CZ374999A3

CZ374999A3 - Selective polarizing matching filter for tripping and maximization of high-speed dielectrokinetic response

Info

Publication number: CZ374999A3
Application number: CZ19993749A
Authority: CZ
Inventors: Thomas Afilani
Original assignee: Dkl International, Inc.
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 2000-05-17

Abstract

Filtr zahrnuje kryt (14) z prvního materiálu, replikační materiál (12) zapouzdřený uvnitř krytu (14) filtru a dvojice paralelních desek )16) zapouzdřených uvnitř krytu (14) filtru Replikační materiál je z dielektrika, první a druhý materiál je z polymeru.The filter comprises a cover (14) of the first material, replicating the material (12) encapsulated within the filter housing (14) and the pair parallel plates 16) encapsulated within the filter housing (14) The replication material is of dielectric, the first and second material is polymer.

Description

Vynález se týká dielektrokineze (forézy), dielektrických relaxačních dynamik, elektronických zařízení a systémů, a zejména selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru pro . spouštění a maximalizaci dielektrokinézní odezvy při detekci specifických objektů zahrnujících organické a anorganické materiály detekcí síly nebo doplňovací energetické hustoty skryté elektrické energie.The invention relates to dielectrokinesis (foreses), dielectric relaxation dynamics, electronic devices and systems, and in particular to a selective polarization adaptation filter for. triggering and maximizing the dielectrokinetic response in detecting specific objects including organic and inorganic materials by detecting the force or replenishment energy density of the hidden electrical energy.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Detekce přítomnosti či nepřítomnosti specifických objektů, např. lidí, plastických hmot (směsí různých polymerů a různých polymerů s přísadami) a ostáních organických/ anorganických materiálů bez ohledu na to, zda jsou tyto specifické objekty zakryty strukturami, které brání zrakovému pozorování specifických objektů nebo zda v okolí specifických objektů působí signály EMI, má velmi odlišná použití, např. a) při záchranných operací po vypuknutí požáru, b) pro zajištění bezpečnosti v dopravě letadlem, železnicí a automobilem, c) v nových a starých konstrukcích, d) při uplatňování práva, e) ve vojenských operacích, f) pro ochranu před krádežemi v obchodě a g) v ostatních oblastech, kde je žádoucí zajistit bezpečnost a ochranu.Detecting the presence or absence of specific objects such as humans, plastics (blends of different polymers and different polymers with additives) and other organic / inorganic materials remaining, whether or not these specific objects are obstructed by structures that prevent the visual observation of specific objects or EMI signals around specific objects have very different uses, eg a) in rescue operations after fire, b) to ensure safety in aircraft, rail and car, c) in new and old constructions, d) in law enforcement (e) in military operations, (f) for theft prevention in trade, and (g) in other areas where security and protection are desirable.

Je známé, že lidé, zvířata a ostatní živí tvorové generují vnější elektrické pole a gradienty těchto polí. Tak např., v lidské fyziologii, neuronech centrální a periferní nervové soustavy, skeletovém muskulárním systému, rovněž i srdečních vodivých buňkách a buňkách srdečního muskulárníhoIt is known that humans, animals and other living creatures generate external electric fields and gradients of these fields. For example, in human physiology, central and peripheral nervous system neurons, the skeletal muscular system, as well as cardiac conductive cells and cardiac muscular cells

78625 • · • * »·♦· ·· • * • ···· • · · · • · · * »·« ·· • » ·· »» systému dochází v příslušných buněčných membránách, kteréjsou přirozeně v dielektrickém polarizačním stavu, k depolarizaci a opětovné polarizaci.78625 The system occurs in the respective cell membranes, which are naturally in a dielectric polarization state , for depolarization and re-polarization.

Transmembránové iontové proudy a potenciály používající ionty Na¹⁺, K¹⁺, apod., všechny pracují k vytvoření ustáleného potenciálu skrze buněčné membrány, které mohou být charakterizovány vysokým stavem polarizace. Koncentrace iontů (mol/cm ) uvnitř nemíšního buněčného axónu (osového vlákna) nebo okolo nemíšního buněčného axónu vytváří ustálený potenciál. Tekutiny sami o sobě jsou neutrální. Ionty jsou drženy na membráně jejich vzájemnou přitažlivostí skrze membránu. Nezávisle na tomto procesu ionty Cl¹’ mají sklon k difúzí do buňky, poněvadž jejich koncentrace vně buňky je vyšší. Jak difúze iontů K¹⁺ tak i iontů Cl¹’ má sklon k nabití vnitřku buňky záporným nábojem a vnějšku buňky kladným nábojem. Jak se na povrchu membrány akumuluje náboj, tak se stoupající měrou stává pro více iontů obtížnější difundovat do buňky. Ionty K⁺¹, které se pokoušejí pohybovat směrem ven, jsou odpuzovány již existujícím pozitivním nábojem. Rovnováhy je dosaženo, když je sklon k difúzi vyvolaný uvedenou koncentrací vyvážen elektrickým potenciálovým rozdílem skrze membránu. Čím vyšší je rozdíl koncentrací, tím vyšší je rozdíl potenciálů skrze membránu. Ustálený potenciál může být za předpokladu, že rozdíl potenciálů (V) = potenciáluvnitf potenciály, vypočten následující Nernstovou rovnicí:Transmembrane ion currents and potentials using Na ¹⁺ , K ¹⁺ , and the like all work to create a steady state potential through cell membranes that can be characterized by a high state of polarization. The concentration of ions (mol / cm) within or around the spinal cell axon creates a steady potential. The fluids themselves are neutral. The ions are held on the membrane by their attraction to each other through the membrane. Independently of this process, Cl ¹ 'ions tend to diffuse into the cell because their concentration outside the cell is higher. Both the diffusion of K @ ⁺ and Cl @ ¹ ions tend to charge the interior of the cell with a negative charge and the outside of the cell with a positive charge. As charge accumulates on the membrane surface, it becomes increasingly difficult for more ions to diffuse into the cell. The K ⁺¹ ions that attempt to move outward are repelled by the already positive charge. Equilibrium is achieved when the diffusion tendency induced by said concentration is counterbalanced by the electrical potential difference across the membrane. The higher the concentration difference, the higher the potential difference across the membrane. The steady-state potential can be calculated by the following Nernst equation, assuming that the potential difference (V) = potentialfrom potentials:

napětí(rozdíl potenciálů) = 2,30(k.T/z.e)log(Co/Ci), kde Co a Ci je koncentrace iontů vně buňky resp. uvnitř buňky, k je Boltzmannova konstanta, T je absolutní teplota, e je náboj na elektronu a z je valence iontu (počet elektronových nábojů).voltage (potential difference) = 2.30 (k.T / z.e) log (Co / Ci), where Co and Ci is the ion concentration outside the cell respectively. within a cell, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, e is the charge on the electron and z is the valence of the ion (number of electron charges).

78625 j J 8 i • « · ·*· ·· • · ··♦·78625 j J 8 i • · * · ·

- 3 ··- 3 ··

Nervové a kondukční impulsy, rovněž i potenciály smyslových, srdečních a muskulárních úkonů a následných odezev se projevují po sobě jdoucími periodickými impulsy (vlnami) rezultujícími nejprve v rychlou depolarizaci a krátce potom v opětovnou polarizaci za účelem opětovného vytvoření ustáleného stavu, zejména dosažení původního polarizačního stavu membrány. Transmembránové iontové proudy produkují dipólový náboj, který se pohybuje podél membrány buňky. Čím vyšší je stimulace, tím více se produkuje impulsů podél membrány.Nerve and conduction pulses, as well as the potentials of sensory, cardiac, and muscular actions and subsequent responses, manifest themselves in successive periodic pulses (waves) resulting first in rapid depolarization and shortly thereafter in re-polarization to re-establish a steady state, in particular membranes. Transmembrane ion currents produce a dipole charge that moves along the cell membrane. The higher the stimulation, the more pulses are produced along the membrane.

Potenciály uvedených úkonů souvisí s poměrem příslušných koncentrací iontů uvnitř a vně rozdílných typů membrán. Výsledná distribuce polarizačního elektrického pole má vysoký stupeň prostorové nerovnoměrnosti a může být charakterizována jako distribuce hraničního dípolárniho náboje. Detailnější popis elektrického pole generovaného člověkem je dostupný v dokumentu R.A. Rhodes, Human Physiology, Harcourt Brace Javanovich (1992) a dokumentu D.C. Gianocolo, Physics Principles with Applications, Prentice Halí (1980).The potential of these operations is related to the ratio of the respective ion concentrations inside and outside the different membrane types. The resulting distribution of the polarizing electric field has a high degree of spatial unevenness and can be characterized as a distribution of the boundary dipolar charge. A more detailed description of the human-generated electric field is available in R.A. Rhodes, Human Physiology, Harcourt by Brace Javanovich (1992) and D.C. Gianocolo, Physics Principles with Applications, Prentice Hall (1980).

Vnější elektrické pole a jeho gradienty mohou být případně napájeny vnějším zdrojem statickou elektrizací v případě detekce neživých objektů, např. plastických hmot, kovů, vody, apod..Optionally, the external electric field and its gradients can be powered by an external source of static electrification in case of detection of inanimate objects such as plastics, metals, water, etc.

Bylo by výhodné detekovat uvedené vnější elektrické pole a jeho gradienty, buď generované přirozeně živými tvory nebo indukované vnějším zdrojem, na základě specifických vlastností detekovaného objektu. Bylo by dále výhodné, uvedené vnější elektrické pole a jeho gradienty detekovat na velké vzdálenosti i v případě přítomnosti zábran zamezující zrakové pozorovaní detekovaného objektu. Bylo zjištěno, že taková detekce je možná použitím selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru podle vynálezu ve spojení s principy dielektroforézy.It would be advantageous to detect said external electric field and its gradients, either generated by naturally living creatures or induced by an external source, based on the specific properties of the detected object. It would further be advantageous to detect said external electric field and its gradients over long distances even in the presence of barriers preventing visual observation of the detected object. It has been found that such detection is possible using the selective polarization matching filter of the invention in conjunction with the principles of dielectrophoresis.

78625 • φ φ · • · · •ΦΦΦ ·* ··« ···»78625 • φ φ · · · · · ·

- 4 • · φ · ··· φφ* φ· φφ- 4 • · φ · ··· φφ * φ · φφ

Dielektroforéza popisuje sílu působící na zpočátku neutrální hmotu, která je následně nabita dielektrickou polarizací provedenou indukcí vnějším prostorově nerovnoměrným elektrickým polem, a mechanické chování této hmoty. Míra prostorové nerovnoměrnosti elektrického pole je měřena prostorovým gradientem (prostorovou mírou změny intenzity) elektrického pole. Základní operační princip dielektroforézního efektu spočívá v tom, že síla (nebo moment) působící ve vzduchu nebo v jiném médiu obklopujícím danou hmotu a generovaná v bodě nebo časově odsazených bodech má vždy stejný směr, zejména směr k maximálnímu gradientu lokálního elektrického pole, tj. k místu elektrického pole s největší změnou intenzity, a to nezávisle na znaménku (plus nebo mínus), časových změnách, např. napětí elektrické pole (střídavé elektrické pole nebo stejnosměrné elektrické pole) a na dielektrických vlastnostech obklopujícího média.Dielectrophoresis describes the force applied to an initially neutral mass, which is subsequently charged by dielectric polarization by induction by an external spatially uneven electric field, and the mechanical behavior of this mass. The degree of spatial unevenness in the electric field is measured by the spatial gradient (spatial measure of intensity change) of the electric field. The basic operating principle of the dielectrophoresis effect is that the force (or moment) acting in the air or other medium surrounding the matter and generated at a point or time offset points always has the same direction, in particular towards the maximum gradient of the local electric field, i.e. the location of the electric field with the greatest variation in intensity, irrespective of the sign (plus or minus), time variations, eg voltage electric field (alternating electric field or direct electric field) and the dielectric properties of the surrounding medium.

Velikost dielektroforézní síly závisí typicky nelineárně na dielektrické polarizovatelnosti obklopujícího média, dielektrické polarizovatelnosti zpočátku neutrální hmoty a nelineárně na geometrii neutrálního objektu. Tato nezávislost je například vyjádřena Clausius-Mossottiho funkcí dobře známou ze studií týkajících se polarizovatelnosti pevných těles. Dielektroforézní síla rovněž závisí nelineárně na lokálně působícím elektrickém poli produkovaným cílovým objektem. Dielektroforézní síla závisí na prostorovém gradientu druhé mocniny distribuce lokálního elektrického pole cílového objektu v bodě prostoru, ve kterém se nachází detektor, a v časovém okamžiku, ve kterém je detektor aktivován. Prostorový gradient druhé mocniny lokálního elektrického pole je měřen dielektroforézní silou produkovanou indukovaným polarizačním nábojem na detektoru. Velikost této síly s konstantním směrem působení je velmi závislá na úhlové poloze detektoru (při neměné radiální vzdálenosti od cílového objektu), na radiální poloze detektoru (při neměné úhlové poloze detektoru) a na efektivníThe magnitude of the dielectrophoretic force typically depends nonlinearly on the dielectric polarizability of the surrounding medium, the dielectric polarizability of the initially neutral mass, and nonlinearly on the geometry of the neutral object. This independence, for example, is expressed by Clausius-Mossotti function well known from studies concerning the polarizability of solid bodies. The dielectrophoretic force also depends non-linearly on the locally acting electric field produced by the target object. The dielectrophoretic force depends on the spatial gradient of the square of the distribution of the local electric field of the target object at the point of space where the detector is located and at the point in time at which the detector is activated. The spatial gradient of the square of the local electric field is measured by the dielectrophoretic force produced by the induced polarization charge on the detector. The magnitude of this force with a constant direction of action is very dependent on the angular position of the detector (at a constant radial distance from the target object), on the radial position of the detector (at a constant angular position of the detector) and on the effective

78625 · 9 • 9 • 9 978625 9 9 9 9

9 9 • •99 ·«9 • • 99 · «

999999

9·9 ·

- 5 • · • 9 • 9 • 99 ·♦·· ··· ·· polarizovatelnosti média. Detekčním ukazatelem uvedené síly je specifické uspořádání prostorového gradientu druhé mocniny lokálního elektrického pole cílového objektu, přičemž detektor je vždy zaměřen nebo se snaží zaměřit k lokálnímu maximu tohoto specifického uspořádání gradientů. Všechny experimentální výsledky a rovnice týkající se dielektroforéze jsou v souladu se základními elektromagnetickými zákony (Maxwelovy rovnice}.- 5 • · 9 • 9 • 99 · polar ·· ····· The detection indicator of said force is the specific spatial gradient arrangement of the square of the local electric field of the target object, wherein the detector is always focused or attempts to aim at the local maximum of this specific gradient arrangement. All experimental results and equations related to dielectrophoresis are in accordance with basic electromagnetic laws (Maxwell's equations).

Existuje pět známých druhů dielektrické polarizace, a to elektronická polarizace, při které distribuce elektronů kolem atomového jádra je nepatrně deformována v důsledku vyvolaného vnějšího elektrického pole, atomová polarizace, při které distribuce atomů uvnitř zpočátku neutrální hmoty je nepatrně deformována v důsledku vyvolaného vnějšího elektrického pole, bloudívá polarizace, při které ve velmi specifických polymerech, apod., distribuce elektronů nebo protonů přemístěných na relativně velkou vzdálenost od své původní polohy je vysoce deformována několika molekulovými opakujícími se jednotkami v důsledku vyvolaného vnějšího elektrického pole, rotační polarizace (dipolární a směrová), při které permanentní dipóly (H2O, NO, HF) a směrovatelné polární skupiny (-0H,-Cl,-CN,-NO2) pružně zavěšené na molekulách v určitém materiálu jsou rotačně vyrovnány směrem k vnějšímu elektrickému poli se specifickými časovými konstantami, a meziplošná polarizace (polarizace s prostorovým nábojem), při které nehomogenní dielektrické meziplochy akumulují nosiče nábojů v důsledku různě nízkých elektrických vodivostí. Při meziplošné polarizaci rezultující prostorový náboj akumulovaný k neutralizaci náboje na meziplochách deformuje vnější elektrické pole se specifickými časovými konstantami.There are five known kinds of dielectric polarization, namely electronic polarization in which the distribution of electrons around the atomic nucleus is slightly deformed due to the induced external electric field, atomic polarization in which the atom distribution within the initially neutral mass is slightly deformed due to the induced external electric field, wandering polarization in which, in very specific polymers, etc., the distribution of electrons or protons displaced at a relatively long distance from their original position is highly deformed by several molecular repeating units due to the induced external electric field, rotational polarization (dipolar and directional), which permanent dipoles (H2O, NO, HF) and directable polar groups (-0H, -Cl, -CN, -NO2) resiliently suspended on molecules in a particular material are rotationally aligned towards the external electric field with the speci and interfacial polarization (spatial charge polarization) in which inhomogeneous dielectric interfaces accumulate charge carriers due to differently low electrical conductivities. In interfacial polarization, the resulting spatial charge accumulated to neutralize the charge on the interfaces deforms the external electric field with specific time constants.

První tři druhy dielektrické polarizace, tj. elektronická, atomová a bloudívá, probíhají v úrovni molekul, pokud jde o vzdálenosti, a jsou aktivovány bezprostředněThe first three types of dielectric polarization, ie electronic, atomic and wandering, take place at the molecular level in terms of distances and are activated immediately

78625 • * 078625 • * 0

0 0 000 ·0 0 000 ·

• 0 0 ·• 0 0 ·

000 0000000 0000

0000 u0000 u

- 6 potom, co vnější elektrické pole začne působit, přičemž tyto druhy elektrické polarizace přispívají k dielektrické konstantě dotyčného materiálu při velmi vysokých frekvencích (frekvencích z oblasti infračerveného a viditelného záření). Naposled uvedené dva druhy polarizace, tj. rotační a meziplošná, probíhají na úrovni molekul a v oblasti makroskopie, pokud jde o vzdálenosti, a mají dynamický charakter se specifickými časovými konstantami, čímž způsobují změnu (obvykle zvýšení) konstanty vysokofrekvenční dielektrické odezvy směrem k dielektrické konstantě při nulové frekvenci. Tyto časové konstanty specifického materiálu regulují dielektrickou a mechanickou odezvu daného materiálu.- 6 after the external electric field becomes effective, these types of electric polarization contribute to the dielectric constant of the material in question at very high frequencies (frequencies from the region of infrared and visible radiation). The latter two types of polarization, ie rotational and interfacial, take place at the molecular level and in the field of macroscopy in terms of distances, and have a dynamic character with specific time constants, causing a change (usually increase) of the high-frequency dielectric response constant towards the dielectric constant. at zero frequency. These specific material time constants regulate the dielectric and mechanical response of the material.

Druhy polarizace a jejich dynamičnost, pokud jde o příspěvek k časovému rozvoji dielektrických konstant, jsou popsány v různých publikacích, jako např. H.A. Pohl, Dielectrophoresís, Cambridge University Press (1978); C.Ferradini, J.Gerin (eds.), CRC Press (1991), and R.Schiller, Macroscopic Friction and Dielectric Relaxation, IEEE Transactions on Electrical Insulation, 24,199(1989), přičemž známé techniky popsané v těchto publikacích jsou začleněny do této přihlášky vynálezu odkazy na tyto publikace.Types of polarization and their dynamics in terms of contribution to the temporal development of dielectric constants are described in various publications such as H.A. Pohl, Dielectrophoresis, Cambridge University Press (1978); C. Ferradini, J. Gerin (eds.), CRC Press (1991), and R. Schiller, Macroscopic Friction and Dielectric Relaxation, IEEE Transactions on Electrical Insulation, 24,199 (1989), the known techniques described in these publications being incorporated into of this application references to these publications.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je selektivní polarizační přizpůsobovací filtr tvořený hmotnými kompozicemi používajícími zpočátku neutrální materiál zvolený tak, aby byl přesnou dielektrickou kopií objektu, který má být dekován dielektrokinezí (forézou). Tento filtr je podstatným prvkem ve spouštění a rovněž maximalizaci jak mechanického momentu síly tak i modů doplňovací energie za použití díelektrokinézních (forézních) technik pro detekci objektů.It is an object of the present invention to provide a selective polarization matching filter consisting of mass compositions using initially a neutral material selected to be an accurate dielectric copy of an object to be decoded by dielectrokinesis (foresis). This filter is an essential element in triggering as well as maximizing both the mechanical torque of the force and the make-up energy modes using dielectric kinesic (fores) techniques for object detection.

78625 v v V » · V · · · · · » · · · to » · * • ·· » · * ··· ·♦· • ft 4 ftft * · «··· ftft ··· ··<« ·* ftft78625 vv V · V · · · to · • · »·» · ft · ft 4 ftft «· ft ftft · 4 4« * ftft

- 7 Filtrování lze aplikovat na prakticky neomezené množství materiálů, které mají být detekovány ve formě cílových objektů. Detekční materiály obsahují, např, nanostrukturované lidské keratinové proteinové polymery pro detekci lidí, nanostrukturované zvířecí keratinové proteinové polymery pro detekci zvířat, specifické plastické hmoty (směsi polymeru a jejich přísad) pro detekci plastických hmot, apod.. Dielektrický replikační materiál zahrnutý v selektivním polarizačním filtru funkčně vytváří shodu, pokud jde o prostorové dielektrické vlastnosti, mezi objektem, který má být detekován, a detekčním zařízením. Tento filtr umožňuje při provozu zařízení použít dielektrokinézní (forézní) jev pro specifickou detekci pouze objektů, jejichž dielektrické parametry souhlasí s dielektrickými parametry komponenty polarizačního filtru. Mezi tyto dielektrické parametry patří jak dielektrické konstanta a dielektrické ztráty frekvenčního spektra, tak i všechny charakteristické časové konstanty regulující vývoj polarizace nebo polarizační mechanismy v externích elektrických polích.- 7 Filtering can be applied to a virtually unlimited number of materials to be detected as target objects. Detection materials include, for example, nanostructured human keratin protein polymers for the detection of humans, nanostructured animal keratin protein polymers for the detection of animals, specific plastics (blends of polymer and their additives) for the detection of plastics, etc. Dielectric replication material included in a selective polarizing filter functionally establishes a match, in terms of spatial dielectric properties, between the object to be detected and the detection device. This filter allows the use of a dielectrokinetic (fores) phenomenon for the specific detection of only objects whose dielectric parameters match those of the polarizing filter component. These dielectric parameters include both the dielectric constant and the dielectric loss of the frequency spectrum, as well as all the characteristic time constants regulating the evolution of polarization or polarization mechanisms in external electric fields.

Pro provoz zařízení pro dielektrickou detekci objektů existují dva hlavní prvky. Prvním prvkem je vnější elektrické pole a jeho prostorové gradienty a druhým prvkem je selektivní dielektrický polarizační přizpůsobovací filtr podle vynálezu. Jak to bylo uvedeno výše, vnější elektrické pole a jeho gradienty mohou být generovány samotným objektem, pokud objekty, které mají být detekovány, jsou tvořeny živými tvory. Vnější elektrické pole a jeho gradienty mohou být případně napájeny externím zdrojem statickou elektrizací, pokud objekty, které mají být detekovány, jsou tvořeny neživými objekty.There are two main elements for the operation of a dielectric object detection device. The first element is an external electric field and its spatial gradients and the second element is a selective dielectric polarization matching filter according to the invention. As mentioned above, the external electric field and its gradients can be generated by the object itself if the objects to be detected are formed by living creatures. Optionally, the external electric field and its gradients may be powered by an external static electricity source if the objects to be detected are inanimate objects.

Selektivní polarizační přizpůsobovací filtr může být v příkladu provedení vynálezu v samotném detekčním zařízení použit ve formě buď pasivní nebo aktivní obvodové komponenty (tj. filtrem nevede resp. vede kontinuální elektrický proud).In the exemplary embodiment of the invention, the selective polarization matching filter can be used in the detection device itself in the form of either a passive or an active circuit component (i.e., it does not conduct or conduct a continuous electric current).

7862578625

- 8 . » · »»·· »·*» * » · » · · » • · · · · « ··· ··· • · k · · · · ···· ·· ······· ·· ··- 8. · K k k k k k k k k k k k k k k k k k k · · · · · · ··

Selektivní polarizační přizpůsobovací filtr v dalším příkladu provedení vynálezu může být použít spolu s konvenčními elektronickými komponentami (odpory, kondenzátory, cívkami, tramzistory, apod.) v obvyklém operačním zapojení detekčního zařízení pro detekci přítomnosti nebo nepřítomnosti specifického objektu předem stanoveného typu.In another exemplary embodiment of the invention, the selective polarization adaptation filter may be used together with conventional electronic components (resistors, capacitors, coils, tram resistors, etc.) in a conventional operating circuit of a detection device to detect the presence or absence of a specific object of a predetermined type.

Stručný přehled obrázků na výkresechBrief overview of the drawings

Vynález bude lépe pochopen popisem příkladů provedení vynálezu, ve kterém budou dělány odkazy na připojené výkresy, na kterých:The invention will be better understood by describing examples of embodiments of the invention in which reference is made to the accompanying drawings, in which:

obr. 1 schématicky zobrazuje první provedení selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru podle vynálezu, obr. 2 schématicky zobrazuje druhé provedení selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru podle vynálezu, obr. 3 schématicky zobrazuje třetí provedení selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru podle vynálezu, a obr. 4 zobrazuje přídavné zařízení použité podle vynálezu.Fig. 1 schematically illustrates a first embodiment of a selective polarization adaptation filter according to the invention; Fig. 2 schematically illustrates a second embodiment of a selective polarization adaptation filter according to the invention; Fig. 3 schematically illustrates a third embodiment of a selective polarization adaptation filter according to the invention; according to the invention.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Vnější elektrické pole a jeho gradienty cílového objektu definují specifické polarizační uspořádaní cílového objektu. Za účelem detekce elektrického pole a jeho gradientů cílového objektu je nutné poskytnout opačné polarizační uspořádání na prvku detekčního zařízení, např. anténě, apod.. Selektivní polarizační přizpůsobovací filtr podle vynálezu pracuje jako přizpůsobovací můstek mezi obsluhou detekčního zařízení a opačně polarizovanou komponentou detekčního zařízení za účelem generování opačně polarizovanéhoThe external electric field and its target object gradients define the specific polarization arrangement of the target object. In order to detect the electric field and its target object gradients, it is necessary to provide the opposite polarization arrangement on the detection device element, e.g., antenna, etc. The selective polarization matching filter of the invention acts as a matching bridge between the operator of the detection device and the opposite polarized component of the detection device. reverse polarized generation

78625 t78625 t

9 ·«<* *10 · «<* *

• 9• 9

- 9 » · v v V «V » * 9 9 9 9 9- 9 »· v in V« V »* 9 9 9 9 9

9 9 999 «999,999 «99

9 9 9 • 9« 9999 <9 99 uspořádání.9 9 9 • 9 «9999 <9 99 layout.

Bylo zjištěno, že specifické kombinace materiálů poskytují žádoucí účinek selektivního polarizačního filtru. Obr. 1 zobrazuje filtr podle prvního provedení vynálezu pro elektricky nevodivé materiály. Jak je to zřejmé z tohoto obr. 1, filtr 10 zahrnuje replikační materiál 12 zapouzdřený uvnitř krytu 14 filtru vytvořeného z polymeru, jakým je např. polyurethan. V krytu 14 filtru je rovněž zapouzdřena dvojice paralelních desek 16 obklopující replikační materiál 12. Desky 16 jsou výhodně vytvořeny z odlišných polymerů, např. akrylonitril-butadien-styrénového polymeru (ABS). V tomto uspořádání jsou desky 16 spojeny s kovovými elektrickými vodiči 20 skrze isokyanátová lůžka 18.It has been found that specific combinations of materials provide the desired effect of a selective polarizing filter. Giant. 1 shows a filter according to a first embodiment of the invention for electrically nonconductive materials. As can be seen from this Figure 1, the filter 10 comprises replication material 12 encapsulated within a filter housing 14 formed from a polymer, such as polyurethane. Also, a pair of parallel plates 16 surrounding the replication material 12 are encapsulated in the filter housing 14. The plates 16 are preferably formed of different polymers, eg acrylonitrile-butadiene-styrene polymer (ABS). In this arrangement, the plates 16 are connected to the metallic electrical conductors 20 through the isocyanate beds 18.

Replikační materiál 12 je zvolen podle vlastností objektu, který má být detekován. To znamená, že replikační materiál 12 má dielektrické vlastnosti, časové konstanty a příslušné makroskopické frikční koeficienty identické s dielektrickými vlastnostmi, časovými konstantami resp. makroskopickými frikčními koeficienty materiálu objektu, který má být detekován. Jako příklad vhodného replikačního materiálu 12 může být uveden nanostrukturovaný lidský keratinový proteinový polymer v případě detekce lidí, nanostrukturovaný zvířecí keratinový proteinový polymer v případě detekce zvířat, specifická plastická hmota (směs polymerů a přísad) v případě detekce plastické hmoty, apod.The replication material 12 is selected according to the properties of the object to be detected. That is, the replication material 12 has dielectric properties, time constants, and respective macroscopic friction coefficients identical to the dielectric properties, time constants, respectively. macroscopic friction coefficients of the material of the object to be detected. Examples of suitable replication material 12 include nanostructured human keratin protein polymer in the case of human detection, nanostructured animal keratin protein polymer in the case of animal detection, specific plastic (blend of polymers and additives) in the case of plastic detection, and the like.

Obr. 2 zobrazuje druhé provedení filtru s elektricky vodivými replikačními materiály, přičemž struktura tohoto druhého provedení je stejná jako struktura druhého provedení. Avšak desky 16' ve filtru 10¹ jsou vyrobeny z kovu, např. mědi, mosazi, hliníku nebo oceli. Tyto kovové desky 16¹ jsou spojeny s elektrickými lůžkami 20¹ skrze pájecí spoj 18¹. Jako příklad vhodného replikačního materiálu 12' může být uvedeno, např. zlato, stříbro, platina, palladium a železo.Giant. 2 shows a second embodiment of a filter with electrically conductive replication materials, the structure of the second embodiment being the same as that of the second embodiment. However, the plate 16 'in filter 10 ¹ are made of metal, e.g. copper, brass, aluminum or steel. These metal plates 16 ¹ are connected to the electric socket 20 through the ^one solder joint 18 of ^{the first} As an example of a suitable replication material 12 ', for example, gold, silver, platinum, palladium and iron may be mentioned.

7862578625

- 10 v * v V * · · · Φ * φ ♦ * φ * · * φ » φ · · · «φφ ··· φφφ * φ φ φ- 10 v * v V * · · Φ * φ ♦ * φ * · * φ »φ · · ·« φφ ··· φφφ * φ φ φ

Φ·Φ· φφ φφφ φφφφ φφ φφΦ · Φ · φφ φφφ φφφφ φφ φφ

Obr. 3 zobrazuje třetí provedení filtru s elektricky nevodivými replikačními materiály, přičemž samotný replikační materiál je v tomto provedení použit ve formě krytu filtru. Jak je to zřejmé z obr. 3, filtr 30 podle třetího provedení vynálezu zahrnuje kryt 32, vyrobený z replikačního materiálu a definující dutinu 34. Dutinu 34 vyplňuje jiný dielektrický materiál 36, např. vzduch. V krytu 32 filtru jsou vytvořeny výstupní otvory 38 vybíhající z dutiny 34, které jsou vyplněny vodivým materiálem 40, výhodně kovem, spojeným s vnějším konektorem elektronického obvodu a uzemňovacími vývody (nejsou zobrazeny).Giant. 3 illustrates a third embodiment of a filter with electrically nonconductive replication materials, wherein the replication material itself is used in the form of a filter housing in this embodiment. As can be seen from Fig. 3, the filter 30 according to the third embodiment of the invention comprises a cover 32 made of replication material and defining a cavity 34. The cavity 34 fills another dielectric material 36, e.g. air. In the filter housing 32 are formed outlet openings 38 extending from the cavity 34, which are filled with a conductive material 40, preferably metal, connected to an external connector of the electronic circuit and grounding terminals (not shown).

Bylo zjištěno, že účinek selektivního polarizačního přizpůsobovacího filtru podle vynálezu může být zvýšen použitím přídavného zařízení 50. Přídavné zařízení 50 obsahuje roztok 2-propanolu nebo pevného nebo kapalného 2-methyl-2-propanolu, přičemž tento roztok je obsažen v krytu 52 z plastické hmoty, jak je to zřejmé z obr. 4. Přídavné zařízení 50 dále zahrnuje vodivou tyč 54, která je v kontaktu s propanolem nebo 2-methyl-2-propanolem a je spojena s drátovým vodičem 56 vybíhajícím ven z krytu 52. Při provozu přídavné zařízení 50 spolupracuje s filtrem podle vynálezu k dosažení vyššího účinku.It has been found that the effect of the selective polarization adaptation filter of the invention can be enhanced by using an additional device 50. The additional device 50 comprises a solution of 2-propanol or solid or liquid 2-methyl-2-propanol, which solution is contained in a plastic housing 52. The attachment device 50 further comprises a conductive rod 54 that is in contact with propanol or 2-methyl-2-propanol and is connected to a wire guide 56 extending out of the housing 52. In operation, the attachment device 50 cooperates with the filter of the invention to achieve a higher effect.

Dielektrokinézní (forézní) jev může být použit společně se selektivním polarizačním přizpůsobovacím filtrem podle vynálezu ve dvou způsobech detekce a lokalizace žádoucích objektů. První způsob používá dielektroforézní sílu přímo. Tato síla se obvykle projevuje torzním pohybem vykonávaným kolem dobře definovaného bodu nebo linie otáčení. Jako příklad použiti dielektrokinézního (forézního) jevu se selektivním polarizačním přizpůsobovacím filtrem může být uvedena patentová přihláška US 08/758 248.The dielectrokinetic (foresic) phenomenon can be used together with the selective polarization matching filter of the invention in two ways of detecting and locating desired objects. The first method uses dielectrophoretic force directly. This force is usually manifested by torsional movement performed around a well-defined point or line of rotation. As an example of the use of a dielectrokinetic (foresic) phenomenon with a selective polarization matching filter, US patent application 08 / 758,248 can be cited.

Druhý způsob se použív8 tam, kde dielektrický replikační materiál objektu, který má být detekován, je opatřen vnějším elektrickým polem a jeho prostorovýmiThe second method is used where the dielectric replication material of the object to be detected is provided with an external electric field and its spatial

78625 • · ···· · φ « φ φ * • φ · • ·Φ ··* * » φ78625 • · · · «φ * · ·

9 • ΦΦ Φ · ···«·«· · · ··9 • · Φ · ···

- 11 gradienty vnější statickou elektrizací. To umožňuje, aby k měřitelnému doplnění elektrické energie došlo, když druhý materiál, dielektricky shodný s replikačním referenčním materiálem, přichází do blízkosti referenčního materiálu a probíhá polarizace externího elektrického pole generovaného statickou elektrizací.- 11 gradients external static electrification. This allows a measurable replenishment of electrical energy to occur when the second material, dielectrically coincident with the replication reference material, comes close to the reference material and polarization of the external electric field generated by static electrification takes place.

Zatímco vynález byl popsán příklady výhodných provedení vynálezu, je samozřejmé, že vynález není omezen jen na tyto příklady, nýbrž zahrnuje různé modifikace a ekvivalentní uspořádání spadající do rozsahu ochrany vynálezu definovaného přiloženými patentovými nároky.While the invention has been described by way of examples of preferred embodiments of the invention, it is understood that the invention is not limited to these examples, but includes various modifications and equivalent arrangements falling within the scope of protection of the invention as defined by the appended claims.

Claims

A selective polarization matching device comprising a first material cover (14), a replication material (12) encapsulated within a filter housing, and a pair of parallel plates (16) encapsulated within a filter housing on opposite sides of the replication material, the pairs are formed from a second material different from the first material, wherein the selective polarization matching filter generates the opposite polarization arrangement based on the polarization arrangement of the object to be detected.

The selective polarization matching filter of claim 1, further comprising a pair of ground conductors (20) each connected to a respective one plate of said pair of plates and extending out of the filter housing.

The selective polarization matching filter of claim 1, wherein the first material is a polymer, wherein the second material is a polymer different from the first material, wherein the replication material is a dielectric material.

The selective polarization matching filter of claim 3, wherein the first material is

16 78625 «· polyurethane.

A selective polarization matching filter according to claim 4, characterized in that: wherein the second material is acrylonitrile-butadiene-styrene.

The selective polarization matching filter of claim 5, wherein the replication material is selected according to the dielectric polarization properties of the object to be detected.

7.

claim formed

7. The selective polarization matching filter of claim 6 wherein the replication material is selected from the group consisting of a keratin protein polymer, a nano-structured animal keratin protein polymer, or a mixture thereof.

one-nanostructured human

8. The selective polarization adaptation filter of claim 3, wherein the second material is acrylonitrile-butadiene-styrene.

The selective polarization matching filter of claim 3, wherein the replication material is selected according to the dielectric polarization properties of the object to be detected.

10. The selective polarization matching filter of claim 9, wherein the replication material is one of a plurality of materials including

16 78625 i · v • 44 4944 * ··· 44

4 · t ·

4 · 4 4 • 444

4 4

The nanostructured human keratin protein polymer, the nano-structured animal keratin protein polymer, or a mixture thereof.

The selective polarization matching filter of claim 1, wherein the first material is a polymer, the second material is a metal, the replication material is a conductive material.

12. The selective polarization adaptation filter of claim 11, wherein the first material is polyurethane.

13. The selective polarization matching filter of claim 12, wherein the second material is one of a plurality of materials including copper, brass, aluminum, and steel.

14. The selective polarization matching filter of claim 12, wherein the replication material is selected according to the dielectric polarization properties of the object to be detected.

15. The selective polarization matching filter of claim 14, wherein the replication material is one of a plurality of materials including gold, silver, platinum, palladium, and iron.

16. The selective polarization matching filter of claim 1, wherein the replication material is

16 78625 • φ · · φ · · φ ··· ··

9 selected according to the dielectric polarization properties of the object to be detected.

17. The selective polarization matching filter of claim 16, wherein the replication material is a nanostructured human keratin protein polymer or a nanostructured animal keratin protein polymer.

The selective polarization adaptation filter of claim 16, further comprising an additional device comprising 2-propanol or 2-methyl-2-propanol, wherein the additional device operatively cooperates with the filter.

19. A selective polarization matching filter comprising a housing (32) made of replicating material and defining a cavity (34) within the housing having a pair of exit openings (38), a dielectric material (36) disposed therein. a cavity, wherein the dielectric material is different from the replication material, and a pair of conductive inserts (40) each arranged in a respective one of said pair of outlet openings and extending out of the filter housing, the selective polarization matching filter generating the opposite polarizing arrangement based on the polarization arrangement of the object to be detected.

16 78625 * toto tot tot tot tot to to to toto toto toto toto to to to to to to to to »

20. The selective polarization matching filter of claim 19, wherein the dielectric material filling said cavity is air.

The selective polarization matching filter of claim 19, further comprising an additional device (50) comprising 2-propanol or 2-methyl-2-propanol, wherein the additional device operatively cooperates with the filter.

22. A selective polarization matching filter comprising a composition of materials arranged to generate an opposite polarization arrangement based on the polarization arrangement of the object to be detected.

The selective polarization matching filter of claim 22, wherein the material composition comprises a replication material (12) selected according to the dielectric polarization properties of the object to be detected.

24. The selective polarization adaptation filter of claim 23, wherein the material composition further comprises at least one dielectric material.

25. The selective polarization adaptation filter of claim 22, wherein the material composition comprises acrylonitrile-butadiene-styrene encapsulated in polyurethane.

A selective polarization matching filter according to

16 78625 «« · · · · · * * ·. . The claim 25, wherein the material composition further comprises a replication material encapsulated in polyurethane and surrounded by acrylonitrile-butadiene-styrene.