JPH10509815A

JPH10509815A - ラベリング、確認または識別の方法およびその方法を用いた装置

Info

Publication number: JPH10509815A
Application number: JP8507004A
Authority: JP
Inventors: ユリローゼンフェルド; デイビッドギル; レブゴルドフェルド; アレクサンダーシャメス; ヴラディミールリャンドレス
Original assignee: マイクロタグテメドリミテッド; ラパポートエリックアイ
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1998-09-22
Also published as: BR9508573A; IL110597A0; AU703882B2; WO1996005522A2; IL110597A; DE69519861D1; WO1996005522A3; ATE198671T1; EP0775324B1; CA2197173A1; EP0775324A2; US5986550A; AU3343695A

Abstract

(57)【要約】この発明は紙、クレジット／ＩＤカード、銀行の通帳、商品またはその他任意の目的物にラベルを付し、認証および／または識別を行う方法に関する。その際、磁気的に配向した素材における核磁気共鳴、核四極子共鳴現象を用いる。それ以外に、電気／磁気双極子またはスターク−ゼーマンサブレベル間のトンネル遷移の現象を用いる。問題となる周波数は無線周波数帯に属する。この方法では、少量の少なくともひとつの認証物質が目的物に付与される。その物質は外部に静的な場がまったく存在しない状態で行われる分光学的な処理により、室温において無線周波数領域で非常に独自かつ識別可能な反応を示す。特徴的な反応（強度、線の幅、線の形、スプリッティング、自由誘導崩壊、スピンエコーまたはそれらの組み合わせ）が反応を分類する基準として利用される。分光学的な処理は、時間領域（パルス）または周波数領域（連続波）において行われる。この時、反応を励起するための電磁場の強度、分極、周波数、任意の変調を考慮してもよいし、考慮しなくてもよい。この発明はさらに、この方法を用いる機器およびこの方法に利用可能な一連の物質を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】ラベリング、確認または識別の方法およびその方法を用いた装置この発明は、一般に、ラベリング、認証または識別の分野に関する。より具体的に言えば、本発明は目的物の認証、確認または／およびそれらの認識、（盗難防止等のための）電気的な方法による物品の監視、個人の確認に関する方法に関連する。また本発明は、これらの方法を用いた機器、またこれらの方法や機器に適応する新たな物質に関する。ここで「物質」とは、任意の目的物の表面または内部に適用することの可能な物質またはその組成の全てを指すものとする。目的物への適用は、その一部分に付してもよいし、分散させて用いてもよい。すなわち例えばインク、染料、接着剤、粉末、フィルム、金属線（ワイヤー）、金属板（ホイル）または粘着性のあるラベルのような形でこの物質を適用すればよい。ある一点からの反応を用いて何らかの価値のある紙や同様のものを認証する方法（オランダ特許出願番号６６１３２５０）や、同様に蛍光物質を用いて認証する方法（フランス特許番号２，２８９，９７６および米国特許番号４，１４６，７９２）などのように、認証に関する多くの技術が知られている。また電子的な方法によって、物品を監視したり個人を確認するシステムは数多く存在する。それらの中に、巨視的な磁気特性を検出するもの（米国特許番号５，１４６，２０４）、ＬＣ電気回路共振に関する巨視的な共振を用いるもの（米国特許番号４，８７０，３９１、日本国特許番号４，８００，３６９、オランダ特許番号５，０６８，６４１、米国特許番号５，０８１０４５、オランダ特許番号５，０５１，７２７）、体積機械振動共振、非線形電気的トランスポンダーおよび高透磁率の磁気的に飽和したやわらかい磁性エレメントなどがある。電子の常磁性共鳴（ＥＰＲ、または電子スピン共鳴−ＥＳＲとしても知られている）を価値のある紙などの識別または認証という問題に最初に適用したと主張する特許は、米国特許番号４，３７６，２６４である。その特許は、ＥＰＲ特性を持つ物質の利用を開示する。この物質はマイクロ波帯（９ギガヘルツ以上）において高電界ＥＰＲによって検出される。米国特許番号５，１４９，９４６は同じ問題を解決するためにＥＳＲを無線周波数帯で使用することを開示する。また米国特許番号５，１７５，４９９は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）、強磁性共鳴（ＦＲ）、フェリ磁性共鳴（ＦＥＲ）、反フェリ磁性共鳴（ＡＦＥＲ）、磁区壁共鳴（ＤＷＲ）、スピン波共鳴（ＳＷＲ）、スピンエコー共鳴（ＳＥＲ）などの磁気共鳴現象の助けを借りて認証問題を判定する方法を開示する。以上の特許は全て磁気共鳴現象に基づいている。これらの現象は原子核、電子、原子または分子の磁気双極子モーメントに関連している。これらの現象は外部磁場が存在するとき個別にまたは協力してふるまい、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、電子スピン／強磁性共鳴（ＥＳＲ，ＥＰＲ）、強磁性共鳴などを引き起こす。磁気共鳴は、磁場の中で歳差運動を行う双極子モーメントが、その歳差運動の周波数と同じかまたはそれに極めて近い周波数を持つ無線周波数電磁放射またはマイクロ波を吸収し、再放射するときに見られる。これらの現象を目的物の認証および／または識別の目的で用いる場合の重大な課題は、共鳴反応を励起し、それを検出するために外部の静的な磁場が必要な点にある。この磁場は、実際の確認が行われる空間全てに及ぶ広い磁場であってもよいし、または共鳴物質に近い場所に置かれる小さな永久または半永久の磁石によって形成されてもよい。いずれの場合でも、磁場は共鳴物質および目的物を取り巻いて作用する。高い感度で、また高い解像度で共鳴反応を得るために、外部磁場は非常に強力（約０．０１Ｔ以上）、かつ均一でなければならない。こうした要求のために、マーカー／ラベルおよび機器の設計は共に複雑になる。十分な配慮をなさないと、検査が行われる空間またはマーカーの付近に発生する強力な外部磁場の影響により、人の健康へのダメージ（ペースメーカーなど）や、磁気記録媒体に記録されたデータが消えてしまうなどの危険が生じる。この結果、この方法をクレジットカードや銀行のカードの識別に使うことは不可能である。以上の磁気共鳴現象と微視的な性質は同じでありながら、巨視的なふるまいがまったく異なるような現象も多数存在する。こうした現象の中に、無線周波数またはマイクロ波を照射したのち、検出可能な共鳴反応を得るために外部の静的な場（確認が行われる領域全体に及ぶもの、支持基板から生じて部分的に発生するものを共に含む）をまったく必要としない現象が存在する。こうした現象は、電子−原子核共鳴の混合型と分類することができる。これらの現象においては、原子核の電気双極子または磁気双極子モーメントの歳差運動は、電子の下位構造（サブシステム）の協調または個別の働きによって引き起こされる。粒子の交換によって結合された電子スピンや、電場の勾配によって生じる分極は、縮退したスターク−ゼーマンサブレベルのスプリッティングを発生させる。このサブレベル間には、許される遷移と許されない遷移が数多く存在する。これらの共鳴の最も大きな特徴は、共鳴周波数を持つ電磁放射に晒されただけで、共鳴物質（ラベル、マーカー）に検出可能な共鳴反応を励起しうる点にある。つまり検出可能な信号を受けとるために、外部の静的な場（検査を行う空間全体であるか、基板の持つ磁気材料による局所的なものであるかは問わない）が必要条件ではない。むしろある状況では、外部の場（例えば地磁場よりも数倍も強いとする）は、そうした信号の検出を妨げる可能性もある。磁気的に配向した材料（強磁性体、反強磁性体、フェリ磁性体）における核磁気共鳴（ＮＭＲ）の現象は、磁気的に配向した電子のサブシステムによって誘起される強力かつ超微細な電場によって、原子核のゼーマンサブレベルのスプリッティングに関連づけられる。強い共鳴現象は、ゼロではない核磁気モーメントを持つ不純物の原子核およびそれがドープされるホスト側の原子核の両方から観察される。そうした例として、磁気的に配向した金属、合金、配位化合物または有機化合物に含まれる５５Ｍｎ、５７Ｆｅ、５９Ｃｏなど、共鳴周波数は全て使用される共鳴物質に固有のものであり、無線周波数帯に属する。共鳴周波数は一般に１ギガヘルツを超えない。核四極子共鳴（ＮＱＲ）の現象は、分子に属する電子によって誘起される電場の勾配によって原子核のサブレベルのスプリッティングに関連づけられる。この共鳴は、ゼロでない四極子核モーメントを持つドープ側の核およびホスト側の核の両方に見られる。その例として、１１Ｂ、３５Ｃ１、７５Ａｓ、７９，８１Ｂｒ、１２７Ｉなどがある。観察される共鳴周波数については前の段落で説明した通りである。異なる双極子や縮退したスターク−ゼーマンサブレベル間のトンネル遷移に関連する多くの共鳴もまた、無線周波数帯またはマイクロ波帯で励起されたのち強い反応を示す。この場合も外部の静的な場は必要ではない。そうした共鳴を示す典型的な物質は、混合原子価(mixed valence)またはいわゆるヤーン−テラー結晶を持つラージクラス(large class)の配位化合物である。以下、説明の便宜のため、「外部の静的な場がないときの無線周波数共鳴」という表現が、上述のような磁気的およびスピン現象を全て含むものとする。また、「静的な場がない」とは、上述のように、外部の静的な場が全くないか、あっても地磁場（０．５ｍＴ）のように非常に弱く、上述の共鳴現象が観察されるような場を指すとする。言い換えれば、この弱い場は、共鳴作用のためには必要でなく、一方その作用を妨害することはない程度の場をいう。「無線周波数」はここでは、１メガヘルツから数ギガヘルツまでの電磁周波数をいう。一般には１ギガヘルツを超えない。「室温」は通常の作業環境における温度範囲をいい、０° Ｃより高い温度および低い温度を共に含む。ただし、極低温にするために特別な冷却が必要な場合や、逆に極高温にするために特別な加熱が必要でない場合を指す。技術的なインプリメンテーションの見地からすれば、非常に低い電磁場の電子スピン共鳴（ＶＬＦＥＳＲ）が、上述の電磁場がない場合の共鳴に極めて近い。イオンラジカル塩、リチウムフタロシアニンまたはガンマ線照射融解石英などの最近開発された強磁性物質によれば、非常に低い外部磁場（約１ｍＴ以下）において十分な感度を持ってＥＳＲが観察できる可能性がある。このため、機器は共鳴点に到達するために、地磁場の変調および走査のための手段のみを含めばよく、サポートの必要な静的磁場を生成するための手段を含む必要はない。この点が、上述の米国特許番号５，１４９，９４６および５，１７５，４９９に開示される方法および機器と最も大きく相違する点である。この共鳴効果は、無線周波数帯でも観察される。先に定義した外部の場のない場合（ゼロフィールドの場合）における共鳴現象は、本発明において目的物に対してラベリングを施す場合、目的物を認証または識別するために用いられる。またこの共鳴現象は、物忘れや盗難の対策、またはセキュリティの監視に適用できる。そうした用途は、その現象が室温において無線周波数領域で十分に独自でかつ内容の把握が十分に可能な共鳴を持つためである。この共鳴を得るために、分光学的な処理を実行すればよく、その際、外部からいかなる人工的な静的な場を加える必要もない。その際現れた特定の反応を分類の基準に用いればよい。それらの反応は、ラベルが付された目的物の存在または識別情報を示すために用いることができる。これは本発明の好ましい実施形態において無線周波数による確認システムを利用して実施することができる。そのシステムは、ラベルを付する目的で用いられる物質の共鳴周波数において、確認のための電磁エネルギーの吸収または再放射の増加量を検出する。本発明の第１の態様によれば、外部の静的な場がない場合の無線周波数共鳴現象を用いて、目的物にラベルを付し、認証および／または識別する方法が提供される。この現象は、強磁性体、反強磁性体またはフェリ磁性体における核磁気共鳴、または核四極子共鳴、または非常に弱い場の電子スピン共鳴であってもよい。またこの共鳴現象は、電気／磁気双極子またはスターク−ゼーマンサブレベル間のトンネル遷移に起因するものであってもよい。さらにはこれらのいろいろな組み合わせに起因するものであってもよい。本発明の第２の態様によれば、前述の共鳴効果は、ゼロではない核スピンを持つ少なくとも一種類の核を含む配位または有機化合物、金属、合金などの強磁性体の中で発生する。このほかに、ゼロでない核スピンを持つ少なくとも一種類の核を含む反強磁性体において発生してもよい。さらに、ゼロでない核スピンを持つ少なくとも一種類の核を含むフェリ磁性体の中で発生してもよい。ゼロでない電気四極子モーメントを持つ少なくとも一種類の核を含む配位または有機化合物、金属、合金の中で発生してもよい。ニトロキシド、再結晶化ジフェニルピクリルヒドラジル、イオン−ラジカル塩、リチウムフタロシアニンまたはガンマ線照射溶解クォーツなどの有機ラジカル化合物、または無機塩、または配位化合物であって遷移元素類または希土類の常磁性イオンを含むもの、または混合原子価を持つ配位化合物、またはいわゆるヤーン−テラー結晶などにおいて発生してもよい。これら全ての物質の形態としては、結晶質の固体、多結晶質の固体、非晶質の固体、ワイヤー、ホイル、液体などであってもよい。本発明の第３の態様によれば、インク、染料、接着剤、フィルム、ワイヤー、ホイル、その他いろいろな粘着性のあるラベルという形で目的物に対して局所的に、または分散させて、外部からまたは内部に適用することの可能な物質が、何らかの価値を有する紙、書類、銀行の通帳、小切手、クレジットカード、銀行のカード、ＩＤカード、タグ、鍵、ディスケットなどの認証および／または識別のために用いられる。この物質はまた、電気的に行われる物品の監視（商店やストアーまたは図書館などにおける盗難の防止のため）や個人の確認に用いられる。またこの物質によってラベルが付された目的物が宝石、爆発物、武器または麻薬のような場合に、セキュリティまたは税関の検査に使用できる。本発明の第４の態様によれば、価値のある紙、書類、銀行の通帳、小切手、クレジットカード、銀行のカード、ＩＤカート、タグ、鍵、ディスケットの認証および／または識別のために前述の方法を用いた機器が提案される。この機器は、二つのシステムを含む。一方のシステムは、連続的またはパルス状の変調された、または変調されてない輻射を発生させ、これを無線周波数帯で放射する。このシステムは、連続的またはパルス状の変調された、または変調されていない無線周波数信号を生成する生成器と、その信号を電磁輻射に変換して発するプローブヘッドまたはコイルを含む。他方のシステムは、前記無線周波数の輻射に応じて共鳴物質から発せられた再輻射を検出する。このシステムは、受信用のプローブヘッドまたはコイルと、共鳴物質からの再輻射の存在を記録する記録装置を持つ検出装置を含む。これらの機器では、場合により、輻射すべき信号の発信と共鳴物質からの再輻射の受信のために同じプローブヘッドまたはコイルを用いてもよい。電子的に行われる物品の監視（商店、ストアー、図書館などにおける盗難の防止）や個人の確認、またはラベルが付された目的物が宝石、爆発物、武器または麻薬である時にセキュリティまたは税関の検査に適用する際、本発明の方法を用いた機器は上述のシステムとして構築することができる。その場合、プローブヘッドやコイルのかわりに、商店、ストアー、図書館、郵便局、空港または税関におけるコントロールポイントに存在するゲートを利用することができる。本発明の第５の態様によれば、仮に唯一の共鳴物質をラベルとして用いた場合、本発明の方法はラベルが付された目的物の検出（例えば電気的に行われる物品の監視）のために用いることができる。唯一の共鳴物質であっても、それを読みとり可能な複数のマーカーして用いる場合は、本発明の方法をラベルが付された目的物の識別／認識に用いることができる。この場合のマーカーは、バーコードやストリップコードなど、意味内容が十分に決められている手法を用いて空間的に配置すればよい。ラベルが付された目的物の識別のために、マーカーを構成する複数の共鳴物質を利用してもよい。その場合、マーカーは周波数領域または時間領域において十分に区別可能な反応の組合せを提供する。ここで述べた識別マーカー、すなわち複数の共鳴物質を含むマーカーまたは単一の共鳴物質を分散させて含むマーカーは、他のデータ記録方法（磁気的または光学的記録など）と共に用いることができる。その場合本発明は、それら他の方法によって記録された情報を復号する際の手段（キーワードまたはキーナンバー）を提供する。本発明の第６の態様によれば、目的物のラベリング、認証および／または識別は、ラベルを付すべき目的物（銀行の通帳、書類、タグ等）の表面に塗りつける前に、共鳴物質をインク、染料、接着剤または他の液体の物質内に導入することによって達成される。その他の方法として、製造中または梱包中にラベルを付すべき目的物（紙、プラスチック、爆発物または任意の梱包材）の内部に混ぜてもよい。物質は、特定の粘着性のあるラベルに分散させて混入してもよいし、部分的に混入してもよい。また破壊行為を防止するために、必要に応じて、視認できる形でマスクしておいてもよい。本発明の第７の態様によれば、目的物のラベリングのために用いられる共鳴物質は、必要に応じて（例えば盗難の防止のために）中性化される。中性化は、物質の物理特性の変更（例えば磁化、加熱等）、物質の化学特性の変更（例えば酸化、還元など）、共鳴物質を電磁的にスクリーニングすること、またはその物質を含むタグや粘着性のあるラベルと共に（例えば機械的に取り外したり、局所的に加熱することによってタグと共に共鳴物質を蒸発させる等）共鳴物質を取り去ることにより行われる。本発明の第８の態様によれば、外部の静的な場がない場合の無線周波数共鳴現象が、ＬＣ電気回路の共鳴の増幅のために用いられる。この回路は、既存の電気的な方法による物品の監視システムに適用される。この態様では、共鳴物質をもとにＬＣ回路を設計し、共鳴周波数を一致させる。または、ＬＣ回路を同じ共鳴周波数を持つ共鳴物質によって覆うか、同じ共鳴周波数を持つ共鳴物質に合わせて調節する。本発明の第９の態様によれば、認証および／または識別システムの保護のために、そのシステムで使用している共鳴周波数を含むランダムな周波数に電磁輻射を発することにより、システムの共鳴周波数をマスクする。またラベルを付するための物質の共鳴特性を秘密にするために、秘密文書を任意の不活性化のための物質と共に置いておく。この不活性化のための物質は、保護すべき物質に対して不法なアクセスが生じた時、作用する（例えば大気中において強力な酸化作用を示すなど）。本発明をさらによく理解するために、いくつか実例を挙げて実施形態を説明する。その際、以下の図面を参照する。図１ａ、１ｂは、検出可能なマーカーの構成例を示し、それぞれ単一および空間的に離して配置されたもの（バーコード）を示す図である。図２は識別および／または認証のための連続波実行システムの構成を示す図である。このシステムは、共鳴物質を含むラベルやマーカーを目的物と共に使用するためのものである。図３は、ラベルが付された目的物に印加される周波数に対して、電磁場の吸収強度の依存性を示すグラフである。図４は、識別および／または認証のためのパルス実行システムの構成図である。このシステムは、ラベルの再輻射を利用し、自由誘導崩壊(Free Induction De cay:ＦＩＤ)信号を記録する。図５は、励起とＦＩＤ信号の時間関係を示す図である。図６は、識別および／または認証のためのパルス実行システムの構成図である。このシステムはラベルの再輻射を用い、スピンエコー信号（ＳＥＳ）を記録する。図７は、励起パルスとＳＥＳの時間関係を示す図である。まず図１ａおよび１ｂを参照する。これらは検出可能なマーカーまたはラベルの構成を示している。図１ａでは、一点に集中した共鳴物質がラベルとして示されている。こうしたラベルは、単純な検出システムで使用される（例えば、紙の確認）。ラベルの付された目的物がプローブヘッドの前を通過すると、共鳴物質からの再輻射信号が検出され、その目的物の認証が行われる。一方図１ｂでは、バーコードのように空間的に間隔をあけて配置された共鳴物質によるラベルが示されている。このようなラベルは目的物を識別するシステムで利用される（例えばクレジットカードの識別システム）。ラベルの付された目的物がプローブヘッドの前を通過すると、バーコードの各ストライプからの再輻射信号が別々に読み取られ、コードが記録され、目的物の識別が実行される。図２は連続波を発生して識別および／または認証を行うシステムの例を示す。ラベルは任意の共鳴物質を含む。図２において、ＣＧはＬＣ回路の共振周波数の制御を行う生成器である。ＬＡは共振周波数において信号に作用する線形アンプである。ＮＬＡは信号の強度を制限する非線形アンプである。Ｄは検出器、ＲＤは記録装置を表す。この装置は共鳴物質からの電磁輻射の吸収を記録する。図３は、電磁輻射として加えられた周波数に対し、電磁場の吸収強度の依存性を示すグラフである。縦方向の最大値は、電磁場の吸収が最大レベルである場合を示す。横軸は周波数を示し、ｗｒは共鳴物質の共鳴周波数を示す。図４は、識別および／または認証のためにパルス信号を生成するシステムの例を示している。このシステムはラベルの再輻射を利用し、ＦＩＤ信号の記録を行う。図４において、ＣＧは制御生成器、ＳＷは電気スイッチ、ＰＡはパワーアンプ、ＨＦＡは高周波アンプ、ＦＭは周波数ミキサー、ＩＦＡは中間周波数アンプ、ＰＤは位相検出器、ＬＦＡは低周波数アンプ、ＲＤは記録装置、ＣＰＧはパルス生成器、ＰＨはプローブヘッドをそれぞれ示している。図５は、励起とＦＩＤ信号の関係を示す図である。長方形のパルスは励起のために加えられた高周波信号の包絡線、減衰していく曲線はＦＩＤ信号、実線は記録された信号の包絡線をそれぞれ示す。また、水平軸は時間、ｔＥＰは励起パルスの長さ、ｔＤＴは時間間隔（デッドタイム）を示している。過渡的な処理のためにＦＩＤ信号の記録にデッドタイムが生じる。さらに、ｔＲはＦＩＤ信号の記録の間隔を示している。図６は、識別および／または認証のためにパルス信号を生成するシステムを示す。このシステムは、ラベルの再輻射を利用し、スピンエコー信号（ＳＥＳ）の記録を行う。ＨＦＧは高周波生成器、ＣＰＧは制御パルス生成器、ＳＷ１とＳＷ２は電気スイッチ、ＨＦＰＡは高周波パルスアンプ、ＲＰＨは共鳴プローブヘッド、ＥＳＡはエコー信号アンプ、ＰＤは位相検出器、ＬＦＡは低周波アンプ、ＣＷＤは制御されたウィンドウ付きの検出器、ＲＤは記録装置を表している。図７は励起パルスとＳＥＳの関係を示す図である。一連の長方形のパルスは励起信号の包絡線、ドットの曲線はＦＩＤ信号の包絡線、三角形のパルスはスピンエコー信号、水平軸は時間、ｔｐ１は１回目の励起パルスの長さ、ｔｐ２は２回目の励起信号の長さ、ｔは励起パルスの間隔であり、また、励起パルスの終わりとスピンエコー信号の最大値の間隔を示している。ｔの値は、使用されている共鳴物質の電子または原子核の横方向の緩和時間Ｔ２の値よりも小さく設定される。以下、本発明を実例によって説明するが、これらの記述により本発明が制限されることはない。実例１この実例は、連続波を用いた識別および／または認証システムの構造を示す。共鳴物質を含むラベルが用いられる。システム（図２）は、電圧を利用する無線周波数生成器を示しており、制御されたＬＣ回路、シーケンシャルに接続されたＬＡ、ＮＬＡを含む。ＮＬＡの出力信号はバランス抵抗Ｒを含むフィードバック回路を介してＬＡの入力に入る。ＬＣ回路の共振周波数は、ＣＧの出力パルスで制御される可変コンデンサの助けを借り、固定レンジにおいて直線的に変化する。ＬＡの出力はＤを経由してＲＤに接続されている。もし共鳴物質によるラベルがＬＣ回路のコイルに入れられると、ＬＣ回路のＱファクタが減少する。図３から明らかな通り、ラベルの物質の共鳴周波数と等しい周波数において電磁場の吸収強度は最大になり、ＬＣ回路のＱファクタが急激に減少し、そこで連続波の生成が途切れる。この事実は接続された２つのブロックＤ、ＲＤで記録され、ラベルの付された目的物の検出が実行される。実例２この実例では、識別および／または認証のためにパルスを生成するシステムの構造を説明する。ここではラベルの再輻射を利用し、ＦＩＤ信号を記録する。この実例では、共鳴物質として、マンガンフェライト（ＭｎＦｅ₂Ｏ₄）の粉末状の試料（粒子の平均直径ｄは約２μｍ）を利用する。共鳴周波数は、地磁場かつ室温（３００Ｋ＋／−２０Ｋ）において５３６メガヘルツである。ラベルは図１ａのように設計される。約２００ｍｇの共鳴物質がプラスチックの銀行のカードの内部に３ｍｍ×２０ｍｍ×０．５ｍｍのストライプ状に形成された。プローブヘッド（ＰＨ）は円形の表面コイルであり、２ｍｍの銅線を曲げて直径が１４ｍｍの１回ターンになるように設計された。またそれは共鳴周波数に調整され、５０ Ωでマッチングがとられた。図４を参照する。このシステムは送信ブロックと受信ブロックを含む。送信ブロックは、シーケンシャルに接続されたＣＧとＳＷを含む。ＳＷの最初の出力はＰＡを介してＰＨの輻射コイルに接続される。またＳＷの第２の出力は受信ブロックのＦＭの制御入力に接続される。受信ブロックは、シーケンシャルに接続されたＰＨの受信コイル、ＨＦＡ、ＦＭ、ＩＦＡ、ＰＤ、ＬＦＡおよびＲＤを含む。このシステムはまた制御パルス生成器ＣＰＧを含む。ＣＰＧは、ＣＧのＦＭ制御用入力およびＳＷ、ＰＤに接続されている。ＣＰＧから制御パルスがこない間、ＣＧは周波数ｆ０＝５３６ＭＨｚで発振電圧を生成する。この信号は、ＳＷの最初の出力およびＰＡを介してＰＨの輻射表面コイルに入る。一方、ＣＰＧからの出力パルスが存在する間は、ＣＰＧの使用周波数がｆ０からｆ＝ｆ０＋ｆＩＦに変化する。ここでｆＩＦ＝１０．７ＭＨｚであり、これが受信ブロックの中間周波数になる。またＣＧの信号がＳＷの第２の出力を介して受信ブロックのＦＭ制御入力に入る。ＣＰＧの同じパルスは、受信ブロックのＰＤをオープンする。この結果、送信および受信ブロックの機能を時間的に分離することができる。したがって、送信された信号が受信ブロックの入力部に侵入して、識別された目的物が誤って記録されることを回避できる。ラベルをＰＨ表面コイルの平面に近づけると、（図５に包絡線を示す）ＦＩＤ信号が現れる。この信号はＰＨの受信コイル、ＨＦＡ、ＦＭ、ＩＦＡを介してＰＤに入る。このＰＤはＣＰＧのパルスでオープンされる。ＰＤの出力信号はＲＤによって記録され、ラベルが付された目的物の検出が実行される。この１回のパルスによるシーケンスは、遅延時間^tＤＥＬ＝１０μ秒毎に繰り返される。この遅延時間は最良のＳ／Ｎ比（^tＤＥＬが０．０５×Ｔ₁よりも大きいか、またはその程度の時、円形表面コイルに対して１３０％）が得られるよう調整されている。ここでＴ₁は地磁場および室温における粉末状のマンガンフェライト⁵⁵Ｍｎの原子核に対する縦方向の緩和時間であり、１３０μ秒である。実例３この実例では、識別および／または認証のためにパルスを生成するシステムの構造を説明する。ここではラベルの再輻射が利用され、スピンエコー信号（ＳＥＳ）が記録される。図６を参照する。このシステムは送信ブロックと受信ブロックを含む。送信ブロックはシーケンシャルに接続されたＨＦＧ、ＳＷ１を含む。ＳＷ１の最初の出力はＨＦＰＡを介してＲＰＨに接続されている。ＲＰＨはＳＷ２を介して受信ブロックに接続されている。受信ブロックは、シーケンシャルに接続されたＥＳＡ、ＰＤを含む。ＰＤの制御入力はＳＷ１の第２の出力に接続されている。ＰＤの出力はＬＦＡおよびＣＷＤを介してＲＤに接続されている。送信ブロックおよび受信ブロックの作動はＣＰＧによってコントロールされる。ＣＰＧの第１の出力はＳＷ１の制御入力に接続される。第２の出力はＳＷ２の制御入力に接続される。第３の出力はＣＷＤの制御入力に接続される。ＨＦＧは連続的な調和高周波信号を生成し、これがＳＷ１に入る。ＣＰＧは特別なパルスシーケンス（図７）およびＳＷ１のための変調信号を生成する。これをもとに無線パルスの出力シーケンスがＨＦＰＡで増幅され、ＨＲＰＨに入力する。ＣＰＧの出力から制御パルスが出ている間は、ＳＷ２はＲＰＨと受信ブロックの間を切断する。このため送信ブロックで発せられた信号は受信ブロックには入り込まない。この場合を除き、図６から明らかなように、前述のパルスシーケンスが存在する間は、制御入力ＰＤにおいて参照信号が存在しないため、ＣＷＤが閉じる。これらにより、送信された信号が受信ブロックの入力部に紛れ込み、識別された目的物が誤って記録されることが回避される。特定のパルスシーケンスが終わった後、ＳＷ１とＳＷ２は状態が入れ替わり、ＳＷ１を通して参照信号がＰＤの制御入力に入る。この結果、ＲＰＨの信号が受信ブロックのＥＳＡに入る。この場合を除き、ＣＰＧの第３の出力に生じるインパルスによってＣＷＤがオープンされる。２回のパルスの輻射の後、ラベルはスピンエコー信号（図７）を輻射しかえす。これが受信ブロックのＲＤで記録され、ラベルの付された目的物の検出が行われる。２回のパルスによるシーケンスは繰り返されるが、この際の遅延時間はＳＥＳの飽和を避けるよう調整される（ｔＤＥＬ＞５Ｔ１）。この発明は紙、クレジット／ＩＤカード、銀行の通帳、商品またはその他の任意の目的物を認証および／または識別し、ラベリングを行う方法に関する。この時、磁気的に配向した素材における核磁気共鳴と核四極子共鳴現象が利用される。さらに、その他の現象である電気／磁気双極子やスターク−ゼーマンサブレベル間のトンネル遷移の現象が利用される。これらの周波数は無線周波数帯に属する。これらの方法の特徴は、少量の少なくともひとつの認証用物質が目的物に付与されることである。前記物質は、静的な外部の場が存在しない状況で分光学的処理を行うことにより、室温において、無線周波数領域で、独自性が強く、かつ識別可能な反応をみせる。このとき任意の特定の反応（強度、線の幅、線の形、スプリッティング、自由誘導崩壊ＦＩＤ、スピンエコーまたはそれらの組み合わせ）を分類のための基準に用いることができる。分光学的な処理は、時間領域（パルス）または周波数領域（連続波）において行われる。この時、励起のための電磁場の強度、分極、周波数またはそれ以外のいかなる変調を考慮してもよいし、しなくてもよい。この発明はさらに、その方法を用いた機器およびその方法に利用可能な一連の物質を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０６Ｋ 19/10 Ｇ０１Ｖ 3/00 ＥＧ０７Ｄ 7/00 Ｇ０６Ｋ 19/00 ＲＧ０７Ｆ 7/08 Ｇ０７Ｆ 7/08 Ｚ (72)発明者ゴルドフェルドレブイスラエルビアシェバイスラエルイェシャヤフ 14／３ (72)発明者シャメスアレクサンダーイスラエルビアシェバキングアザヤ４／２ (72)発明者リャンドレスヴラディミールイスラエルビアシェバドブヨゼフストリート８【要約の続き】一連の物質を提供する。

Claims

【特許請求の範囲】１．目的物にラベリングを施し、認証および／または識別をする方法において、外部に静的な場がない場合に生じる無線周波数共鳴現象を用い、少量の認証物質を目的物に付加または適用することを特徴とするものであって、その物質は、外部に静的な場が存在しない状況において行われる分光学的な処理により、室温で無線周波数領域において十分に独自かつ識別可能な反応を示し、その物質に固有な特定の反応が物質の分類のための基準として用いられることを特徴とする方法。２．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象は強磁性体における核磁気共鳴（ＮＭＲ）である方法。３．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象は反強磁性体における核磁気共鳴（ＮＭＲ）である方法。４．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象はフェリ磁性体における核磁気共鳴（ＮＭＲ）である方法。５．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象は核四極子共鳴（ＮＱＲ）である方法。６．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象は非常に弱い場の電子スピン共鳴（ＶＬＦＥＳＲ）である方法。７．請求の範囲１に記載の方法において、前記共鳴現象は電気／磁気双極子またはスターク−ゼーマンサブレベル間のトンネル遷移に起因する方法。８．請求の範囲１に記載の方法において、請求の範囲２〜７に記載の少なくとも２つの現象が同時に用いられる方法。９．請求の範囲１〜８のいずれかに記載の方法において、前記目的物は紙、価値を有する紙、銀行の通帳、小切手、クレジットカード、銀行のカード、ＩＤカード、パスポート、タグ、鍵、ディスケットまたは特別な粘着性を有するラベルである方法。１０．請求の範囲１〜９のいずれかに記載の方法において、前記目的物は盗難防止の目的のために商店、ストアー、図書館等において電気的に行われる物品の監視のために適用される物である方法。１１．請求の範囲１〜９のいずれかに記載の方法において、前記目的物は特別なタグ、ラベルまたはマーカーであり、該方法は個人の確認のために適用される方法。１２．請求の範囲１〜９のいずれかに記載の方法において、前記目的物は文書、宝石、武器、爆発物または麻薬であり、該方法はセキュリティまたは税関の検査のために適用される方法。１３．請求の範囲２に記載の方法において、前記物質は、ゼロでない核スピンを持つ少なくとも一種類の原子核を含む強磁性体の金属、合金、配位または有機化合物である方法。１４．請求の範囲３に記載の方法において、前記物質は、ゼロでない核スピンを持つ少なくとも一種類の原子核を含む反強磁性体の金属、合金、配位または有機化合物である方法。１５．請求の範囲４に記載の方法において、前記物質は、ゼロでない核スピンを持つ少なくとも一種類の原子核を含むフェリ磁性体の金属、合金、配位または有機化合物である方法。１６．請求の範囲５に記載の方法において、前記物質は、ゼロでない電気四極子モーメントを持つ少なくとも一種類の原子核を含む金属、合金、配位または有機化合物である方法。１７．請求の範囲６に記載の方法において、前記物質は、ニトロキシド、再結晶化ジフェニルピクリルヒドラジル、イオン−ラジカル塩またはリチウムフタロシアニンなどの有機ラジカル化合物である方法。１８．請求の範囲６に記載の方法において、前記物質はガンマ線照射溶融クォーツである方法。１９．請求の範囲６に記載の方法において、前記物質は遷移元素類または希土類の常磁性イオンを含む無機塩または配位化合物である方法。２０．請求の範囲７に記載の方法において、前記物質は混合原子価を持つ配位化合物である方法。２１．請求の範囲１〜２０のいずれかに記載の方法において、前記物質は結晶質の固体、多結晶質の固体、非晶質の固体、ワイヤー、ホイル、液体である方法。２２．請求の範囲１〜２１のいずれかに記載の方法を用いた機器であって、その機器はプローブヘッドまたはコイルを含み、そのプローブヘッドは、無線周波数帯において連続的な輻射を発する手段と、その無線周波数の輻射に応じて共鳴物質によって発せられ、または吸収される輻射を検出する手段を含む機器。２３．請求の範囲１〜２１のいずれかに記載の方法を用いた機器であって、その機器はゲートを含み、そのゲートは、無線周波数帯において連続的な輻射を発する手段と、その無線周波数の輻射に応じて共鳴物質によって発せられ、または吸収される輻射を検出する手段を含み、このゲートは実際に使用される場面において、商店、ストアー、図書館、郵便局、空港または税関のコントロールポイントに置かれることを予定する機器。２４．請求の範囲２２、２３のいずれかに記載の機器において、前記無線周波数の輻射を発する手段は輻射をパルス状に発するよう調整された機器。２５．請求の範囲２２〜２４のいずれかに記載の機器において、その機器は、プローブヘッド、コイルまたはゲートを横切る変調電磁場を生成する手段を含む機器。２６．請求の範囲１〜２１のいずれかに記載の方法において、この方法をデータ記録または符号化／復号化の目的に使用し、この方法はバーコードやストリップコードのように十分に内容の把握が可能な手法で空間的に配置された、共鳴物質の読み取り可能な複数のマーカーを準備するステップを含む方法。２７．請求の範囲１に記載の方法において、請求の範囲２〜７のいずれかに記載の方法とそれらにそれぞれ対応する請求の範囲１３〜２０のいずれかに記載の共鳴物質とを用いてこの方法をデータ記録または符号化／復号化の目的に使用し、この方法は周波数領域または時間領域において他から十分に区別できる反応の組を準備する方法。２８．データ記録または符号化／復号化の方法であり、この方法は請求の範囲２６および２７に記載の方法の組み合わせによってなる方法。２９．請求の範囲２６〜２８のいずれかに記載の方法において、他のデータ記録方法（磁気的または光学的記録など）と共に用いられ、他の方法によって記録された情報を復号化するための手段（キーワードまたはキーナンバー）を提供する方法。３０．請求の範囲２６〜２９のいずれかに記載の方法を用いた機器であり、この機器はプローブヘッドまたはゲートを含み、このプローブヘッドは、少なくともひとつの無線周波数において連続的またはパルス状の輻射を生成する手段と、その無線周波数の輻射に応じて共鳴物質から発せられ、または共鳴物質に吸収される輻射を検出する手段と、その輻射または目的物を空間的に走査する手段と、空間的にまたはスペクトルとして分散した反応を解析する手段と、を含む機器。３１．請求の範囲１〜２１、２６〜２９のいずれかに記載の方法において、前記物質はラベルを付すべき目的物（銀行の通帳、文書、タグ等）の表面に塗布される前にインク、染料、接着剤または他の物質の中に導入される方法。３２．請求の範囲１〜２１、２６〜２９のいずれかに記載の方法において、前記物質は目的物の製造および／または梱包の間に、ラベルを付されるべき目的物（紙、プラスチック、爆発物）および／またはその梱包材の内部に導入される方法。３３．請求の範囲１〜２１、２６〜２９のいずれかに記載の方法において、前記物質はラベルが付された目的物の表面がカバーされる前に、インク、染料、接着剤またはその他の物質に導入される方法。３４．請求の範囲１〜２１、２６〜２９のいずれかに記載の方法において、前記物質は特別な粘着性のあるラベル内で局所的にまたは分散させて導入される方法。３５．請求の範囲１〜２１、２６〜２９、３１〜３４のいずれかに記載の方法において、前記物質は外部から見えるようにマスクされている方法。３６．請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の物質の共鳴特性をその物質の物理特性を変化させることによって不活性化する方法。３７．請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の物質の共鳴特性をその物質の化学特性を変化させることによって不活性化する方法。３８．請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の物質を含むラベルまたはマーカーの共鳴特性を、その共鳴物質に対して電磁的なスクリーニングを施すことによって不活性化する方法。３９．請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の物質を含むラベルまたはマーカーの共鳴特性を、共鳴物質を支持するタグ、粘着性のあるラベルなどと共に共鳴物質を取り去ることによって不活性化する方法。４０．電気的に物品を監視するシステムのために用いられるＬＣ電気回路の共鳴を増幅する方法において、請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の共鳴物質をもとにそれと同じ共鳴周波数を持つＬＣ回路を設ける方法。４１．電気的に物品を監視するシステムのために用いられるＬＣ電気回路の共鳴を増幅する方法において、請求の範囲１３〜２１のいずれかに記載の共鳴物質によって前記ＬＣ回路をカバーし、またはその共鳴物質に合わせて前記ＬＣ回路を調整し、同じ共鳴周波数を持たせる方法。４２．請求の範囲２２〜２５、３０のいずれかに記載の機器が使用する共鳴周波数をマスクする方法であり、発信器を用いて前記共鳴周波数を含むランダムな周波数で電磁輻射を発する方法。４３．請求の範囲１〜２１、２６〜２９、３１〜４２のいずれかに記載の方法で利用される物質の共鳴特性を秘密にするための方法であり、その物質に対して許可されないアクセスが生じた場合、その物質を不活性化するための任意の物質をその物質と共に配する方法。４４．請求の範囲１〜２１、２６〜２９、３１〜４３のいずれかに記載の方法で利用される物質の共鳴特性を秘密にするための方法であり、その物質は、構造的に異なる相（または異種同形体）の形で存在する同一の化学組成の少なくとも二つの変態の混合物であり、それらのうちの一つのみが共鳴周波数において反応する方法。４５．請求の範囲１〜２１、２６〜２９、３１〜４４のいずれかに記載の方法で利用される物質の共鳴特性を秘密にするための方法であり、その物質は、局所的に（その物質の位置において）加熱／冷却または磁化／消磁が発生した場合に限り共鳴周波数において共鳴特性を帯びる方法。