SK70599A3

SK70599A3 - Device and method using dielectrokinesis to locate entities

Info

Publication number: SK70599A3
Application number: SK705-99A
Authority: SK
Inventors: Thomas L Afilani
Original assignee: Dkl Internat Inc
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2000-07-11
Also published as: CA2272749A1; EE9900209A; CZ187799A3; AU5441598A; KR100545572B1; US5748088A; JP2001508566A; US6686842B1; TR199901731T2; NO992509D0; NO992509L; IL130146A0; WO1998024077A1; ZA9710583B; ID18981A; CN1244938A; AU722792B2; AR013333A1; US6674366B1; TW357269B

Description

Vynález sa týka spôsobu lokalizácie rôznych objektov, napr. ľudí a živočíchov, pozorovaním a detekciou sily a následného rezultujúceho točivého momentu, zrýchlenia, vibrácie alebo iného merateľného kvantifikovateľného prejavu tejto sily vytvorenej usporiadaním priestorového gradientu nerovnomerného trojrozmerného elektrického poľa špecificky generovaného uvedeným objektom, pričom detekcia sily a prejavu tejto sily je uskutočnená zariadením podľa vynálezu obsluhovaným človekom.

Doterajší stav techniky

Detekcia vizuálne skrytých tvorov, najmä ľudí, sa používa, napr. pri oheň-hasiacich operáciách, záchranných pátracích operáciách, operáciách na presadenie zákonov, vojenských operáciách, apod. V doterajšom stave techniky sú najmä zariadenia na detekciu ľudí, zvierat a materiálov, pričom niektoré z nich merajú zmeny v elektrostatickom poli. Avšak žiadne z týchto detekčných zariadení nepoužíva silu rezultujúcu z trojrozmerného usporiadania štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa špecificky generovaného daným objektom, za účelom zistenia presného miesta a orientácie objektu voči obsluhe detekčného zariadenia. Použitím elektrokinetických javov, dielektroforézy, ktorá indukuje silu a následný rezultujúci točivý moment na anténe a ostatných konštrukčných častiach uvedeného zariadenia vynález poskytuje rýchlu indikáciu polohy a smeru objektu. Vynález rovnako môže byť použitý ako merací prístroj na indikáciu smeru najsilnejšieho signálu štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa na situácie, pri ktorých dielektroforetická sila a následný rezultujúci točivý moment, zrýchlenie, vibrácie alebo iný merateľný kvantifikovateľný prejav sily je veľmi malý a ťažko detekovateľný. Je nutné upozorniť, že zatiaľ čo vynález je možné použiť na rôzne druhy objektov,

31220 T primárne použitie vynálezu spočíva v lokalizácii ľudí, a to bez ohľadu na prítomnosť alebo absenciu krycích materiálových štruktúr (stien, stromov, zemných násypov, apod.), interferenčných signálov typu rfi a emi, nepriaznivých klimatických podmienok a denných alebo nočných podmienok viditeľnosti.

V patente US 3 771 152 (Dettling a kol.) je popísaný detektor vniknutia nežiadúcej osoby, v ktorom detekčný signál je generovaný zmenami v elektrostatickom poli spôsobenými vniknutím nežiadúcej osoby. Pri tomto spôsobe detekcie je poskytnutá nesmerová informácia. V patente US 4316180 (Le Vert) je popísaný smerový detektor, ktorý lokalizuje nežiadúcu osobu meraním zmien v lokálnom elektrostatickom poli. V tomto zariadení sú použité dve cievky na odlíšenie čelnej strany zariadenia od jej zadnej strany. Uvedené zariadenie neposkytuje špecifickú aktuálnu smerovú indikáciu. V patente US 5 436 613 (Ghost a kol.) je popísané meranie rozptylu elektrického poľa na určenie toho, či biologické tkanivo ako protiklad k vodičom alebo izolantom preniklo do uvedeného poľa. V japonskom patente č. 113 692 je popísané zariadenie na detekciu osôb, ktoré meria rozdiel v elektrostatickej kapacite.

Zo žiadneho vyššie uvedeného vynálezu alebo zo žiadnej kombinácie týchto vynálezov nie je vynález popísaný a nárokovaný v tejto patentovej prihláške zrejmý.

31220 T

Podstata vynálezu

Vynález detekuje prítomnosť rôznych objektov použitím elektrokinetického javu známeho ako dielektroforéza. Ako to bolo vyššie uvedené, primárne použitie vynálezu spočíva v detekcii a lokalizácii ľudí, ktorí sú zrakom viditeľní. Elektrokinetický jav, známy ako dielektroforéza a použitý v tomto vynáleze, je jedným z piatich známych elektrokinetických javov (medzi ďalšie štyri elektrokinetické javy patrí elektroforéza, elektroosmóza, Dornov jav a tečúci potenciál) a týka sa síl ovplyvňujúcich mechanické vlastnosti spočiatku neutrálnej hmoty, ktorá je dielektrický polarizovaná indukciou v priestorovo nerovnomernom elektrickom poli. Toto priestorové nerovnomerné elektrické pole môže byť merané priestorovým gradientom elektrického poľa. Dielektrické sily závisia nelineárne na niekoľkých faktoroch, medzi ktoré patrí dielektrická polarizovateľnosť obklopujúceho média (tvoreného vzduchom a materiálom vizuálnej prekážky, napr. steny, stromu, apod.), dielektrická polarizovateľnosť a geometria spočiatku neutrálnej hmoty (antény a ďalších komponentov uvedeného zariadenia) a distribúcia štvorcového priestorového gradientu lokálneho elektrického poľa zameraného človeka. Priestorový gradient je meraný dielektroforéznou silou produkovanou indukciou-polarizovaným nábojom na anténe a ostatných komponentoch zariadenia, pričom táto sila je konštantnou smerovou vyhľadávacou silou, ktorá vždy zameriava (alebo sa pokúša zamerať) anténu zariadenia a ostatné konštrukčné časti zariadenia smerom na maximálnu hodnotu v usporiadaní štvorcového priestorového gradientu trojrozmerného nerovnomerného elektrického poľa generovaného vopred stanoveným druhom objektu.

Táto konštantná smerová vyhľadávacia sila je veľmi premenlivá, pokiaľ ide o jej veľkosť, ktorá je funkciou uhlovej polohy a radiálnej polohy objektu, ktorý má byť lokalizovaný (ako napríklad cieľová osoba), voči anténe zariadenia a ostatných konštrukčných častí zariadenia, pričom uvedená veľkosť závisí na polarizovateľnosti média (ako napr. vzduchu) obklopujúceho objekt a materiálov použitých na zhotovenie antény zariadení a ostatných komponentov zariadenia. Nasledujúce rovnice definujú dielektroforézne sily, pričom rovnica 1

31220 T platí pre guľové, spočiatku neutrálne objekty (guľovú anténu a ďalšie konštrukčné časti zariadenia), a rovnica 2 platí pre valcovité, spočiatku neutrálne objekty (valcovitá anténa a ostatné konštrukčné časti zariadenia). rovnica 1

F = 3/2 (4/3 (na³)) eoK^Kz-K,) / (K₂+2K,) V |E₀|²rovnica 2

F = (na²) (L) e„K, (K₂-K,) / (K₂+K,)V |E»|² kde

F je vektor dielektrickej sily detekovaný anténou a ďalšími konštrukčnými časťami, a je polomer gule alebo valca,

L · je dĺžka valca, e₀ konštanta permitivity vákua,

K₂ je dielektrická konštanta materiálu gule alebo valca,

Kí je dielektrická konštanta tekutiny alebo plynu (vzduchu) obklopujúceho ako objekt tak i anténu a ostatné konštrukčné časti zariadenia,

Eq je elektrické pole produkované objektom a detekované anténou a ostatnými konštrukčnými časťami, a

V matematický operátor priestorového gradientu.

Je nutné upozorniť, že termínom „anténa“ sa v uvedenej súvislosti v skutočnosti rozumejú všetky komponenty zariadenia podľa vynálezu. V rámci tejto interpretácie dielektrickej konštanty materiálov, z ktorých je zhotovený lokátor podľa vynálezu, všetky určujú celkovú hodnotu K₂ vo vyššie uvedených rovniciach. Uvedené materiály nie sú rovnomerne usporiadané do guľového alebo valcového tvaru, a preto stanovenie presnej hodnoty K₂ je obtiažné. V praktickej oblasti boli urobené pokusy, ktoré poskytli informácie o typoch a umiestnení dielektrických materiálov žiadúcich na dosiahnutie maximálnej hodnoty dielektroforéznej sily a následného rezultujúceho točivého momentu,

31220 T zrýchlenia, vibrácie alebo ostatných merateľných kvantifikovaných prejavov tejto sily za účelom presnej lokalizácie rozdielnych druhov živých tvorov. Nasledujúca tabuľka obsahuje niektoré z dielektrických materiálov použitých v lokátore a ich dielektrické konštanty K₂ a/alebo niektoré z dielektrických materiálov obklopujúcich lokátor a ich dielektrické konštanty K₂.

materiál	dielektrická konštanta
vzduch	1.0
PVC	3.0
nylon	4.0
polyester	5.5
silikón	12,0
2-propanol	19,9
voda	78,4
n-maa	191,3
selén	1000
BaTiO₃	4000
(CS₂)_n	20,000
kov	00

31220 T

Vyššie uvedený text a rovnice týkajúce sa dielektroforézy poskytujú racionálne vysvetlenie princípov funkcie vynálezu, ktoré sú v súlade so všetkými empirickými pozorovaniami súvisiacimi s vynálezom. Tieto princípy funkcie vynálezu spočívajú v použití vyššie uvedených síl na zameranie antény k maximálnemu gradientu lokálneho elektrického poľa, a teda v indikácii smeru k neviditeľnému objektu.

Podľa vynálezu obsluha lokalizačného zariadenia drží v rukách toto zariadenie, pričom cez rukoväť je lokalizačné zariadenie elektricky spojené s obsluhou. Obsluha je čiastočne elektricky uzemnená (cez nohy obsluhy), a teda telo ľudskej obsluhy s individuálnou kapacitou (C) a odporom (R) na správne uzemnenie je spojené s rukoväťou lokalizačného zariadenia. Namerané rozmedzie individuálnej kapacity C ľudského tela je od 100 pF do 400 pF a namerané rozmedzie individuálneho odporu R ľudského tela je od 0,03 kQ do 1ΜΩ. Teda rozmedzie zovšeobecneného elektrického parametra (usporiadanie polarizovaných nábojov vyvolané priestorovým gradientom elektrického poľa objektu v tomto prípade, avšak rovnako elektrickým poľom, prúdom a napätím) tvoreného konštantou exponenciálnej doby tlmenia (=RC) pre ľudské telá prípadne telá obsluhy lokalizačného zariadenia je približne 3 až 400 gs. Táto konštanta doby tlmenia je veľkou mierou zvýšená externým sériovo zapojeným rezistorom s odporom až 100 kQ a paralelne zapojeným kondenzátorom až 0,01 mF, čo vedie k účinnej konštante exponenciálnej doby tlmenia ľudskej obsluhy až od 1 do 10 s.

To umožňuje, aby dielektroforetické sily spôsobené usporiadaním polarizáciou-vyvolaných nábojov (viazaných, nie voľných nábojov) na anténe a ostatných konštrukčných súčastí lokalizačného zariadenia boli detekované, okamžite obnovené a blokované na anténe a konštrukčných častiach lokalizačného zariadenia, pretože sila je obnovovaná rýchlejšie než náboje vyvolané polarizáciou na zariadení môžu doznieť cez telo obsluhy do zeme. Tento jav je v príslušnej oblasti doterajšieho stavu techniky pomenovaný a využíva priestorovo samo-korigujúce vlastnosti dielektroforetickej sily (vždy pôsobí v smere k maximálnej hodnote štvorcového priestorového gradientu

31220 T trojrozmerového elektrického poľa objektu) alebo sa pokúša pôsobiť týmto smerom.

Lokalizačné zariadenie je udržované vo vyváženej horizontálnej polohe a obsluha sníma lokalizačným zariadením konštantným rovnomerným pohybom smerom dozadu a dopredu. Uvedená anténa vybieha z čelnej časti lokalizačného zariadenia a pôsobia na ňu vyššie uvedené sily. Tieto sily vytvárajú následný rezultujúci točivý moment okolo ľahko definovanej osi otáčania, ktorý má sklon nasmerovať anténu a ostatné konštrukčné časti zariadení na maximum priestorového gradientu štvorca nerovnomerného elektrického poľa špecificky generovaného cieľovou osobou alebo iným vopred definovaným objektom v dosahu pôsobenia lokalizačného zariadenia.

Uvedený jav spôsobuje samoregulujúcu činnosť lokalizačného zariadenia, keď obsluha sníma zariadením jeho rovnomerným pohybom za účelom počiatočného sledovania cieľového objektu. Tento jav má za následok rovnako dodatočnú samokorigujúcu činnosť lokalizačného zariadenia určenú na tesné sledovanie radiálneho a uhlového pohybu objektu (tj. na sledovanie a znovuzachytenie cieľového objektu, ktorý už bol predtým sledovaný lokalizačným zariadením). K samo-korigujúcej činnosti lokalizačného zariadenia určenej na znovuzachytenie cieľa dochádza bez ľubovolného dodatočného zreteľného pôsobenia na časť ľudskej obsluhy, a teda funkcia zariadenia je nezávislá na ľudskej obsluhe.

K anténe lokalizačného zariadenia sú pripojené štyri vnútorné Nkanálové tranzistory typu JFET (tranzistory riadené poľom s prechodovým hradlom), ktoré pôsobí vo svojom nelineárnom rozmedzí za účelom účinnej zmeny dĺžky antény. Tri z týchto tranzistorov sú usporiadané v moduloch tak, že sa nachádzajú v rovnakej vzdialenosti od pozdĺžnej osi uvedenej antény, pričom sú vzájomne odsadené o uhol 120°. Štvrtý tranzistor typu FET je usporiadaný v module pod uvedenou osou a v zadnej časti lokalizačného zariadenia. V prvých troch moduloch sú usporiadané tri potenciometre na nastavenie veľkosti prúdu pretekajúceho prvými troma tranzistormi, a tým na

31220 T naladenie lokalizačného zariadenia na miesto priamo pri tele osoby nachádzajúceho sa v presnej vopred známej polohe ako referenčný cieľový objekt. Zisková a frekvenčná odpoveď štyroch tranzistorov FET v dôsledku napäťovej konfigurácie indukovanej referenčným cieľovým objektom je nastavená šiestimi polohovými spínačmi pripojenými na bázu tranzistoru typu NPN. Zmenou frekvenčnej odozvy lokalizačného zariadenia je toto zariadenie naladené na potlačenie vysokofrekvenčných elektromagnetických signálov a šumu zo všetkých externých zdrojov, medzi ktoré rovnako patria zdroje združené so samotnou obsluhou, za účelom vzájomnej interakcie lokalizačného zariadenia s iba usporiadaním štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného trojrozmerného elektrického poľa špecificky generovaného vopred stanoveným druhom objektu a odozvy na toto usporiadanie štvorcového priestorového gradientu.

Pri snímaní lokalizačným zariadením, pri ktorom obsluha stále rovnako a rovnomerne pohybuje lokalizačným zariadením smerom dozadu a dopredu pred známym objektom (napr. človekom v prípade, že cieľovým objektom je človek), obsluha mení šesť polohových spínačov, pokiaľ nie je detekovaná maximálna sila a následný rezultujúci točivý moment, pričom táto sila resp. točivý moment je použitý na zameranie antény a ďalších konštrukčných súčastí zariadenia na cieľový objekt. Po zvolení polohového spínača z uvedených šiestich polohových spínačov obsluha nastaví zisk prvých troch tranzistorov typu FET, pokiaľ lokalizačné zariadenie neukazuje priamo na cieľový objekt alebo sa pokúša ukazovať na tento, cieľový objekt. Na rôzne objekty sú v anténe a ostatných konštrukčných častiach lokalizačného zariadenia použité rôzne dielektrické materiály. Ako príklady detekovaných cieľov môžu byť uvedení ľudia, zvieratá, kovy, plastické hmoty a ostatné materiály. Pokračujúce vývojové práce na zariadení priniesli pozitívne výsledky spočívajúce v dosiahnutí lokalizačného zariadenia schopného uspôsobiť sa ako geometrickým uskutočnením, tak i konštrukčnými materiálmi pre špecifickú detekciu rôznych cieľových živých tvorov.

31220 T

Podľa vyššie uvedeného je cieľom vynálezu poskytnúť presný spôsob lokalizácie smeru a polohy človeka voči ľudskej obsluhe lokalizačného zariadenia.

Ďalším cieľom vynálezu je poskytnúť presný spôsob lokalizácie smeru a polohy vopred stanoveného druhu zvieraťa vzhľadom na ľudskú obsluhu lokalizačného zariadenia.

Ďalším cieľom vynálezu je poskytnúť presný spôsob lokalizácie smeru a polohy vopred stanoveného typu materiálu vzhľadom na obsluhu lokalizačného zariadenia.

Ďalším cieľom vynálezu je poskytnúť zlepšené prvky a usporiadanie týchto prvkov v zariadení na uskutočňovanie vyššie uvedeného spôsobu, pričom toto zariadenie je lacné, spoľahlivé a celkom účinné pre stanovený účel.

31220 T

Stručný prehľad obrázkov

Vynález bude lepšie pochopený pomocou nasledujúceho popisu príkladných uskutočnení, v ktorom budú robené odkazy na priložené výkresy, na ktorých obr. 1 zobrazuje reálnu situáciu, v ktorej lokalizačné zariadenie podľa vynálezu je použité raz osobou na lokalizáciu druhej zakrytej osoby, obr. 2 zobrazuje perspektívny pohľad na lokalizačné zariadenie podľa vynálezu, obr. 3 zobrazuje bočný pohľad na lokalizačné zariadenie znázornené na obr. 2, obr. 4 zobrazuje čelný pohľad na lokalizačné zariadenie znázornené na obr. 2, obr. 5 zobrazuje zapojenie troch hlavných modulov a spodného ladiaceho modulu lokalizačného zariadenia znázorneného na obr. 2, obr. 6 zobrazuje rez vedený pozdĺž dĺžky lokalizačného zariadenia znázorneného na obr. 2 a stredom tohto zariadenia, a obr. 7 schematicky zobrazuje objekt, zemnú plochu, zariadenie podľa vynálezu a siločiary polarizačného elektrického poľa generovaného objektom.

31220 T

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je zobrazené zariadenie podľa vynálezu tvorené lokalizačným zariadením 100. Na tomto obrázku je ďalej zobrazená špecializovaná osoba A používajúca lokalizačné zariadenie 100 na detekciu prítomnosti druhej osoby B, ktorá je vizuálne zakrytá za stenou C. Rukoväť 101 lokalizačného zariadenia 100 je v elektrickom kontakte s rukou osoby A, pričom na ostatné konštrukčné časti lokalizačného zariadenia pôsobia vyššie uvedené sily. Držaním lokalizačného zariadenia 100 v horizontálnej rovine a rovnomerným a konštantným pohybom smerom dozadu a dopredu osoba A detekuje samoregulujúcu a smerovo konštantnú vyhľadávaciu silu, pričom následný rezultujúci točivý moment pôsobiaci na anténu a ostatné konštrukčné časti lokalizačného zariadenia zameriavajú lokalizačné zariadenie na smer a polohu vizuálne zakrytej druhej osoby B.

Vonkajšie konštrukčné časti lokalizačného zariadenia 100 sú zjavné z obr. 2 až 4. Anténa 102 zahrňuje zadnú časť 209 vyrobenú z nylonu alebo podobného materiálu, teleskopickou sekciou 210 a koncový gombík 211. Anténa 102 vybieha z centrálneho dielektrického krytu 200 a je voči tomuto krytu usporiadaná sústredne. Je dôležité upozorniť, že anténa 102 nemusí byť nutne teleskopická, a teda môže byť vyrobená z jedného pevného alebo pružného kusa. Okrem toho, pokiaľ všetky ostatné komponenty lokalizačného zariadení 100 účinne pôsobia ako uvedená anténa, môže lokalizačné zariadenie pracovať popísaným spôsobom, bez toho aby toto zariadenie zahrňovalo anténu 102, hoci v tomto prípade by došlo ku značnému obmedzeniu uvedených síl.

K centrálnemu dielektrickému krytu 200 sú pripevnené tri moduly 201, 202, 203. Horný modul 201 je pripevnený priamo nad spoločnou osou antény 102 a stredového dielektrického krytu 200 a paralelne s touto osou. Spodný pravý modul 202 a spodný ľavý modul 203 sú rovnako paralelné s uvedenou osou. Okrem toho vrchný modul 201 , spodný pravý modul 202 a spodný ľavý modul 203 sú vzájomne odsadené o uhol 120°. Každý z modulov 201, 202 a

31220 T

203 má premenlivý rezistor s regulačným gombíkom 204, 205 resp. 206. Spodný pravý modul 202 a spodný ľavý modul 203 zahrňuje parabolickú anténu 207 resp. parabolickú anténu 208, pričom každá z antén 207, 208 je pripevnená na príslušný modul 202, 203 tak, že z príslušného modulu šikmo vybieha smerom dozadu. Rukoväť 101 je vyrobená z kovovej tyče, ktorá sústredene vybieha z centrálneho dielektrického krytu 200. Rukoväť 101 je zahnutá hore, prebieha v horizontálnej rovine na krátke vzdialenosti, je zahnutá dole za účelom vytvorenia rukoväte, a potom je zahnutá dopredu za účelom vytvorenia podpery pre spodný ladiaci modul 212. Spodný ladiaci modul zahrňuje premenlivý rezistor s regulačným gombíkom 213 a kábel 214, ktorý je pripevnený na horný modul 201.

Elektronické zapojenie lokalizačného zariadenia 100 je zobrazené na obr. 5. Anténa 102 je spojená s optimálnou dolnou priepusťou F1. ktorá vyberie všetky vysokofrekvenčné signály a šum zo všetkých externých elektromagnetických zdrojov, medzi ktoré patria zdroje zo samotnej osoby A. V lokalizačnom zariadení 100 sú elektronické zapojenia, geometrické uskutočnenia konštrukcie a materiály konštrukcie zvolené tak, aby lokalizačné zariadenie bolo prispôsobené vopred stanovenému druhu objektu. Výstup z optimálnej dolnej priepuste F1 je spojený s hradlom troch N-kanálových polom-riadených tranzistorov FET. Tieto tri tranzistory typu FET pôsobia ako zosilňovače, pričom každý z nich je uzavretý v jednom z troch modulov. Dolný pravý modul 202 zahrňuje tranzistor J1 typu FET a premenlivý rezistor Rl s rozsahom 0 až 100 kQ. Vrchný modul 201 zahrňuje tranzistor J2 typu FET, jednosmerný ampérmeter M1, premenlivý rezistor R3 s rozsahom 0 až 100 kQ a piezoelektrický bzučiak PI. Dolný ľavý modul 203 zahrňuje tranzistor J3 typu FET, premenlivý rezistor R2 s rozsahom 0 až 100 kQ, vypínač S1 a deväť voltovú batériu B1.

Premenlivé tranzistory R1 a R2 nastavujú prúdový zisk tranzistorov J1 resp. J3. Nastavením zisku týchto tranzistorov je elektrostatický účinok na tieto zariadenia vyvážený voči tranzistoru J2. Celkový zisk tranzistorov J1_, J2 a J3 je nastavený premenlivým rezistorom R3. Rovnomerný ampérmeter M1 je určený

31220 T na indikáciu zlúčeného prúdového toku cez všetky tri tranzistory typu FET. Okrem toho piezoelektrický bzučiak P1 poskytuje audio výstup, pričom jeho frekvencia sa zvyšuje, keď rastie prúd pretekajúci obvodom. Batéria BI poskytuje žiadúce napájacie napätie (výhodne 9V) na prevádzku uvedeného obvodu, pričom vypínač S1 tvorí prostriedok na uvedenie zosilňovačov tvorených tranzistormi J1 až J3 do zapnutého stavu a vypnutého stavu.

Spodný modul 212 zahrňuje obvod na zvýšenie elektrického parametra osoby obsluhujúcej lokalizačné zariadenie, tj. doby tlmenia (RC), od hodnoty rádovo ps typickej pre uvedenú osobu na hodnotu rádovo sekundy, ktorá je, ako je vyššie uvedené, žiadúca na zachytenie a sledovanie dielektroforetickej sily generovanej cieľovým objektom a následného rezultujúceho momentu, zrýchlenia, vibrácie alebo ľubovolného iného merateľného kvantifikovateľného prejavu sily detekovanej lokalizačným zariadením 100. Lokalizačné zariadenie 100 ďalej zahrňuje 1/8 palcovú zvierku GP1 na uzemnenie uvedeného obvodu vložením príslušného prepojovacieho skratovacieho kolíka do tejto zvierky GP1. Po zasunutí prepojovacieho kolíka do zvierky GP1 je cez referenčný objekt RE poskytnutý zemný potenciál každému prvku z množiny prvkov zahrňujúcich rezistor R4 s odporom 3,3 kQ, rezistor R5 s odporom 22 kQ, rezistor R6 s odporom 100 kQ, kondenzátor C3 s kapacitou 0,01 mF, obmedzovacie diódy D3 a D4, a kontakt šesťpolohového prepínača S2 pôsobiaceho ako volič. Tento šesťpolohový prepínač S2 môže byť prepnutý do jednej zo šiestich polôh za účelom pripojenia bázy tranzistora 01 typu NPN k jednému prvku z uvedenej množiny prvkov. Tranzistor 01 typu NPN je súčasťou laditeľného obvodu, ktorý rovnako zahrňuje N-kanálový tranzistor J4 typu FET, prvý kondenzátor C1 s kapacitou 0,01 pF, prvú diódu D1, druhú diódu D2, elektrické vedenie 500 a druhý kondenzátor C2 s kapacitou 0,01 μΡ. Vložením alebo vybratím skratovacieho kolíka do zvierky GP1 a prepísaním prepínača S2 môže byť nastavený zisk tranzistora 01 a celková frekvenčná odozva laditeľného obvodu v spodnom module 212 môže byť zmenená na maximálnu odozvu.

31220 T

Ako už bolo skôr uvedené, všetky komponenty z obr. 5 pôsobia ako predĺženie antény, ktoré zvyšuje dielektroforetickú silu a následný rezultujúci točivý moment, ktorý je detekovaný lokalizačným zariadením 100. Každý človek ako obsluha lokalizačného zariadenia má rozdielnu kapacitu (C) a odpor (R), čo vedie k nízkej konštantnej exponenciálnej dobe tlmenia (=RC) na zachytenie a sledovanie dielektroforetickej sily a následného rezultujúceho momentu. Reguláciou rezistorov R1-R3 a prepínaním prepínača S2 môžu byť individuálna ľudská obsluha a lokalizačné zariadenie 100 spoločne naladené a optimalizované za účelom detekcie maximálnej hodnoty dielektroforetickej sily a následného rezultujúceho točivého momentu pre špecifickú osobu obsluhujúcu lokalizačné zariadenie 100. To je uskutočnené použitím referenčného objektu (napr. viditeľného človeka) prepínaním prepínača S2 a reguláciou rezistoru R3, pokiaľ obsluhou lokalizačného zariadenia nie je detekovaná maximálna hodnota dielektroforetickej sily a následného rezultujúceho točivého momentu. Keď poloha prepínača S2 je stanovená, obsluha lokalizačného zariadenia zaznamená smer, ktorým je anténa priťahovaná voči referenčnému objektu. V prípade, že tento smer neukazuje presne na referenčný objekt, potom sú regulované rezistory R1 s R2, pokiaľ točivý moment na lokalizačnom zariadení nemá sklon k nasmerovaniu antény 102 priamo k referenčnému objektu. Po naladení a optimalizovaní lokalizačného zariadenia 100 môžu byť objekty rovnakého druhu ako referenčný objekt (napr. ľudia, rôzne druhy zvierat, rôzne drahé kovy a nedrahé kovy, plastické materiály a ostatné materiály) ľahko lokalizované lokalizačným zariadením.

Z obr. 6 je zrejmý vnútrajšok centrálneho dielektrického krytu 200. Jeden koniec 604 teleskopickej antény 102 vybieha do čelného konca krytu 200, zatiaľ čo koniec 603 rukoväťou 101 vybieha do zadného konca krytu 200. Dutina 600 je vyplnená prvým dielektrickým materiálom 601, ktorý obklopuje ako vnútorný koniec 604 teleskopickej antény 102 tak i vnútorný koniec 603 rukoväte 101. Okolo tejto dutiny 600 sa nachádza druhý dielektrický materiál 602, ktorý definuje tvar dutiny 600 a je rovnako v kontakte s vnútorným koncom

31220 T

604 teleskopickej antény 102 a tiež s vnútorným koncom 603 rukoväte 101 v blízkosti miesta, v ktorom konce 604 a 603 vybiehajú z krytu 200. Rukoväť 101 lokalizačného zariadenia a ruky obsluhy lokalizačného zariadenia definujú os E_otáčania, okolo ktorej dielektroforetická sila produkuje následný rezultujúci točivý moment, zrýchlenie, vibrácie alebo iný ľubovolný merateľný kvantifikovateľný prejav tejto sily. Konce 604 a 603 sú odsadené vzdialenosťou D, ktorá je špecifická pre danú obsluhu lokalizačného zariadenia a ktorá rovnako ovplyvňuje celkovú citlivosť a odozvu lokalizačného zariadenia 100, pokiaľ, ide o maximálnu hodnotu detekovateľnej sily a točivého momentu.

Zatiaľ čo špecifické dielektrické materiály pre maximalizovanie účinku točivého momentu na anténe pre rôzne objekty sú dosiaľ predmetom výskumu, boli zistené dielektriká, ktoré produkujú točivý moment použiteľný na lokalizáciu ľudí. Najmä rukoväť 101 a anténa 102 sú vyrobené výhodne z kovu, pričom dutinu 601 vyplňuje vzduch, pričom druhý dielektrický materiál 602 je tvorený PVC a zadná časť 209 antény je vyrobená z nylonu. Okrem toho elektrické obvody v moduloch 201, 202, 203 a v spodnom module 212 sú zapuzdrené v krytoch z PVC, zatiaľ čo samotné moduly, kryt 200 a parabolické antény 207, 208 sú vyrobené z PCV. V prípade použitia týchto materiálov je anténou 102 a ostatnými komponentami zariadenia detekované účinná dielektroforetická sila a následný rezultujúci točivý moment pre presnú lokalizáciu prítomnosti človeka. Dielektrický materiál vyplňujúci dutinu 601 môže byť prípadne zvolený z nasledujúcich materiálov s rôznymi hodnotami rezultujúceho točivého momentu: voda (destilovaná, deionizovaná), glycerín, (di)etylén, trietylénglykol, 2-etyl-1,3-hexándiol, γ-butyrolaktón, dimetylpropiónamid, dimetylsulfoxid, metanol, etanol, propanol, titaničitan barnatý, titaničitan olovnatý a zirkoničitantitaničitan olovnatý.

Obr. 7 zobrazuje cieľový objekt 700 a obklopujúci zemnú plochu 702. Polarizačné náboje 701 objektu produkujú siločiary 704 nerovnomerného elektrického poľa, ktoré majú špecifické priestorové usporiadanie. Tieto siločiary 704 rovnako majú špecifické usporiadanie priestorového gradientu (nie je zobrazený). Siločiary 704 nerovnomerného elektrického poľa sú

31220 T zakončené na obklopujúcej zemnej ploche 702 a indukujú na tejto ploche polarizačné náboje 703 s opačnou polaritou. Z počiatku neutrálne médium alebo predmet 705, akým je napr. zariadenie podľa vynálezu, je zobratý uprostred siločiar nerovnomerného elektrického poľa. Neutrálny predmet 705 zahrňuje dutinu 706 vyplnenú špecifickým dielektrickým materiálom 707. Siločiary nerovnomerného elektrického poľa indukujú v dielektrickom materiáli 707 polarizačné náboje 709 a 710. Neutrálny predmet 705 rovnako zahrňuje vystupujúce antény 708, ktoré sú vytvorené zo špecifického dielektrického materiálu a sú v priamom kontakte s dutinou 706 a dielektrickým materiálom 707. Vystupujúce antény 708 tvoria os 711 otáčania, ktorá je kolmá na rovinu zahrňujúcu obr. 7. Samotná dielektroforetická sila sa prejavuje ako ľahko detekovaný točivý moment antény 708 okolo osi 711 otáčania.

Rozumie sa, že vynález nie je obmedzený na vyššie popísané uskutočnenie, avšak zahrňuje všetky ďalšie uskutočnenia, ktoré spadajú do rozsahu ochrany definovaného priloženými patentovými nárokmi.

Claims

1. Zariadenie pre lokalizáciu objektu vopred stanoveného druhu, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje kryt majúci vnútornú časť s prvým dielektrickým materiálom vnútri tejto časti a rukoväť tvorenú z niekoľkokrát zahnutej tyče, ktorá má prvý koniec vybiehajúci z uvedenej vnútornej časti uvedeného krytu a von zo zadného konca uvedeného krytu, pričom uvedený kryt a uvedená rukoväť sú skonštruované tak, že uvedené zariadenie reaguje na špecifické trojrozmerné usporiadanie štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa generovaného uvedeným objektom na produkovanie dielektroforetickej sily a kvantifikovateľného prejavu tejto sily na uvedenom zariadení, ktoré indikuje špecifický smer voči uvedenému objektu.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že uvedený kryt zahrňuje dutinu vnútri uvedeného prvého dielektrického materiálu, pričom táto dutina je vyplnená druhým dielektrickým materiálom.

3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje aspoň prvý modul pripevnený k príslušnému prvému povrchu uvedeného krytu, pričom tento prvý modul kryje príslušný tretí dielektrický materiál.

4. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý modul má príslušný prvý zosilňovač vnútri tohto modulu.

5. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje prvý, druhý a tretí modul pripevnený k príslušnému prvému, druhému resp. tretiemu povrchu uvedeného krytu, pričom uvedené moduly kryjú príslušný tretí, štvrtý resp. piaty dielektrický materiál.

6. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že uvedené moduly sú vzájomne radiálne odsadené o uhol 120°.

31220 T

7. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý, druhý a tretí modul zahrňuje prvý, druhý resp. tretí zosilňovač vnútri tohto prvého, druhého resp. tretieho modulu.

8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý modul zahrňuje prvý premenlivý rezistor spojený s uvedeným prvým, druhým a tretím zosilňovačom, pričom tento premenlivý rezistor je rezistorom na zmenu zisku uvedeného prvého, druhého a tretieho zosilňovača.

9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa tým, že uvedený druhý modul zahrňuje druhý premenlivý rezistor spojený s uvedeným druhým zosilňovačom, pričom uvedený tretí modul zahrňuje tretí premenlivý rezistor spojený s uvedeným tretím zosilňovačom, pričom uvedený druhý a tretí premenlivý rezistor je rezistorom na zmenu zisku uvedeného druhého resp. tretieho zosilňovača.

10. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že druhým dielektrickým materiálom je vzduch.

11. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje pozdĺžnu anténu majúcu prvý koniec, ktorý vybieha z uvedenej vnútornej časti uvedeného krytu a von z čelného konca uvedeného krytu, pričom tak uvedený prvý modul ako i uvedený druhý modul má parabolickú anténu pripevnenú k uvedenému prvému resp. druhému modulu tak, že z uvedeného prvého resp. druhého modulu šikmo vybieha smerom dozadu.

12. Zariadenie podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý resp. druhý modul je tvorený pravým spodným resp. ľavým spodným modulom, pričom tak tento pravý spodný modul ako i tento ľavý spodný modul má parabolickú anténu pripevnenú k uvedenému pravému spodnému resp. ľavému spodnému modulu tak, že z uvedeného pravého spodného resp. ľavého spodného modulu šikmo vybieha smerom dozadu.

13. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý,

31220 T druhý, tretí, štvrtý a piaty dielektrický materiál je zvolený tak, aby sa dosiahla maximálna hodnota uvedenej dielektroforetickej sily pre uvedený vopred stanovený druh objektu.

14. Zariadenie podľa nároku 5, vyznačujúce sa tým, že uvedená niekoľkokrát zahnutá tyč zahrňuje druhý koniec majúci zadný modul pripevnený na tomto druhom konci.

15. Zariadenie podľa nároku 14, vyznačujúce sa tým, že uvedený zadný modul na uvedenej tyči má šiesty dielektrický materiál vnútri tohto modulu.

16. Zariadenie podľa nároku 15, vyznačujúce sa tým, že uvedeným vopred stanoveným druhom objektu je človek, pričom uvedený prvý, tretí, štvrtý, piaty a šiesty dielektrický materiál je PVC, pričom uvedený druhý dielektrický materiál je zvolený z množiny zahrňujúcej vzduch, vodu, glycerín, (di)etylén, trietylénglykol, 2-etyl-1,3-hexándiol, γ-butyrolaktón, dimetylpropiónamid, dimetylsulfoxid, metanol, etanol, propanol, titaničitan barnatý, titaničitan olovnatý a zirkoničitan-titaničitan olovnatý.

17. Zariadenie podľa nároku 16, vyznačujúce sa tým, že uvedeným druhým dielektrickým materiálom je vzduch.

18. Zariadenie podľa nároku 15, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje zosilňovač umiestnený v uvedenom zadnom module, pričom tento zosilňovač má vstup, viacpolohový prepínač elektricky spojený s uvedeným vstupom a množinu ladiacich obvodov spojených cez uvedený viacpolohový prepínač s uvedeným vstupom.

19. Zariadenie podľa nároku 18, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý modul zahrňuje príslušný prvý premenlivý rezistor vnútri tohto prvého modulu na zmenu zisku uvedeného prvého zosilňovača.

20. Zariadenie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že uvedeným

31220 T vopred stanoveným druhom objektu je človek, pričom uvedeným prvým a tretím dielektrickým materiálom je PVC, pričom uvedený druhý dielektrický materiál je zvolený z množiny zahrňujúcej vzduch, vodu, glycerín, (di)etylén, trietylénglykol, 2-etyl-1,3-hexándiol, γ-butyrolaktón, dimetylpropiónamid, dimetylsulfoxid, metanol, etanol, propanol, titaničitan barnatý, titaničitan olovnatý a zirkoničitan-titaničitan olovnatý.

21. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje pozdĺžnu anténu majúcu prvý koniec, ktorý vybieha z uvedenej vnútornej časti uvedeného krytu a von z čelného konca uvedeného krytu.

22. Zariadenie podľa nároku 21, vyznačujúce sa tým, že uvedený prvý a druhý dielektrický materiál je v kontakte s uvedeným prvým koncom uvedenej pozdĺžnej antény a s uvedeným prvým koncom uvedenej niekoľkokrát zahnutej tyče.

23. Spôsob lokalizácie objektu vopred stanoveného druhu, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje krok spočívajúci v poskytnutí lokalizačného zariadenia majúceho kryt a rukoväť, krok spočívajúci v držaní uvedeného zariadenia uvedenou rukoväťou, krok spočívajúci v snímaní uvedeným lokalizačným zariadením pri konštantnom rovnomernom pohybe v smere dozadu a dopredu a v približnom smere k uvedenému objektu, a krok spočívajúci v pozorovaní reakcie uvedeného zariadenia spôsobenej kvantifikovateľným prejavom dielektroforetickej sily produkovanej interakciou medzi uvedeným zariadením a špecifickým trojrozmerným usporiadaním štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa generovaného uvedeným objektom, na stanovenie špecifického smeru vzhľadom k uvedenému objektu.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje krok spočívajúci v poskytnutí uvedeného lokalizačného zariadenia s aspoň jedným dielektrickým materiálom, ktorý je zvolený v závislosti na uvedenom vopred stanovenom druhu objektu.

31220 T

25. Spôsob podľa nároku 24, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje krok spočívajúci v poskytnutí uvedeného lokalizačného zariadenia s aspoň dvoma dielektrickými materiálmi, pričom prvým z uvedeným dielektrických materiálov je PVC, pričom druhý z uvedených dielektrických materiálov je zvolený z množiny zahrňujúcej vzduch, vodu, glycerín, (di)etylén, trietylénglykol, 2-etyl-1,3-hexándiol, γ-butyrolaktón, dimetylpropiónamid, dimetylsulfoxid, metanol, etanol, propanol, titaničitan barnatý, titaničitan olovnatý a zirkoničitan-titaničitan olovnatý.

26. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa tým, že uvedeným druhým dielektrickým materiálom je vzduch, pričom uvedeným vopred stanoveným druhom objektu je človek.

27. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa tým, že ďalej zahrňuje krok spočívajúci v poskytnutí uvedeného lokalizačného zariadenia s pozdĺžnou anténou, pričom uvedeným kvantifikovateľným prejavom je točivý moment, pričom uvedená reakcia spočíva v sklone nasmerovania antény na uvedený objekt.

28. Zariadenie na detekciu špecifického trojrozmerného usporiadania štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa, vyznačujúce sa tým, že zahrňuje kryt definujúci dutinu vnútri tohto krytu, prvý dielektrický materiál umiestnený v uvedenom kryte, a rukoväť vytvorenú z vodivého materiálu, ktorý je v kontakte s uvedeným prvým dielektrickým materiálom, pričom uvedený kryt a uvedená rukoväť sú konštruované tak, že uvedené zariadenie reaguje na špecifické trojrozmerné usporiadanie štvorcového priestorového gradientu nerovnomerného elektrického poľa, na produkovanie dielektroforetickej sily a kvantifikovateľného prejavu uvedenej sily na uvedenom zariadení.

29. Zariadenie podľa nároku 28, vyznačujúce sa tým, že ďalej zahrňuje anténu usporiadanú tak, že je vo funkčnom vzťahu s uvedeným krytom.

31220 T

30. Zariadenie podľa nároku 29, vyznačujúce sa tým, že uvedená anténa je definovaná komponentami tohto zariadenia.

31. Zariadenie podľa nároku 29, vyznačujúce sa tým, že uvedená anténa je zhotovená z vodivého materiálu a je v kontakte s uvedeným prvým dielektrickým materiálom.

32. Zariadenie podľa nároku 31, vyznačujúce sa tým, že uvedený kryt ,· zahrňuje čelný koniec a zadný koniec, pričom uvedená anténa je pripevnená na uvedený kryt na uvedenom čelnom konci a uvedená rukoväť je pripevnená na uvedený kryt na uvedenom zadnom konci.