Спосіб отримання відбитка руки та пристрій для його здійснення

1. Спосіб отримання відбитка руки, який включає операції формування на прозорій пластині з діелектричного матеріалу суцільного шару прозорого електрода, суцільного шару активної речовини, прикладання руки до суцільного шару активної речовини, подачу електричної напруги, який відрізняється тим, що перед операцією формування суцільного шару активної речовини, в суцільному шарі прозорого електрода формують наскрізні суцільні виїмки, а електричну напругу подають на руку і на кожну смужку прозорого електрода. 2. Пристрій для отримання відбитка руки, який складається з прозорої пластини з діелектричного матеріалу, на якій послідовно розміщені суцільний шар прозорого електрода, суцільний шар активної речовини, який відрізняється тим, що суцільний шар прозорого електрода містить наскрізні суцільні виїмки. UA (21) a201002630 (22) 09.03.2010 (24) 25.10.2011 (46) 25.10.2011, Бюл.№ 20, 2011 р. (72) КРИВУТЕНКО АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ (73) КРИВУТЕНКО АНАТОЛІЙ ІВАНОВИЧ (56) UA 45489 C2; 15.04.2002; 10 сторінок US 2004190761 A1; 30.09.2004; 14 сторінок KR 20050011126 A; 29.01.2005; 9 сторінок UA 27648 C2; 15.09.2000; 7 сторінок US 2002054696 A1; 09.05.2002; 8 сторінок US 7248298 B2; 24.07.2007; 9 сторінок UA 54318 A; 17.02.2003; 10 сторінок KR 20030030839 A; 18.04.2003; 17 сторінок JP 2005338980 A; 08.12.2005; 25 сторінок US 5778089 A; 07.07.1998; 10 сторінок WO 9717668 A1; 15.05.1997; 36 сторінок C2 2 (19) 1 3 браження папілярних ліній руки. Отримані відбитки руки можна аналізувати та ідентифікувати. Для вказаного способу отримання відбитка руки характерні такі недоліки: - низька електробезпечність, через виникнення сильнодіючих больових відчуттів при протіканні великого струму під час використання даного способу для отримання відбитків руки; - обмежене застосування, через неможливість використання вказаного способу для отримання відбитків руки, яке також пояснюється протіканням великого струму через неї, що визиває сильні больові відчуття. Найбільш близьким до способу, що заявляється, отримання відбитка руки за технічною суттю є спосіб, описаний в патенті України № 27648, МПК А 61 В 5/117, G 06 К 9/00, Бюл. № 4, 2000 p., який включає формування на прозорій пластині з діелектричного матеріалу суцільного шару прозорого електрода, на поверхню якого наносять суцільний шар активної речовини. Після прикладання руки до поверхні суцільного шару активної речовини, на руку та суцільний шар прозорого електрода подають електричну напругу. Під дією електричного поля шар активної речовини починає, наприклад, випромінювати світло в місцях дотику папілярних ліній пальця до шару активної речовини. Направляючи випромінювання світла на фотоприймач, наприклад телекамеру типу CVC, який з'єднаний з комп'ютером, на екрані монітора отримують зображення папілярних ліній руки. Отримані відбитки руки можна аналізувати та ідентифікувати. Недоліками даного способу отримання відбитка руки є: - низька електробезпечність, через виникнення сильнодіючих больових відчуттів при протіканні великого струму під час використання даного способу для отримання відбитків руки. Згідно з ГОСТ 25 861-83 "Машины вычислительные и системы обработки данных. Требования по электрической и механической безопасности и методы испытаний", який є діючим по даний час, встановлено обмеження змінного струму І, який протікає по тілу людини, величиною не більше 0,7 мА частотою до 10 кГц включно. Дослідження показують, що густина J струму, який протікає через структуру шарів і руку під час подачі електричної напруги змінного струму частотою 1 кГц на суцільний шар прозорого 2 електрода та руку становить 0,04 мА/см . При площі S шару активної речовини 12 см  19 см, яка необхідна для отримання відбитка руки, протікаючий через руку струм буде величиною 2 2 I=JS=0,04 мА/см 228 см =9,12 мА. Величина струму, в даному випадку, набагато перевищує допустимі межі (0,7 мА) згідно зі вказаним ГОСТ. - обмежене застосування, через неможливість використання пристроїв виготовлених згідно з вказаним способом для отримання відбитків руки, яке також пояснюється протіканням великого струму через руку, що викликає сильні больові відчуття. В основу винаходу поставлена задача - підвищення електробезпечності та розширення можливостей застосування. 96356 4 Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі отримання відбитка руки, який включає операції формування на прозорій пластині з діелектричного матеріалу суцільного шару прозорого електрода, суцільного шару активної речовини, прикладання руки до суцільного шару активної речовини, подачу електричної напруги, перед операцією формування суцільного шару активної речовини, в суцільному шарі прозорого електрода формують наскрізні суцільні виїмки, а електричну напругу подають на руку і на кожну смужку прозорого електрода. Пристрій для отримання відбитка руки, за вказаним способом отримання відбитка руки, який складається з прозорої пластини з діелектричного матеріалу, на якій послідовно розміщені суцільний шар прозорого електрода, суцільний шар активної речовини, в суцільному шарі прозорого електрода розміщено наскрізні суцільні виїмки. Завдяки тому, що перед операцією формування суцільного шару активної речовини, в суцільному шарі прозорого електрода формують наскрізні суцільні виїмки, а електричну напругу подають на руку і на кожну смужку прозорого електрода - це приводить до: - підвищення електробезпечності, завдяки різкому зменшенню величини протікаючого струму І через частину руки, а не через всю руку. - розширення можливості застосування забезпечується підвищенням електробезпечності пристроїв, що працюють на вказаному способі і тому з'являється можливість для їх ширшого використання, зокрема, для отримання відбитка руки, а не тільки пальця. Суть запропонованого способу отримання відбитка руки представлена на фіг. 1 і полягає в наступному: на прозору пластину 1 з діелектричного матеріалу, площа якої S (фіг. 1,а) вакуумним нанесенням формують суцільний шар прозорого електрода 2, в якому за допомогою методів фотолітографії та хімічного травлення формують наскрізні суцільні виїмки 3 і, таким чином, відбувається поділ суцільного шару прозорого електрода 2 на смужки 4 прозорого електрода (фіг. 1,б). Необхідна кількість n смужок 4 прозорого електрода визначається за формулою n=Іповн./Ібезп., де Іповн весь струм, який протікає через руку, а Ібезп - величина безпечного струму, яка дорівнює 0,7 мА згідно з ГОСТ 25 861-83. Величина повного струму визначається за формулою Іповн=JS. Кінцева формула для визначення кількості смужок запишеться так: n = JS/Ібезп. Кількість виїмок буде на одну менше, ніж смужок. Ширина виїмок повинна бути меншою роздільної здатності фотоприймача, наприклад телекамери або CMOS матриці, з метою унеможливлення її впливу на кінцевий результат відбитка. Поверх отриманої структури наносять шар активної речовини 5 (фіг. 1,в), прикладають руку 6 (фіг. 1,г). Потім від джерела електричного струму 7 за допомогою, наприклад, комутаторних ключів 8 подають електричну напругу на руку 6 і на кожну смужку 4 прозорого електрода. Під дією електричного поля шар активної речовини 5 починає, наприклад, випромінювати світло в місцях дотику папілярних ліній руки, які знаходяться, на 5 приклад, під першою смужкою прозорого електрода, на яку подана електрична напруга. Направляючи випромінювання світла на фотоприймач 9, наприклад, телекамеру типу CVC, який з'єднаний з комп'ютером, на екрані монітора отримують зображення папілярних ліній певної частини руки. Далі електричну напругу за допомогою комутаторних ключів 8 подають на другу, третю і т. д. смужки (один полюс джерела електричного струму постійно підключений до руки), зображення від яких передається в комп'ютер за допомогою, наприклад, телекамери, отримуючи повне зображення відбитка руки на екрані монітора. Отриманий відбиток руки можна аналізувати та ідентифікувати. При отриманні відбитка руки електричну напругу подають на руку, а за допомогою комутаторних ключів її подають послідовно на кожну смужку прозорого електрода. При проведенні прокатки пальців електричну напругу подають на руку, а за допомогою комутаторних ключів її подають одночасно на необхідну кількість смужок, ширина яких становить 4 см. В цьому випадку величина протікаючого струму буде невеликою, так як незначна площа пальця, під час проведення прокатки пальця, контактує з шаром активної речовини. Приклад реалізації запропонованого способу отримання відбитка руки. На поверхню прозорої пластини 1 (фіг. 1) з діелектричного матеріалу, 2 наприклад скла товщиною 410- м і площею 12102 2 м1910- м (12 см19 см) наносять методом вакуумного напилення суцільний шар прозорого еле6 ктрода 2 із матеріалу Іn2О3:Sn товщиною 0,310- м при температурі 200 °C (фіг. 1а). Кількість смужок n визначаємо по формулі n=JS/Ібезп. Підставивши 2 2 в цю формулу значення J=0,04 мА/см , S=228 см , а Ібезп=0,7 мА, отримаємо n=13,028571. Ширина 2 однієї смужки буде: 19103 м/13,028571=14,58333310- м, або 1,4583333 см. Ця ширина смужки враховує і ширину виїмки - крок смужки прозорого електрода з виїмкою. Приймемо 6 ширину виїмки рівною 1010- м (0,001 см). Тоді віднявши від ширини смужки ширину виїмки, отримаємо ширину смужки прозорого електрода, яка буде рівною 14,573333 мм або 1,4573333 см. Струм, який буде протікати в кінцевому результаті через одну смужку і руку буде рівний 1,4573333 2 см12 см0,04 мА/см =0,6996199 мА, що менше допустимого (0,7 мА) струму. За допомогою методів фотолітографії та хімічного травлення в суцільному шарі прозорого електрода 2 формують (фіг. 1,б) смужки прозорого електроду шириною 14,573333 мм з виїмками між 6 2 ними шириною 10 • 10- м та довжиною 1210- м. Поверх виїмок 3 та смужок 4 наносять суцільний шар активної речовини 5 способом пульверизації суспензії порошку люмінофора ZnS-Cu і лаку із ціанетилового ефіру полівінілового спирту (у співвідношенні 20 г порошку на 0,1 л лаку). Шар 5 сушать протягом 2 годин при температурі 100 °C. 6 Товщина шару 3010- м. Розміри зерен порошку 6 люмінофора близько 1010- м. На отриманий таким чином суцільний шар активної речовини 5 кладуть руку 6 (фіг. 1,г). Від джерела електричного 96356 6 струму 7 електричну напругу подають на руку 6 від одного полюса джерела, а від другого полюса за допомогою, наприклад, комутаторних ключів 8 подають електричну напругу послідовно на кожну смужку 4 прозорого електрода. Під дією електричного поля шар активної речовини 5 починає, наприклад, випромінювати світло в місцях дотику папілярних ліній руки, які знаходяться, наприклад, під першою смужкою, на яку подана електрична напруга. Направляючи випромінювання світла на фотоприймач 9, наприклад телекамеру типу CVC, який з'єднаний з комп'ютером, на екрані монітора отримують зображення папілярних ліній певної частини руки. Потім електричну напругу за допомогою комутаторних ключів 8 подають на другу, третю і т. д. смужки, зображення від яких передається в комп'ютер за допомогою, наприклад, телекамери, отримуючи повне зображення відбитків руки на екрані монітора. Отримані відбитки пальця можна аналізувати та ідентифікувати. На фіг. 2 показано пристрій для реалізації способу отримання відбитка руки, який складається з прозорої пластини 1 з діелектричного матеріалу, на якій розміщені смужки 4 прозорого електрода, між якими розміщені виїмки 3, поверх смужок 4 прозорого електрода та виїмок 3 розміщено суцільний шар 4 активної речовини. Прозорою пластиною 1 з діелектричного матеріалу може бути пластина із скла, кварцу, прозорої кераміки та іншого прозорого матеріалу. Смужками прозорого електрода 2 можуть бути смужки із SnO2, Іn2О3:Sn, ZnO та інші. Суцільним шаром 4 активної речовини може бути: 1. Шар, здатний під дією електричної напруги випромінювати електромагнітні хвилі і який складається, наприклад: а) з покриття з порошкового люмінофору, яке являє собою суміш електролюмінофору, розподіленого в діелектрику (лаці, кераміці). Як порошковий люмінофор використовують такі матеріали: ZnS-Cu, ZnS-Cu, Al; ZnS-Cu:Mn, ZnS-Mn, ZnSe-Cu, випромінювання яких перекриває всю видиму область довжин хвиль. Як діелектрик, в якому розподілено люмінофор, використовують епоксидні лаки, наприклад ЕП-96, ціанетилцелюлозу; б) з покриття, яким є тонкі електролюмінесце6 6 нтні плівки товщиною від 0,210- м до 210- м, наприклад ZnS:Mn, ZnS:Tb; в) з покриття, яким є тонкі електролюмінесцентні плівки, на одній або на обох основних поверхнях якої розміщена одна діелектрична плівка, наприклад Та2О5 або декілька, наприклад, SiO2Ta2O5, Аl2О3-Та2О5-Аl2О3. Товщини таких плівок 6 знаходяться в межах (0,1…0,4)10- м. Повна структура такого шару запишеться так: Ta2O5-ZnS:Mn-Ta2O5-SiO2 і вона послідовно наноситься на суцільний шар прозорого електрода. Тонкі діелектричні плівки наносять для збільшення електричної міцності електролюмінесцентної структури. 2. Шар, який під дією електричної напруги здатний змінювати свої оптичні властивості і який складається, наприклад: 7 а) з покриття рідкокристалічної речовини, наприклад, нематичного рідкого кристалу (НРК), диспергованого в полімерній матриці із полівінілового спирту [див. статтю Вайшнораса Р. А., Паеды С. І., Ваедене С. І. "Новый электрооптический эффект в ЖК-композитах", Письма в ЖТФ, т. 16, вып. 13, 1990, с. 73]. Матеріалами рідкокристалічної речовини можуть бути, наприклад, нематичні, смектичні, холестеричні рідкі кристали або їх суміші. Матеріалами полімерів можуть бути такі речовини як, наприклад, полівініловий спирт, поліуретан, фотополімеризуючі матеріали та інші. Крім того, в полімерну матрицю або в рідкий кристал можна додавати фарбники, наприклад, метил червоний, індофенол і отримати кольорове зображення, що покращує контраст пристроїв. б) з покриття, структура, якого складається з плівки рідкокристалічної речовини, диспергованої в полімерній матриці, на одній або двох основних поверхнях якої розміщена одна, наприклад, SiO2 або декілька діелектричних плівок, наприклад, ТіО2-Та2О5. Тонкі діелектричні плівки наносять для збільшення електричної міцності всього шару та для зменшення доступу вологи до нього. Приклад реалізації пристрою для отримання відбитка руки, показано на фіг. 1: 3 на скляну пластину 1 товщиною 410- м, пло2 2 щею 1010- м1210- м наносять у вакуумі методом електронно-променевого напилення суцільний прозорий провідний шар 2 із In2O3:Sn 6 товщиною 0,110- м (фіг. 1,а), в якому за допомогою методів фотолітографії та хімічного травлення формують наскрізні суцільні виїмки 3 і, таким чином, відбувається поділ суцільного шару прозорого електрода на смужки 4 (фіг. 1,б). Розрахунок кількості смужок проводять по формулі, приведеній вище у прикладі реалізації способу отримання відбитка руки. Таких смужок повинно бути 7 з кроком 17,5 мм, а виїмок на одну менше. Ширина виї6 мок дорівнює 510- м. (Вказана площа скляної пластини 1 взята з розрахунку отримання відбитка руки за два проходи, спочатку отримують відбиток п'ясті руки, а потім відбиток 4-х пальців, що приводить до здешевлення пристрою, економії електроенергії). Поверх отриманої структури наносять шар активної речовини 5 (фіг. 1,в), прикладають руку 6 (фіг. 1,г). Потім від джерела електричного струму 7 за допомогою, наприклад, комутаторних ключів 8 подають електричну напругу на руку 6 і послідовно на кожну смужку 4 прозорого електрода. Під дією електричного поля шар активної речовини 5 починає, випромінювати світло в місцях дотику папілярних ліній руки, які знаходяться, наприклад, під першою смужкою, на яку подана електрична напруга. Направляючи випромінювання 96356 8 світла на фотоприймач 9, наприклад телекамеру типу CVC, який з'єднаний з комп'ютером, на екрані монітора отримують зображення папілярних ліній певної частини руки. Потім електричну напругу за допомогою комутаторних ключів подають на другу, третю і т. д. смужки прозорого електрода 4 (електричний потенціал постійно підключений до руки), зображення від яких передається в комп'ютер за допомогою, наприклад, телекамери, отримуючи повне зображення відбитка руки на екрані монітора. Отриманий відбиток руки можна аналізувати та ідентифікувати. Перелік фігур. 1. На фіг. 1 показано технологічний процес способу виготовлення відбитка пальця, який полягає в наступному: на прозорій пластині 1 з діелектричного матеріалу, (фіг. 1,а) вакуумним нанесенням формують суцільний шар прозорого електрода 2, в якому за допомогою методів фотолітографії та хімічного травлення формують наскрізні суцільні виїмки 3 і, таким чином, відбувається поділ суцільного шару прозорого електрода 2 на смужки 4 (фіг. 1,б). Поверх отриманої структури наносять шар активної речовини 5 (фіг. 1,в), прикладають руку 6 (фіг. 1,г). Потім від джерела електричного струму 7 за допомогою, наприклад, комутаторних ключів 8 подають електричну напругу на руку 6 і на кожну смужку 4 прозорого електрода. 2. На фіг. 2 показано пристрій для отримання відбитка руки, який складається з прозорої пластини 1 з діелектричного матеріалу, поверх якої розміщено смужки 4 прозорого електрода, між якими розміщено виїмки 3. Поверх виїмок 3 та смужок 4 прозорого електрода розміщено шар активної речовини 5. Техніко-економічна ефективність запропонованого способу отримання відбитка руки та пристрою для його здійснення в порівнянні з прототипом полягає в наступному: - підвищенні електробезпечності, завдяки тому, що перед операцією формування суцільного шару активної речовини, в суцільному шарі прозорого електрода формують наскрізні суцільні виїмки, а електричну напругу подають на руку і на кожну частину прозорого електрода - це приводить до різкого зменшення величини протікаючого струму через руку, так як струм протікає не через всю руку, а через частину руки; - розширенні можливостей застосування, які забезпечуються підвищенням електробезпечності пристроїв, що працюють на вказаному способі і тому з'являється можливість для їх ширшого використання, зокрема, для отримання відбитків руки, а не тільки пальця. 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 96356 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601