní magneticky aktivní oblasti značky mají rozměry 10 mm x 10 mm x 25 mikronů, vzdálenosti mezi sousedními prvky jsou 1 mm. Dvě cívky jsou od sebe vzdáleny zhruba 20 cm a každá je tvořena 450 závity měděného vodiče o průměru 0,56 mm, navinutého na čtvercovou kostru velikosti typicky 45 x45 cm. Každá cívka má odpor 6 ohmů a induktanci 100 mH. Každou z cívek Txl a Tx2 protéká stejnosměrný proud I, na nějž je superponován slabší střídavý proud i. Typicky je stejnosměrný proud I řádu 3A, zatímco superponovaný střídavý proud i je řádu 50 mA. Střídavý proud i má relativně vysokou frekvenci, typicky okolo 2 kHz.

V systému, který byl právě popsán, vytváří stejnosměrný a střídavý proud v cívkách magnetické pole, jehož tvar je takový, že magnetická nula se nachází ve směru šipky x v bodech, ležících v rovině rovnoběžné se dvěma cívkami a ležící v polovině vzdálenosti mezi nimi. Na obr. 1 jsou souřadnice x a y této středové roviny znázorněny pomocí přímek označených 2 a 3.

Jestliže magnetická značka podle vynálezu projde dvěma cívkami Txl, Tx2 znázorněnými na obr. 1 ve směru šipky x a obecně podél podélné osy určené středy obou cívek, projde také místem inverze polarity magnetického pole ve středové rovině, určené souřadnicovými přímkami 2 a 3. Objevuje se zde změna polarity magnetického pole, protože stejnosměrný proud protéká v jednom směru první cívku Txl a v opačném směru druhou cívku Tx2, jak je znázorněno silně vytaženými šipkami na obr. 1. Ve středové rovině složka magnetického pole, vyvolávaná stejnosměrným proudem v první cívce Txl přesně ruší složku magnetického pole, vyvolávanou stejnosměrným proudem v druhé cívce Tx2.

V okamžiku, kdy magnetická značka přechází středem první cívky Txl, je vystavena magnetickému poli, které je dostatečné k nasycení jejích magneticky aktivních prvků. Jak v průběhu pohybu značky směrem ke středové rovině intenzita pole klesá, je magnetický materiál ovlivněn klesajícím magnetickým polem způsobem, který je určován jeho hysterezní křivkou. V okolí magnetické nuly se změní směr magnetizace magnetického prvku.

Střídavý proud i o relativně vysoké frekvenci, ukázaný na obr. 1, je stejný v obou cívkách Txl a Tx2.

Frekvence střídavého proudu může být v širokém rozmezí, jak již bylo zmíněno výše, přičemž typická pracovní hodnota v uspořádání podle obr. 1 je 2 kHz. Účinkem tohoto střídavého proudu o relativně malé amplitudě je způsobit oscilace polohy středové roviny určené souřadnicovými přímkami 2 a 3 okolo bodu ve středu vzdálenosti obou cívek Txl, Tx2, přičemž rovina osciluje podél podélné osy určené středy obou cívek Txl, Tx2. Jinými slovy, rovina ve které se nalézá magnetická nula osciluje nebo kýve sem a tam v malém prostoru s frekvencí rovnou frekvenci střídavého proudu.

Obr. 2 ukazuje jednoduchý obvod, poskytující proti sobě působící stejnosměrná magnetická pole spolu se střídavými poli. První kondenzátor Cl je zvolen tak, aby vytvářel spolu s cívkami Txl a Tx2 rezonanční obvod s rezonanční frekvencí rovnou frekvenci budicího střídavého proudu, přičemž každá z cívek Txl, Tx2 má odpor 6 ohmů a indukčnost 100 mH. Typická velikost pro

- 11 CZ 293167 B6 první kondenzátor Cl. je 0,1 mF. C2 je druhý kondenzátor zvolený tak, aby se choval jako efektivní zkrat na frekvenci budicího střídavého proudu, typická hodnota pro tuto součástku je mF. Stejnosměrný proud je dodáván z energetického zdroje o typicky 30 V a 3 A. přičemž zdroj střídavého proud typicky dodává střídavý proud o frekvenci 2 kHz a efektivním napětí 2 V.

Obr. 3 znázorňuje, jak se magnetizace jednotlivého magnetického prvku mění s časem v různých polohách uvnitř magnetického pole definovaného cívkami Txl a Tx2 z obr. 1. Pro zjednodušení obrázku je oblast 4 oscilace roviny, obsahující magnetickou nulu představovány silnou oboustrannou šipkou, extremní polohy roviny jsou znázorněny čárkovanými přímkami a udávají tedy krajní roviny 5 a 6 a středová rovina 7 mezi krajními rovinami 5 a 6 je reprezentován čárkovanou přímkou. Na pravé straně obr. 3 je ukázán střídavý proud, který se s časem mění mezi kladnou (H+) a zápornou (H-) hodnotou pole. Pod grafem střídavého poleje pět grafů ukazujících jak se čistá magnetizace magnetického prvku mění s časem v každé z pěti geometrických pozic ukázaných v levé části obrázku jako pozice j_, pozice 2 atd. Krajní roviny 5 a 6 určují okraje oblasti, ve které dochází ke změně polarity magnetického pole. V praxi je vzdálenost mezi krajními rovinami 5 a 6 typicky řádu 1 mm, přičemž pro daný magnetický materiál může tato vzdálenost zvýšena nebo snížena podle požadavku v určitých mezích změnou amplitudy střídavého proudu a/nebo velikosti stejnosměrného pole v cívkách.

V každé době má magnetický prvek svoji lineární magnetickou osu ortogonální ke krajním rovinám 5, 6 a ke středové rovině 7.

V poloze 1 je konec magnetického prvku v krajní rovině 6. Za těchto podmínek na prvek působí po celou dobu kladné magnetické pole a jeho čistá magnetizace je v čase neproměnná. V poloze 2 vedoucí konec prvku dosáhne středové roviny 7. Větší část magnetického materiálu však stále zůstává mimo krajní rovinu 6. V důsledku toho je nulová rovina schopna reagovat pouze s částí magnetického materiálu, což způsobí, že časově proměnná čistá magnetizace má ukázaný tvar, to jest přímá čára, představující část o konstantní kladné hodnotě, následovaná obecně sinusoidovým obloukem, který klesá až k nule a potom opět roste až k původní kladné hodnotě.

V poloze 3 se magnetický materiál nachází v symetrické poloze vzhledem ke středové rovině 7.

V tomto případě se čistá magnetizace jako funkce času jeví jako sinová křivka, jejíž frekvence odpovídá frekvenci použitého střídavého proudu. V poloze 4 na větší část magnetického prvku působí po celou dobu negativní magnetické pole, zatímco jeho menší část je vystavena změně polarity pole. To vede k tomu, že čistá magnetizace závisí na čase, jak je ukázáno. Fakt, že poloha 4 je inverzí polohy 2, se odráží v podobnosti magnetizačních průběhů pro tyto dvě polohy. Jak je možno vidět, průběh pro polohu 4 je zrcadlovým obrazem průběhu pro polohu 2, ale se zakřivenými částmi časově posunutými.

Nakonec v pozici 5 je celá značka v působení negativního pole a žádná část značky není vystavena změně polarity pole. Následkem toho je čistá magnetizace nezávislá na čase a rovná záporné konstantě, tak jak je znázorněno.

Jestliže značka, obsahující takový magnetický prvek prochází podél osy cívek oblastí nulového pole, je zpočátku plně nasycen stejnosměrným magnetickým polem. Potom krátce projde smyčkou B-H své hysterezní křivky v okamžiku, kdy prochází oblastí nulového pole a nakonec se opět magneticky nasytí. Část průchodu, po němž je magnetický materiál aktivní, to jest dochází u něho k magnetickým změnám, je malá a je určena velikostí stejnosměrného pole, rozkmitem střídavého pole a vlastnostmi magnetického materiálu. Odpovídající oblast může být snadno menší než 1 mm. Jestliže je úroveň střídavého pole znatelně pod hodnotou, která je nutná pro dosažení nasycenosti magnetického materiálu značky, budou vstupem značky do oblasti nulového pole (polohy 1 a 2) a odezvou na měnící se pole generovány harmonické použitého střídavého signálu. Jak značka prochází úzkou oblast nulového pole (poloha 3), bude značka procházet lineární částí své B-H smyčky a interagovat s polem pouze zpětným vysíláním základní dotazovací

- 12CZ 293167 B6 frekvence. Poté, v okamžiku, kdy značka opouští oblast nulového pole (polohy 4 a 5), bude opět vysílat harmonické frekvence dotazovacího pole.

Cívka Rx přijímače, umístěná tak, aby byla citlivá na pole, vznikající v oblasti nulového pole, ale která nemá přímou vazbu na dotazovací cívky Tx. bude přijímat pouze tyto signály. Takového uspořádání lze dosáhnout tím, že se použijí oddělené cívky Tx a Rx prostorově uspořádané tak, že mají nízkou vzájemnou vazbu a nebo použitím jediné cívky (která má i funkci Tx i funkci Rx) spolu s vhodným filtrováním v cestách k Tx a k Rx. Změny těchto signálů s časem v okamžiku, kdy značka prochází osou cívek, dává jasnou indikaci průchodu konců magnetického materiálu oblastí nulového pole.

Výsledek interakce mezi magnetickou značkou a magnetickým polem je znázorněn na obr. 3b. Zde je oblast 4 oscilací, ve které osciluje magnetická nula, znázorněna v menším měřítku a očíslované tečky představují polohy středu značky v každé z poloh 1 až 5. Vytváření harmonického signálu magnetickou značkou, znázorněné uvedením amplitudy druhé harmonické užité frekvence, je zjevné v polohách, kdy značka vstupuje do oblasti, definované krajními rovinami 5 a 6, to jest do oblasti kde dochází ke změně polarity magnetického pole. Vzhledem k symetrii systému jediný magnetický prvek generuje dvojici vrcholů 8a a 8b, protože poloha 2 a poloha 4 jsou redundantní.

Na obr. 4 jsou znázorněny siločáry magnetického pole, které vznikají kolem jednoduchého tyčového magnetu. Rovina X-Y, která protíná podélnou osu tyčového magnetu a je kolmá křovině papíru představuje magnetickou nulovou rovinu. Z tohoto důvodu magnetické prvky, které mají citlivou magnetickou osu kolmou k nulové rovině budou zaznamenávat magnetickou nulu, pokud prochází buď ve směru dráhy A-B, nebo dráhy C-D. Následkem toho je možno použít jednoduchý tyčový magnet jako součást dotazovacího systému, který je schopen určovat přítomnost magnetické značky nebo číst informaci, přenášenou takovou značkou.

Vytváření druhé harmonické dotazovací frekvence může představovat základ systému pro detekci značek. Jestliže značka namísto jednoho magnetického prvku obsahuje lineární pole n magnetických prvků, výstup druhé harmonické vytvářený značkou bude sestávat zn dupletů vrcholů z nichž každý je typu, znázorněného na obr. 3b. Jestliže velikost a magnetické vlastnosti magnetických prvků jsou shodné, vrcholy budou mít týž tvar a každý vrchol bude definovat křivku stejné plochy. Rozestupy mezi jednotlivými magnetickými prvky ovlivní vzájemné polohy dupletů na grafu, znázorňujícím závislost amplitudy druhé harmonické na čase. Je nutné vzít v úvahu, že předkládaný vynález není omezen pouze na využití jednoduchých značek, tak jak byly právě popsány. Při použití magnetických prvků o různých velikostech a magnetických vlastnostech a s nestejnoměrnými rozestupy mezi jednotlivými prvky budou vznikat složitější signály, které nicméně jsou charakteristické po konstrukci dané značky. Změnou počtu, magnetických vlastností a poloh posloupnosti magnetických prvků je možno vyrobit velmi velké množství magnetických značek, z nichž každá má jednoznačně dané charakteristiky, které tím pádem vytvoří jednoznačně identifikovatelné signály, jestliže jsou použity v systému podle obr. 1 - 3.

Je nutné podotknout, že je výhodné, že vynález není omezen na pozorování druhé harmonické použité frekvence střídavého signálu. Tato harmonická byla zvolena pouze za účelem ilustrace vynálezu, protože je relativně jednoduché vytvořit vysílací signál (výstup cívky Tx), který neobsahuje druhou harmonickou (nebo ji obsahuje velmi málo), což dovoluje dobré odlišení signálu Tx a odezvy na něj. Dalším důvodem je, že odezva značky obsahuje ve své celkové harmonické energii relativně velký podíl druhé harmonické.

Na obr. 5 je schematicky znázorněno uspořádání zařízení podle vynálezu pro čtení magnetických značek. Čtecí zařízení používá permanentní magnet 10 a cívku 11, umístěnou při jedné straně permanentního magnetu. V tomto provedení magnetická značka, která má být čtena prochází

- 13CZ 293167 B6 cestou C-D skrz cívku 11 nebo cestou A-B nad cívkou. Magnetická značka musí být orientována tak, aby její magnetická osa souhlasila se směrem pohybu značky. Nulová magnetická rovina se na obr. 5 nachází v poloze, označené jako 12.

Na obr. 6 jsou použity dva permanentní magnety, které nemají přiřazeno žádné vztahové číslo, jejichž podélné osy jsou totožné a jejichž souhlasné póly jsou umístěny proti sobě, jak je znázorněno na obrázku. Takové uspořádání vytváří nulovou rovinu 13,. Požadovaný směr pohybu magnetické značky je znázorněn šipkou 14. Opětně musí platit, že magnetická osa značky musí být shodná se směrem pohybu.

Obr. 7 znázorňuje jednoduché provedení zařízení pro čtení značek, které využívá většího množství permanentních magnetů 20 pro vytvoření nulové magnetické roviny. Jak je nakresleno, deset feritových permanentních magnetů 20 vázaných polymerem je umístěno do prstencového pole se souhlasnými póly orientovanými do středu prstence. Společná vysílací/přijímací cívka LI je umístěna do prstence, a to do otvoru 21, permanentních magnetů 20 způsobem vyznačeným na obrázku. Magnetická značka je čtena pokud prochází nulovou rovinou ve středu smyčky magnetů.

Na obr. 8 je znázorněno provedení dotazovacího systému podle vynálezu. Zařízení sestává ze zdroje 30 signálu o kmitočtu 2f, jehož výstup je spojen jednak s jedním vstupem fázového detektoru 50 a jednak se vstupem děliče 40 frekvence, který je svým výstupem spojen přes první paralelní laděný obvod Cl, LI naladěný na frekvenci 2f, přes laděný obvod C2, LI naladěný na frekvenci f a přes filtr C3, 04, LL L3 propouštějící kmitočet 2f a zadržující kmitočet f, s druhým vstupem fázového detektoru 50. Jeho výstup je přes dolní propust 60 a analogově-číslicový převodník 70 spojen se vstupem digitálního procesoru 80, jehož výstup je datovým výstupem zařízení. Cívka Lije uzpůsobena jednak jako vysílací cívka Tx a jednak jako přijímací cívka Rx. Systém je založen na použití jediné cívky LI, která je použita současně jako vysílací cívka Tx, která generuje magnetické pole požadovaného tvaru i jako přijímací cívka Rx. Systém používá pro detekci/identifikaci značky druhou harmonickou v odezvě značky. Složky Cl a C2 obvodu vytvářejí rezonanční obvod, zachycující frekvenci 2f, aby snížili úroveň složky výstupního signálu cívky Tx s touto frekvencí na velmi nízkou úroveň. C2 rezonuje s LI na frekvenci f a komponenty C3, C4. LI a L3 vytvářejí filtr, kterým žádoucí signál vytvořený značkou na frekvenci 2f prochází, zatímco signál na vysílané frekvenci f je zadržován.

Výstup získaný z tohoto obvodu prochází filtrem nízkých frekvencí tvořeným dolní propustí 60 na analogově-číslicový převodník 70 a z něho do zařízení pro zpracování digitálního signálu, které je tvořeno digitálním procesorem 80. Uvedené komponenty, především zařízení pro zpracování signálů, jsou nastaveny tak, jak je třeba pro požadované využití dotazovací jednotky. Povaha zpracování signálů aprostředky, jimiž je jej možno dosáhnout, jsou obvyklé a vyplývají ze stavu techniky a proto zde nejsou podrobně probírány.

Obr. 9 ukazuje základní konstrukci magnetické značky podle vynálezu. Obr. 9a ukazuje značku 100, která sestává z nosného média 101, například papíru nebo plastu, a lineární pole magneticky aktivních oblastí 102, 103, 104. 105 a 106. Každá magneticky aktivní oblast 102, 103, 104, 105 a 106 je vytvořena ze čtverce magnetického materiálu o vysoké permeabilitě (např. Vacuumschmelze 6025) o magnetické ose orientované podél délky značky. Každý čtverec má plochu okolo 10 mm² a je přilepen na substrát 101.

Čtverce, tvořící magneticky aktivní oblasti 101 - 105 mají shodné rozměry a stejné magnetické vlastnosti a jsou od sebe v konstantních rozestupech, takže mezery 110, 111 a 112 jsou stejně velké. Rozestup mezi čtverci, představujícími magneticky aktivní oblasti 105 a 106 je však větší, jako kdyby v poloze, indikované čárkovaně jako 113 chyběl jeden čtverec.

- 14CZ 293167 B6

Magnetická značka 100 se chová jako šestibitová značka, kódovaná 111101, kde nula je chybějící oblast 113.

Funkčně ekvivalentní magnetická značka 120 je vytvořena substrátem 121, nesoucím magnetické prvky 122 - 126 a obsahujícím díru 127. V tomto provedení jsou magnetické prvky představovány pásky nebo dráty z magnetického materiálu o vysoké permeabilitě (např. Vacuumschmelze 6025), které mají typicky délku 5 mm, šířku 1 mm a tloušťku zhruba 15 mikronů.

Obr. 9b znázorňuje alternativní provedení šestibitové laminované magnetické značky 130. Tato magnetická značka opět kóduje 111101, stejně jako značka z obr. 9a. Zde kontinuální vrstva 131 magnetického materiálu o vysoké permeabilitě (ve tvaru drátu, pásku, tenké vrstvy nebo fólie) a substrát 133 mezi sebou uzavírají magnetickou modifikační vrstvu 132. Modifikační vrstva je v předem určených oblastech magnetizována, což ovlivňuje na ní ležící magnetický materiál o vysoké permeabilitě tak, že se vytvoří magneticky aktivní oblasti označené jako 134, 135, 136, 137 a 138. Oblast 139 není aktivní a tím vytváří magnetickou nulu. Jestliže jsou čteny dotazovacím systémem, jako je například systém z obr. 8, generují značky 100, 120 a 130 výstup, který je znázorněn na obr. 9d.

Složitější magnetická značka je znázorněna na obr. 9c. Zde je použita série navzájem paralelních lineárních polí z magneticky aktivního materiálu, které dohromady vytvářejí dvourozměrné pole 4x4 míst, kde magneticky aktivní materiál může být přítomen (což kóduje 1) nebo chybět (kóduje 0).

Obr. 10 znázorňuje obecné uspořádání tří souborů cívek podle vynálezu, použitých v chirurgické aplikaci. Tři soubory cívek jsou navzájem na sebe kolmé a vytvářejí uzavřený prostor, ve kterém může být umístěna hlava 200 pacienta. První soubor cívek sestává z cívek 201a a 201b, druhý soubor cívek sestává z cívek 202a a 202b a třetí soubor cívek sestává z cívek 203a a 203b. Na obrázku jsou dále znázorněny dvě chirurgické sondy 204 a 205, schematicky znázorněné v poloze u pacientovy lebky. Každá sonda nese na svém konci magnetickou značku 206 a 207 například v provedení, které bylo popsáno výše s odvoláním na obr. 9. Jelikož je požadováno pouze aby magnetické prvky značek podávaly informaci o své přítomnosti (a nikoliv aby nesly komplexní data), jsou výhodně použity značky jednoduchého provedení. Pro potřeby této aplikace dostačuje jednoduchý magnetický prvek z magnetického materiálu, umístěný na špičce sondy. Cívky jsou využívány způsobem, který byl popsán výše. Využitím prostředků podle předkládaného vynálezu je možno určit polohu konců sond velmi přesně atak provádět delikátní chirurgické operace s velkou přesností a minimálním nebezpečím poškození zdravé tkáně.

Na základě vše uvedeného lze tedy shrnout, že jedním z předmětů tohoto vynálezu jsou magnetické markéry nebo značky či přívěsky, které nesou množství diskrétních magneticky aktivních oblastí, uspořádaných lineárním způsobem. Diskrétní magneticky aktivní oblasti mohou být neseny na substrátu, například papíru nebo magnetickém materiálu nebo mohou být samonosné. Je také možno magnetické prvky vložit přímo do nebo na předmět, který je obsahuje. To je možné třeba v případě, kdy tyto předměty jsou zboží, například zboží v obchodě, které nesou značky pro účely evidence nebo jestliže předměty jsou lístky nebo bezpečnostní propustky.

Magnetická značka, tak, jak byla definována výše, může být také vytvořena ze souvislého pruhu materiálu o vysoké permeabilitě, ve kterém diskrétní oblasti mají dočasně nebo trvale změněné magnetické vlastnosti. V pruhu materiálu o vysoké permeabilitě mohou být zvolené oblasti zpracovány tak, že jsou změněny jejich magnetické vlastnosti, obecně odstraněním nebo snížením jejich magnetické permeability a nebo může být použit pruh materiálu o vysoké magnetické permeabilitě doprovázený magnetizovatelným pásem umístěným blízko pásu o vysoké permeabilitě, například umístěným na něm a nebo souběžně s ním, ve kterém jsou vybrané oblasti zmagnetizovány. V relativně jednoduchých provedeních má každá magneticky aktivní oblast tytéž magnetické vlastnosti, ve složitějších provedeních může každá magneticky aktivní oblast

- 15CZ 293167 B6 mít jiné magnetické vlastnosti, což dává možnost vytvořit větší množství značek, z nichž každá má jednoznačně určené magnetické vlastnosti a tudíž jednoznačnou magnetickou identitu a podpis v případě, že je zpracovávána vhodným čtecím zařízením.

Jelikož vynález používá vzájemného pohybu mezi magnetickou značkou a použitým magnetickým polem, je využíván vztah mezi časovým rozsahem signálů, vystupujících ze zařízení pro čtení značek a lineárními rozměň magneticky aktivních oblastí značek a mezerami mezi uvedenými magneticky aktivními oblastmi. V tomto smyslu fungují magneticky aktivní oblasti a mezery mezi nimi obdobně jako jednotlivé prvky čárkového kódu, tedy jako černé čáry nebo bílé mezery mezi sousedními čárami. Z toho vyplývá, že tak jako může být pro vytvoření identity magnetické značky využito změn magnetických vlastností aktivních oblastí, může být k témuž účelu využito i mezer, které je oddělují. Je zřejmé, že takto je možno způsobem podle vynálezu vytvořit nezměrné množství značek, z nichž každá má svou vlastní identitu.

I když magnetické značky, tak, jak byly popsány, obsahují lineární soubor magneticky aktivních oblastí, mohou být stejné dobře tvořeny dvěma nebo více lineárními soubory magneticky aktivních oblastí. Ty mohou být umístěny rovnoběžně a nebo kolmo na sebe a nebo v libovolném jiném geometrickém uspořádání. Pro jednoduchost čtení takovýchto magnetických značek je výhodně používáno rovnoběžné a/nebo navzájem kolmé uspořádání.

Vhodné postupy pro výrobu magnetických značek podle vynálezu jsou dobře známy z výroby obvyklých označení, to jest magnetických značek. Vhodné magnetické materiály jsou také dobře známy a široce používány. Jsou to materiály o vysoké magnetické permeabilitě, které mají výhodně relativní magnetickou permeabilitu alespoň 10³. Koercitivní síla magnetického materiálu závisí na předpokládaném využití značky. Magnetický materiál je výhodně ve tvaru dlouhého tenkého pruhu nebo tenké vrstvy, neboť tyto podoby zabraňují vnitřním demagnetizačním jevům. Vhodné materiály pro výrobu pásů jsou běžně komerčně dostupné od výrobců jako jsou Vaccumschmeltze (Německo), Allied Signál Corp. (USA) nebo Unitika (Japonsko). Materiál pro tenké vrstvy, který je v současné době vyráběn ve velkých množstvích firmou IST (Belgie) pro bezpečnostní značky, je také vhodný pro použití v tomto vynálezu.

Stejně tak, jako vynález popisuje magnetické značky, definované výše, přináší také množství užitečných metod pro detekci přítomnosti magnetického značky a/nebo pro identifikaci takovéhoto magnetické značky. I když ve většině případů jsou tyto metody zamýšleny pro použití v souvislosti se značkami podle vynálezu, není to nutná podmínka pro použití těchto metod.

Podle předkládaného vynálezu jsou vytvořeny také metody pro zjišťování nebo dotazování magnetických značek nebo markérů či přívěsků v určené dotazovací oblasti, kde magnetická značka obsahuje materiál o vysoké magnetické permeabilitě, například metody pro čtení dat, umístěných magnetickým způsobem v magnetické značce anebo metody, využívající odpovědi magnetické značky za účelem zjištění její přítomnosti a/nebo určení její polohy v dotazovací oblasti. Dotazovací proces pak zahrnuje krok, ve kterém je značka vystavena postupně působení magnetického pole, které je dostatečné pro nasycení magnetického materiálu o vysoké permeabilitě a magnetické nule, tak, jak byla definována výše.

Výhodně je magnetické pole vytvořeno tak, aby magnetická nula se pohybovala sem a tam v určené oblasti v dotazovacím prostoru. Snímací frekvence, což je frekvence pohybu magnetické nuly, je výhodně relativně nízká, to znamená, že je v rozmezí 1 až 500 Hz. Je výhodné, jestliže tvar pole je volen tak, že uvedená magnetická nula leží v rovině a pole, způsobující nasycení se nachází v blízkosti uvedené roviny.

Jsou rovněž uvedeny metody pro zjišťování přítomnosti a/nebo pro zjišťování polohy magnetického prvku v určené oblasti, přičemž magnetický prvek má předem dané magnetické vlastnosti a metoda sestává z následujících kroků:

- 16 CZ 293167 B6 (1) v dotazovacím prostoru se vytvoří magnetické pole o tvaru, který zahrnuje relativně malou oblast nulového magnetického pole (magnetickou nulu), která sousedí s oblastí, ve které je magnetické pole dostačující pro nasycení magnetických prvků a nebo jejich části (nasycující pole) a uvedená relativně malá oblast sousedí s oblastí, přes kterou přechází a nebo může přecházet magnetický prvek, popřípadě je očekáváno, že bude přecházet;

(2) způsobení vzájemného pohybu mezi uvedeným magnetickým polem a uvedeným magnetickým prvkem tak, aby uvedená magnetická nula přecházela přes alespoň část magnetického prvku určeným způsobem a;

(3) detekování vzniklé magnetické odezvy magnetického prvku během uvedeného vzájemného pohybu.

Dále jsou v předkládaném vynálezu uvedeny metody identifikace magnetických prvků, které mají předem dané magnetické vlastnosti, přičemž metody sestávají z následujících kroků:

(1) vystavení magnetického prvku se vystaví působení prvního magnetického pole, které je dostatečné pro indukování stavu magnetického nasycení v alespoň části magnetického prvku, (2) následně vystavení magnetického prvku vystaví podmínkám nulového magnetického pole (to jest magnetické nuly), přičemž nulové pole zaujímá relativně malý objem a sousedí s uvedeným prvním magnetickým polem, (3) způsobení takového vzájemného pohybu mezi aplikovaným magnetickým polem a uvedeným magnetickým prvkem, že uvedená magnetická nula přechází přes alespoň část uvedeného magnetického prvku předem daným způsobem a (4) detekování výsledné magnetické odezvy magnetického prvku v průběhu uvedeného vzájemného pohybu.

Ve výše uvedené identifikační metodě je magnetickým prvkem výhodně pohybováno v dotazovací oblasti, ve které jsou vytvořeny požadované magnetické podmínky.

Dále jsou uvedeny metody identifikace magnetického prvku, přičemž magnetický prvek má předem dané magnetické vlastnosti a metoda sestává z následujících kroků:

(1) přivedení magnetického prvku do dotazovací oblasti, ve které je vytvořeno magnetické pole o tvaru, který zahrnuje relativně malou oblast nulového magnetického pole (magnetickou nulu), a které souvisí s oblastí, ve které je magnetické pole, dostatečné pro nasycení magnetického prvku a nebo jeho části (saturační pole), (2) přivedení magnetického prvku do pohybu saturačním magnetickým polem až dosáhne magnetické nuly, (3) způsobení takového relativního pohybu mezi uvedeným magnetickým polem a uvedeným magnetickým prvkem, že magnetická nula přechází přes alespoň část magnetického prvku předem daným způsobem a (4) detekování výsledné magnetické odezvy magnetického prvku v průběhu uvedeného vzájemného pohybu.

- 17CZ 293167 B6

Relativní pohyb mezi magnetickým prvkem a magnetickým polem může být výhodně způsoben přechodem použitého magnetického pole přes magnetický prvek. Alternativně může být vzájemný pohyb dosažen použitím střídavého magnetického pole, které má statický charakter.

Při provádění výše definovaných metod jsou výhodná provedení magnetického prvku taková, že magnetický prvek je buď podélný a magnetická nula je vytvořena takovým způsobem, že probíhá podél hlavní osy uvedeného magnetického prvku, a nebo jsou magnetické prvky ve tvaru tenké vrstvy a magnetická nula je vytvořena takovým způsobem, aby probíhala podél osy magnetické citlivosti tenké vrstvy.

Použité magnetické pole nebo jeho tvar, používaný ve výše definovaných metodách, může být vytvořeno pomocí dvou magnetických polí opačné polarity. Toho je možno výhodně dosáhnout použitím jedné nebo více cívek, jimiž prochází stejnosměrný proud nebo použitím jednoho nebo více permanentních magnetů a nebo pomocí kombinace cívek a magnetu nebo magnetů.

Jestliže je použito cívky, pak může být upravena tak, že jí prochází v zásadě konstantní proud, takže magnetická nula je udržována v neproměnném místě. Alternativně jednou nebo více cívkami prochází proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu tak, že poloha magnetické nuly osciluje předem daným způsobem. Tento stav bude nazýván létající nula. Podobné uspořádání může být použito v případě, že je použita jedna nebo více cívek a permanentní magnety.

Dále jsou popsány metody pro určení přítomnosti a/nebo určení polohy magnetického prvku, které sestávají z následujících kroků:

(1) vytvoření magnetického pole v oblasti, ve které se magnetický prvek nachází anebo je očekáváno, že se bude nacházet, přičemž uvedené magnetické pole sestává ze dvou proti sobě působících složek, vytvořených zdroji magnetického pole, které spolu vytvářejí nulové pole (magnetickou nulu) v poloze mezi uvedenými zdroji magnetického pole (a tato poloha je známa a nebo může být vypočtena), (2) způsobení relativního pohybu mezi uvedeným magnetickým polem a uvedeným magnetickým prvkem a (3) detekování výsledné magnetické odezvy magnetického prvku v průběhu uvedeného vzájemného pohybu.

Vzájemný pohyb mezi magnetickým polem a magnetickým prvkem může být vyvolán použitím relativně nízké amplitudy střídavého pole superponovaného na stejnosměrném magnetickém poli. Typicky má takováto nízká amplituda magnetického pole frekvenci v rozmezí od 10 Hz do 100 kHz, výhodně od 50 Hz do 50 kHz a obzvláště výhodně od 500 Hz do 5 kHz.

V jednom provedení vynálezu prochází cívkami značný konstantní proud, čímž je magnetická nula udržována ve stálé poloze. V jiném provedení vynálezu cívkami prochází proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu, takže poloha magnetické nuly osciluje předem daným způsobem.

Při použití metod podle tohoto vynálezu se detekce magnetické odezvy magnetického prvku výhodně provádí pozorováním harmonických aplikovaného střídavého pole, které jsou generovány magnetickým prvkem, jestliže jeho magnetizační stav se mění při průchodu magnetickou nulou.

Jak bylo uvedeno výše, systém pracuje při nulové a nebo nízké frekvenci snímacího pole a při vysoké frekvenci v rozmezí 50 Hz až 50 kHz. To dovoluje dobré pronikání signálu většinou

-18CZ 293167 B6 materiálů, v to počítaje i tenké kovové fólie. Navíc mezinárodní předpisy ponechávají pro vysílání na těchto nízkých frekvencích široké pole působnosti.

Výhodná provedení vynálezu poskytují vícebitové značkové systémy, které využívají nízkofrekvenčního magnetického dotazování a eliminují nutnost používání složitých a drahých značek.

Jsou rovněž uvedeny způsoby pro kódování a/nebo označování jednotlivých předmětů v rámci daného souboru předmětů pomocí datových vlastností těchto předmětů, to jest ceny předmětu a/nebo povahy zboží, které je jím představováno, a tyto metody sestávají z použití magnetické značky nebo markéru či přívěsku u každého předmětu, přičemž značka nese předem zvolené uspořádání magnetických oblastí, které jednoznačně identifikuje tento předmět nebo tyto předmět} a další předměty, které s nim sdílejí shodné charakteristiky, například cenu a/nebo povahu zboží a uvedená magnetická značka nebo markér umožňuje dotazování pomocí magnetického pole, použitého s cílem vybudit odezvu, indikující magnetické vlastnosti značky nebo markéru a tím udávající povahu předmětu, nesoucího magnetickou značku nebo markér.

Claims (43)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob prostorového magnetického dotazování na určení polohy magnetického prvku nebo vzájemné polohy dvou nebo více magnetických prvků (102, 122) na magnetické značce nebo přívěsku (100, 120), kde magnetický prvek respektive prvky mají nelineární magnetické vlastnosti a preferenční osu magnetizace, vyznačující se tím, že na oblast dotazování, kde se nachází magnetický prvek nebo prvky (102, 122) nebo kde se očekává, že se bude nebo budou nacházet, se aplikuje magnetické pole, kde toto magnetické pole se generuje prostředkem (10, 11) pro generování magnetického pole umístěným nezávisle na magnetickém prvku nebo prvcích (102, 122) čímž v této oblasti dotazování vznikne první oblast (12, 13), kde složka magnetického pole v prvním směru je rovna nule a kde složka magnetického pole v tomto prvním směru v oblastech přilehlých ktéto první oblasti (12, 13) je postačující pro saturaci magnetického prvku nebo prvků (102, 122) nebo jejich části a kde tento první směr je nebo může být souběžný s preferenční osou magnetizace magnetického prvku nebo každého z magnetických prvků (102, 122), načež se magnetické pole a magnetický prvek nebo magnetické prvky (102, 122) uvedou do vzájemného pohybu ve směru preferenční osy magnetizace magnetického prvku nebo prvků (102, 122) tak, že alespoň část magnetického prvku nebo každého z magnetických prvků (102, 122) se postupně magneticky saturuje a pak vstoupí do první oblasti (12, 13), načež se během tohoto vzájemného pohybu detekuje magnetická odezva (8a, 8b) magnetického prvku respektive prvků (102, 122) a z času respektive z časů, kdy se vyskytne magnetická odezva nebo každá z magnetických odezev (8a, 8b), se určí poloha magnetického prvku (102, 122) nebo vzájemná poloha magnetických prvků (102, 122).
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první oblast (12, 13) přiléhá k oblastem, kde je magnetické pole dostatečné pro saturaci magnetického prvku (102, 122) nebo jeho části.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznaču j í cí se tí m , že první oblast (12, 13), leží v rovině a saturační magnetické pole se generuje v sousedství této roviny.
4. 4. Způsob podle některého z nároků 1, 2 nebo 3,vyznačuj ící se tím, že první oblast (12, 13) je rozmítána v části oblasti dotazování.

   -19CZ 293167 B6
5. 5. Způsob podle některého z nároků 1,2,3 nebo 4, vyznačující se tím. že vzájemný pohyb se vytváří průchodem magnetického prvku (102, 122) oblastí dotazování.
6. 6. Způsob podle některého z nároků 1,2,3 nebo 4, vyznačující se tím, že vzájemný 5 pohyb se vytváří rozmítáním aplikovaného magnetického pole přes magnetický prvek (102, 122).
7. 7. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že magnetický prvek (102, 122) má podlouhlý tvar a směr nulového magnetického pole během vzájemného pohybu probíhá podél hlavní osy tohoto magnetického prvku (102, 122).
8. 8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že magnetický prvek (102, 122) je tvořen tenkým povlakem nebo fólií a směr nulové složky magnetického poleje během vzájemného pohybu souběžný s osou magnetické citlivosti tohoto tenkého povlaku nebo fólie.
9. 9. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že magnetické pole se vytváří působením dvou magnetických polí opačné polarity na uvedenou oblast.

   20
10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že působení těchto dvou magnetických polí se dosahuje použitím jedné nebo více cívek (11), kterými protéká stejnosměrný proud.
11. 11. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že 25 magnetické pole se vytváří použitím jednoho nebo více permanentních magnetů (10).
12. 12. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že cívkou nebo cívkami (11) protéká v podstatě konstantní proud.

    30
13. 13. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že cívkou nebo cívkami (11) protéká proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu tak, že poloha první oblasti (12, 13) osciluje předem daným způsobem.
14. 14. Způsob podle nároku 11,vyznačující se tím, že permanentní magnet nebo mag-

    35 nety (10) je nebo jsou doplněny cívkou nebo cívkami (11), kterými prochází proud, jehož velikost se mění v předem daném cyklu tak, že poloha první oblasti (12, 13) osciluje předem daným způsobem.
15. 15. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že 40 vzájemný pohyb se způsobuje aplikací střídavého magnetického pole na magnetické pole.
16. 16. Způsob podle nároku 15, vyznačující se tím, že vzájemný pohyb mezi magnetickým polem a magnetickým prvkem (102, 122) se způsobuje aplikací střídavého magnetického pole o malé amplitudě, které je superponováno na stejnosměrné magnetické pole.
17. 17. Způsob podle nároku 16, vyznačující se tím, že střídavé magnetické pole o malé amplitudě má kmitočet v rozmezí od 10 Hz do 100 kHz.
18. 18. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že při 50 detekci magnetické odezvy magnetického prvku (102, 122) se sledují harmonické kmitočty (8a, 8b), které jsou z aplikovaného střídavého magnetického pole vytvářeny magnetickým prvkem (102, 122), když se jeho magnetizační stav mění při průchodu první oblastí (12, 13).

    -20 CZ 293167 B6
19. 19. Způsob podle nároku 1, vy zn ač u j í c í se t í m , že magnetický prvek (102, 122) se připevní k objektu před vystavením do oblasti dotazování, takže během dotazování na magnetický prvek (102, 122) se určí poloha objektu.
20. 20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že magnetické pole prochází přes magnetický materiál opakovaně, jako výsledek aplikace vysokofrekvenčního dotazovacího magnetického pole o malé intenzitě na uvedenou oblast.
21. 21. Způsob podle nároku 19 nebo 20, v y z n a č u j í c í se t í m , že objektem je chirurgický nástroj.
22. 22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím, že objektem je chirurgická sonda nebo jehla.
23. 23. Způsob podle nároků 19, 20, 21 nebo 22, v y z n a č u j í c í se tím, že magnetický materiál je ve formě tenké fólie (102), drátu (122) nebo tenkého povlaku (134).
24. 24. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 19 až 23,vyznačující se tím, že magnetické pole se generuje třemi sadami navzájem kolmo k sobě umístěných zdrojů magnetického pole.
25. 25. Způsob podle nároku 24, v y z n a č u j í c í se tím, že magnetické pole se generuje s využitím sekvenčních snímání pole, přičemž pro každé snímání se vypočítává poloha středu výstupu harmonických kmitočtů z magnetického materiálu.
26. 26. Způsob podle nároku 25, vy z n a č u j í c í se tím, že se použije devět po sobě následujících snímání pole, která se provádí podle následující tabulky, ve které jsou zdroje magnetického pole označené jako (a), (b) a (c) a snímání jsou očíslována od 1 do 9, přičemž pořadí snímání není důležité:

    Ortogonální zdroj pole 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a ZAP ZAP ZAP VYP VYP ZAP VYP VYP ZAP b VYP ZAP VYP ZAP ZAP ZAP VYP ZAP VYP c VYP VYP ZAP VYP ZAP VYP ZAP ZAP ZAP
27. 27. Způsob podle nároku 24, vyznač u j í cí se t í m , že tři vzájemně kolmé sady cívek jsou nepřetržitě buzeny tak, že vytvářejí magnetické pole spojitě rotující jedním směrem, které pokrývá zájmový prostor v řízených přebězích předem určené šířky.
28. 28. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že druh zboží se před vystavením do oblasti dotazování opatří magnetickým prvkem nebo magnetickými prvky (102, 122) předem určeným způsobem specifickým pro tento druh zboží a další druhy zboží, které sdílejí shodné charakteristiky, například ceny a/nebo povahy zboží, tvořícího druh zboží, čímž lze identifikovat jednotlivé druhy zboží nebo třídy druhů zboží pomocí datových charakteristik tohoto zboží.
29. 29. Způsob podle nároku 28, vyznačující se tím, že každý magnetický prvek (102, 122) vykazuje vysokou permeabilitu.
30. 30. Způsob podle nároku 29, vyznačující se tím, že magnetický prvek (102,122) dále obsahuje druhou vrstvu magnetického materiálu (139) se střední koercivitou, jejímž prostřednictvím lze každý magnetický prvek (102, 122) definovat předmagnetizací této druhé vrstvy.

    -21 CZ 293167 B6
31. 31. Způsob prostorového magnetického dotazování pro sčítání dat, například cen, ze souboru jednotlivých předmětů, z nichž každý nese magnetickou značku, vhodnou k dotazování způsobem podle nároku 1, přičemž značky nesou data, představující jistou vlastnost, například cenu, předmětu, ke kterému je připojena, vyznačující se tím, že soubor předmětů se pohybuje oblastí dotazování, ve které je soubor podroben způsobu podle některého z nároků 23, 24 nebo 25 a signály získané uvedeným způsobem jsou zpracovány na požadovanou sumární hodnotu, odpovídající hodnotám jednotlivých dat.
32. 32. Zařízení pro prostorové magnetické dotazování pro určení polohy magnetického prvku nebo vzájemné polohy dvou nebo více magnetických prvků (102, 122) na magnetické značce nebo přívěsku (100, 120), které obsahuje množinu permanentních magnetů (20) umístěných v prstencovém uspořádání okolo otvoru (21), vyznačující se tím, že póly permanentních magnetů (20) jsou umístěny tak, že každý z permanentních magnetů (20) má pól jedné polarity umístěn směrem dovnitř prstencového uspořádání a pól opačné polarity má umístěn vně prstencového uspořádání a uvnitř uvedeného prstencového uspořádání je koaxiálně umístěna cívka (LI), přiléhající k uvedeným permanentním magnetům (20).
33. 33. Zařízení podle nároku 32, vy zn ač u j í cí se tí m , že permanentní magnety (20) jsou polymerem vázané feritové magnety.
34. 34. Zařízení pro dotazování magneticky kódovaného přívěsku v souladu se způsobem podle kteréhokoli z nároků 1 až 30, vyznačující se tím, že sestává ze zdroje (30) signálu o kmitočtu 2f, jehož výstup je spojen jednak s jedním vstupem fázového detektoru (50) a jednak se vstupem děliče (40) frekvence, který je svým výstupem spojen přes první paralelní laděný obvod (Cl, LI) naladěný na frekvenci 2f, přes laděný obvod (C2, LI) naladěný na frekvenci f a přes filtr (C3, C4, LI, L3) propouštějící kmitočet 2f a zadržující kmitočet f, s druhým vstupem fázového detektoru (50), jehož výstup je přes dolní propust (60) a analogově-číslicový převodník (70) spojen se vstupem digitálního procesoru (80), jehož výstup je datovým výstupem zařízení, přičemž cívka (LI) je uzpůsobena jednak jako vysílací cívka (Tx) a jednak jako přijímací cívka (Rx).
35. 35. Magnetická značka nebo přívěsek (100, 120, 130), vhodné pro způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 30, v y z n a č u j í c í se t í m , že sestává ze substrátu nesoucího množinu diskrétních magneticky aktivních oblastí (102, 122, 134) uspořádaných v jedné nebo více lineárních řadách, přičemž magneticky aktivní oblasti (102, 122, 134) jsou tvořeny tenkým povlakem nebo odstředivě litým taveným materiálem s preferenční osou magnetizace, přičemž tato preferenční osa magnetizace je souběžná s lineární řadou nebo s každou z lineárních řad.
36. 36. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároku 35, vy z n a č uj í c í se tím, že magneticky aktivní oblasti (102, 122, 134) a/nebo mezery mezi těmito magneticky aktivními oblastmi (102, 122, 134) mají různé velikosti.
37. 37. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároku 35 nebo 36, vy z n a č uj í c í se tím, že preferenční osy magnetizace jsou vytvořeny podélným žíháním odstředivě litého taveného materiálu.
38. 38. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároků 35, 36 nebo 37, vyznačující se t í m , že diskrétní magneticky aktivní oblasti (102, 122, 134) jsou vytvořeny ze souvislé plochy magnetizovatelného materiálu, ze kterého jsou magnetizovány diskrétní oblasti, čímž se vytvoří mezera, respektive mezery mezi magneticky aktivními oblastmi (102, 122, 134).

    -22 CZ 293167 B6
39. 39. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároků 35, 36. 37 nebo 38, vyznačující se tím, že má dvě lineární řady diskrétních magneticky aktivních oblastí, které jsou na sebe kolmé.
40. 40. Magnetická značka nebo přívěsek podle kteréhokoliv z nároků 35, 36, 37 nebo 38, vyznačující se tím, že je ve tvaru dlouhého a tenkého pruhu, který má preferenční osu magnetizace ve směru své délky.
41. 41. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároků 35. 37, 38, 39 nebo 40, v y z n a č u j í c í se tím, že každá z magneticky aktivních oblastí (102. 122, 134) má v podstatě stejný tvar a velikost.
42. 42. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároků 35, 37, 38, 39 nebo 40, v y z n a č u j í c í se t í m , že rozestupy mezi magneticky aktivními oblastmi (102, 122, 134) jsou stejné.
43. 43. Magnetická značka nebo přívěsek podle nároku 36, vyznačující se tím, že rozestupy mezi magneticky aktivními oblastmi (102, 122, 134) jsou různé.