專利名稱：具有不均勻?qū)傩缘娜鞲衅鞯闹谱鞣椒?br> 具有不均勻?qū)傩缘娜鞲衅靼l(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及全息傳感器及其生產(chǎn)方法。
技術(shù)背景全息傳感器可用于探測(cè)多種分析物。W095/26499公開了一種基于 體積全息圖的全息傳感器。該傳感器包括對(duì)分析物敏感的基質(zhì)，該基 質(zhì)具有遍布其體積內(nèi)而布置的光學(xué)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)換器的這種物理 排列，使傳感器產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)對(duì)因與分析物的相互作用或反應(yīng)而發(fā) 生在對(duì)分析物敏感的基質(zhì)內(nèi)的體積變化或結(jié)構(gòu)重排非常敏感。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明第一方面涉及一種傳感器，所述傳感器包括承載介質(zhì)以及 布置在承載介質(zhì)中的全息圖，其中介質(zhì)的光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)屬性的變 化而改變，并且其中介質(zhì)是不均勻的，因此屬性的變化不均勻。本發(fā)明另一方面涉及一種生產(chǎn)全息傳感器的方法，包括如下步驟通過(guò)以下兩種方式形成不均勻承載介質(zhì)(a) 使單體聚合，其中至少一個(gè)聚合反應(yīng)的條件在聚合過(guò)程中改 變；或者(b) 將一種組分引入介質(zhì)中，使該組分與介質(zhì)反應(yīng)或與存在于介 質(zhì)中的第二組分反應(yīng)，并改變發(fā)生在介質(zhì)中的反應(yīng)的程度；在承載介質(zhì)中置入全息記錄材料；并 記錄全息圖像。該方法使得能夠準(zhǔn)確預(yù)定傳感器的靈敏度。 一種通過(guò)本發(fā)明方法 生產(chǎn)的傳感器陣列可包括具有不同的、分級(jí)靈敏度的傳感器。本發(fā)明另一方面為用于生產(chǎn)如下傳感器的方法，所述傳感器包括 介質(zhì)和布置在介質(zhì)中的全息圖，其中介質(zhì)的光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)屬性的 變化而改變，所述方法包括如下步驟通過(guò)使可聚合組分與另一種組分的混合物聚合形成承載介質(zhì)；在承載介質(zhì)中置入全息記錄材料；并
記錄全息圖像；其中物理屬性發(fā)生改變的溫度取決于存在于混合物中的另一種組 分的量。光學(xué)特性可通過(guò)介質(zhì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變而變化。本發(fā)明另一方面涉及生產(chǎn)無(wú)4艮全息傳感器的方法，該方法包括如 下步驟通過(guò)以下兩步形成具有布置在其整個(gè)體積內(nèi)的全息圖的不均勻承 載介質(zhì)(1)向第一聚合物的整個(gè)體積內(nèi)引入交聯(lián)單體混合物； (2 )使單體混合物反應(yīng)以制成其中記錄有全息圖像的第二聚合 物，其中第一和第二聚合物形成介質(zhì)并且其中反應(yīng)的程度在 整個(gè)介質(zhì)內(nèi)變化。 本發(fā)明提供可對(duì)安全領(lǐng)域特別有用的傳感器。例如，本發(fā)明傳感 器的靈敏度可以改變并復(fù)雜到實(shí)際上不可能精確復(fù)制這樣的傳感器的 程度。附圖簡(jiǎn)述

圖1為不同pH值下琥珀酐中峰值衍射波長(zhǎng)(nm)對(duì)時(shí)間(秒)的 關(guān)系圖；圖2為對(duì)應(yīng)于琥珀酐(S)、普通/未處理的(N)或乙酸酐的(A) 峰值衍射波長(zhǎng)(nm)對(duì)pH的關(guān)系圖；圖3為不同條件下的峰值衍射波長(zhǎng)(nm)對(duì)pH的關(guān)系圖；并且 圖4為不同條件下的峰值衍射波長(zhǎng)(nm)對(duì)pH的另一張關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
由本發(fā)明傳感器表現(xiàn)出來(lái)的不均勻性可以是隨機(jī)的?；蛘?，傳感 器可以包括基本連續(xù)的或逐級(jí)/逐步的屬性改變。這可使得傳感器具有 與其相關(guān)的一套分級(jí)的響應(yīng)，例如，具有不同屬性/反應(yīng)性的多個(gè)區(qū)域。本發(fā)明的傳感器優(yōu)選包括聚合承載介質(zhì)。不均勻性可通過(guò)改變介 質(zhì)的聚合度來(lái)獲得，即，使得介質(zhì)包括基本聚合的區(qū)域和以較低程度 聚合的區(qū)域。在該情形中，各區(qū)域可為如下狀態(tài)使得在特定的分析 物濃度或濃度范圍內(nèi)，各區(qū)域中光學(xué)特性的值相同或基本相同。優(yōu)選地，聚合介質(zhì)含有可易于改性的官能團(tuán)。例如，聚合介質(zhì)可 由曱基丙烯酸羥基乙酯("HEMA")、甲基丙烯酸氨基乙酯("AEMA，，)和 /或曱基丙烯酸乙二醇酯("EDMA，，)單體形成。得到的聚合物含有可易 于改性的氨基官能團(tuán)。氨基官能團(tuán)可使用例如酸肝——例如乙酸酐、 琥珀酐或4-硝基苯二曱酸酐——改性。不同的可聚合組分的使用使得能在例如單個(gè)全息元件中獲得不同 的靈敏度。低于pH4時(shí)，含有用琥珀酐改性的HEMA/AEMA的全息元件 與用乙酸酐改性的HEMA/AEMA在大致相同的波長(zhǎng)下重現(xiàn)。因此，具有 包括琥珀酐改性區(qū)域和乙酸酐改性區(qū)域的HEMA/AEMA聚合介質(zhì)的元件 可用作pH傳感器；當(dāng)各區(qū)域的色彩看起來(lái)似乎相同時(shí)，用戶可獲知 pH低于4。當(dāng)在pH〉8. 5的情形下比較乙酸酐改性的HEMA/AEMA和未改 性的HEMA/AEMA時(shí)，可》見(jiàn)察到相似的結(jié)果。全息圖可布置在承載介質(zhì)的整個(gè)體積內(nèi)。本發(fā)明的傳感器可包括 具有"靈敏度梯度"的全息元件。梯度可通過(guò)改變聚合介質(zhì)改性的程 度來(lái)獲得，即聚合度是分級(jí)的。這可通過(guò)將介質(zhì)置于不同的聚合/解聚 條件下實(shí)現(xiàn)。對(duì)于給定的分析物濃度范圍，具有基本改性介質(zhì)的全息元件與具 有改性程度較低的介質(zhì)的全息元件相比，可具有較大波段的重現(xiàn)波長(zhǎng)。 既然是這樣，如果基本改性的區(qū)域和以較低程度改性的區(qū)域均在相同 的波長(zhǎng)下重現(xiàn)，那么這可表明各區(qū)域置于不同的分析物濃度中。因此， 在沿著靈敏度梯度的一個(gè)特定點(diǎn)上，給定的色彩將指示特定的分析物 濃度。在沿著梯度的不同點(diǎn)上，相同的色彩將指示不同的分析物濃度。 因此，如果傳感器包括具有靈敏度梯度的全息元件，標(biāo)準(zhǔn)參考色彩可 用來(lái)確定分析物濃度的梯度。本發(fā)明的方法可包括將一種附加單體引入聚合物中，然后再聚合。 例如，附加單體可通過(guò)使已存在于聚合混合物中的受保護(hù)的單體去保 護(hù)來(lái)獲得。單體可在初始聚合前用基團(tuán)，例如N-(叔丁氧基羰基)保護(hù)。 進(jìn)行聚合的混合物于是將包括聚合區(qū)域和非聚合區(qū)域。然后受保護(hù)的 單體可被進(jìn)行選擇性去保護(hù)并被聚合。這使得能夠準(zhǔn)確度量傳感器的 靈敏度?；蛘撸郊咏M分可為交聯(lián)劑，聚合物含有可選擇性交聯(lián)的可交聯(lián) 基團(tuán)。交聯(lián)是精確控制聚合物結(jié)構(gòu)并從而精確控制全息元件靈敏度的 另一種途徑。特別優(yōu)選的是涉及使用可變(例如灰度色標(biāo))掩模以獲
得所需的不同響應(yīng)的光化學(xué)交聯(lián)。全息元件的靈敏度可使用試劑，例如鉻酸鹽控制。使用鉻酸鹽和 基于明膠的承載介質(zhì)(特別是與曱醛交聯(lián)的承載介質(zhì))可降低元件的 靈敏度，而同時(shí)增大其重現(xiàn)波長(zhǎng)。在該實(shí)施方案中，第一步為生成不在基質(zhì)上交聯(lián)的明膠聚合物。 將明膠的水溶液涂布到適宜的基質(zhì)上，例如已經(jīng)過(guò)處理能實(shí)現(xiàn)明膠粘 附的玻璃或塑料上。使明膠冷卻并固化。一旦固化，明膠即可用不同濃度的例如鉻離子進(jìn)行處理，引起有 差異的交聯(lián)并從而獲得有差異的靈敏度。這可通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)。一個(gè)實(shí)例是制備整個(gè)明膠膜可沉入其中的液浴(bath)。液浴含有冷的鉻 溶液，其中有1~5%或更多的鉻離子。將整個(gè)薄膜沉入液浴中，于是 整個(gè)薄膜浸入鉻溶液中。然后將薄膜緩慢地從鉻溶液中提起，使得在 溶液中浸泡時(shí)間較長(zhǎng)的部分具有更高的交聯(lián)密度。通過(guò)使兩種溶液流入含有明膠薄膜的液浴中可以達(dá)到類似的效 果。其中一種為濃的鉻溶液并且另一種為水。如果水加入的速度高于 鉻溶液加入的速度，鉻的濃度將隨時(shí)間降低。通過(guò)提高鉻溶液加入的 速度而不是水加入的速度可以使梯度倒過(guò)來(lái)。該原則同樣適用于使用戊二醛溶液而不是鉻溶液作為交聯(lián)劑的情 形。然后可通過(guò)例如擴(kuò)散將交聯(lián)的聚合物轉(zhuǎn)化為全息圖，例如，如 W095/26949中所述。全息傳感器可設(shè)計(jì)成與分析物反應(yīng)后具有提高的響應(yīng)。在這樣的 傳感器中，全息元件優(yōu)選含有基于水凝膠的承載介質(zhì)，該承載介質(zhì)與 分析物反應(yīng)后，發(fā)生相轉(zhuǎn)變，例如轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)。與該相轉(zhuǎn)變相伴隨 的是光學(xué)特性的變化，例如峰值衍射波長(zhǎng)的偏移，偏移的大小取決于 溫度。在特定(通常為升高)的溫度下，觀察到最大偏移。已發(fā)現(xiàn)通 過(guò)向初始聚合物中加入共聚物并進(jìn)一步聚合，可改變發(fā)生該"超響應(yīng)，， 的溫度。因此，待在特定溫度下使用的傳感器可被設(shè)計(jì)成其最大響應(yīng) 發(fā)生在此溫度下。大部分全息傳感器依賴于銀形成全息圖。然而，生產(chǎn)無(wú)銀的全息 傳感器可能是有利的。無(wú)銀傳感器可用不均勻介質(zhì)制備以生成具有分 級(jí)靈敏度的傳感器，如下所述。制備傳感器聚合物(Pl)并使用交聯(lián) 單體混合物(P2)進(jìn)行二次聚合以生成硬的、交聯(lián)的聚合物條紋(fringe),并從而在Pl中制得全息圖。P2的聚合通過(guò)使已浸入PI 中的P2混合物曝光于UV激光來(lái)進(jìn)行。P2混合物曝光于UV激光的時(shí)間將影響P2聚合物的交聯(lián)度和硬度。 而P2聚合物的交聯(lián)度和硬度又影響所得到的全息傳感器的靈敏度。同 樣地，可使用該技術(shù)制造虛擬儀器，由此通過(guò)將含有P2混合物的傳感 器用UV激光曝光不同時(shí)長(zhǎng)來(lái)獲得不同的靈敏度。在WO2004/081676中描述的無(wú)銀技術(shù)可用來(lái)制作具有兩種不同靈 敏度的單個(gè)全息圖。這一概念基于應(yīng)用初始聚合物(Pl)中的一個(gè)靈 敏度以及聚合物(P2)的條紋中的第二靈敏度。更具體地說(shuō)，與W02004/081676相比，第二靈敏度通過(guò)生成含有 第二分析物配體的P2混合物引入。P2條紋膨脹或收縮的凈作用將導(dǎo) 致P2和P1之間的折射率差異發(fā)生改變，從而引起亮度的變化。相反， 將分析物與Pl結(jié)合導(dǎo)致整個(gè)聚合物膨脹并引起信號(hào)波長(zhǎng)改變，而折射 率變化最小。因此，兩個(gè)信號(hào)可根據(jù)波長(zhǎng)偏移-強(qiáng)度變化進(jìn)行分離。本發(fā)明的傳感器可包括通過(guò)光衍射生成的全息圖。全息圖可僅在 放大的條件下、白光、UV光或紅外輻射下可見(jiàn)，或者可在特定的溫度、 磁力或壓力條件下觀察到。全息圖像可具有一個(gè)物體或者具有二維或 三維效果。傳感器可包括在用激光照射時(shí)產(chǎn)生干涉效應(yīng)的裝置，其中 該裝置可包括去極化層。傳感器可對(duì)分析物敏感，所述分析物為化學(xué)物質(zhì)、生化物質(zhì)或生 物物質(zhì)。本發(fā)明涉及在樣品中探測(cè)任何這樣的分析物的方法，包括將 樣品與傳感器接觸，并探測(cè)其光學(xué)特性的任何變化。本發(fā)明還涉及包括本發(fā)明傳感器的物品，其中所述物品為一個(gè)物 件(device),例如交易卡、紙幣、護(hù)照、身份證、智能卡、駕駛執(zhí)照、 股票、債券、支票、支票卡、稅票(tax banderole )、禮券、郵票、 火車票或飛機(jī)票、電話卡、彩票卡、賽事票(event ticket )、信用卡 或簽帳卡、業(yè)務(wù)名片或?yàn)榱藚^(qū)分正宗產(chǎn)品和假冒產(chǎn)品或用于識(shí)別被盜 產(chǎn)品而在消費(fèi)者、品牌或產(chǎn)品保護(hù)中所使用的物品。所述物品還可為 智能包裝物品，所述智能包裝物品是一種包括容器、包裝物或封裝物 以監(jiān)控、測(cè)試或指示有關(guān)質(zhì)量或影響產(chǎn)品質(zhì)量、貯存期限或安全性的 環(huán)境條件的產(chǎn)品信息的系統(tǒng)。典型的應(yīng)用包括顯示時(shí)間-溫度、新鮮度、 濕度、酒精、氣體、物體損壞等的指示器。
物品可為工業(yè)品或手工藝品，包括選自珠寶品的裝飾元件、服飾 品(包括鞋襪)、紡織品、家具、玩具、贈(zèng)品、家用品(包括陶器和玻 璃器皿)、建筑物(包括玻璃、瓷磚、涂料、金屬、磚塊、陶瓷、木材、 塑料以及其他內(nèi)部和外部設(shè)施)、藝術(shù)品(包括圖片、雕塑、陶瓷和照 明設(shè)施)、文具(包括賀卡、專用信紙和宣傳資料)以及體育用品。所 述物品可為用于農(nóng)業(yè)研究、環(huán)境研究、人類或獸類的預(yù)測(cè)性診斷(prognostics )、治療診斷、診斷、治療或化學(xué)分析中的產(chǎn)品或設(shè)備， 所述產(chǎn)品或設(shè)備可為測(cè)試條、芯片、盒式貯存器(cartridge),拭子(swab)、管、移液管、接觸透鏡、結(jié)膜下移植物、皮下移植物、測(cè)醉 試驗(yàn)器、導(dǎo)管或者流體取樣或分析設(shè)備。本發(fā)明還涉及包括本發(fā)明傳感器的可轉(zhuǎn)移全息膜。全息膜可存在 于熱沖壓帶(stamping tape)上或可通過(guò)將傳感器從膜中轉(zhuǎn)移到物品 上以用來(lái)提高物品的安全性。
本發(fā)明還涉及包括能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的本發(fā)明傳感器以及使用這些數(shù)據(jù) 進(jìn)行數(shù)據(jù)讀操作、處理、存儲(chǔ)、控制、傳輸、分布、報(bào)告和/或建模的 系統(tǒng)的產(chǎn)品。這樣的系統(tǒng)包括移動(dòng)電話、私人數(shù)字秘書和其他便攜式 電子設(shè)備。以下實(shí)施例用于解釋本發(fā)明。實(shí)施例1至3為含銀的傳感器；實(shí) 施4和5不含銀。DMPA為2， 2-二曱氧基-2-苯基苯乙酮。HYP0為于水 中的20% (w/v)的硫代硫酸鈉。QBS為碘化-1， l，-二曱基-2， 2，-花 青。
用于實(shí)施例1至3中的傳感器的玻片的制備對(duì)于每個(gè)玻片，使用0. 3mmo1的單體制備聚合物。將這些玻片預(yù) 涂(presub )有曱基丙烯酸-3-(三曱氧基甲硅烷基)丙酯。該聚合物溶 液(每個(gè)玻片)含有腦A( 34mg )、 AEMA. HCl( 4. 95mg )、 E腿(1. 52mg )、 正丙醇(24. 4 /a 1 )以及MeOH ( 2. 71 ja 1 )中的5 %的DPMA溶液。25 。C下使該溶液在UV光下于玻片上聚合50分鐘。聚合后，將各玻片用 去離子水和乙醇洗滌。然后將各玻片用0. 3M于80%正丙醇(200 jli 1 )中的AgC104處理 2分15秒。使玻片干燥，然后在40ml于70%曱醇——曱醇中有l(wèi)ml 0. 1 % (w/v)的QBS — 一中的3% (w/v) LiBr中攪拌2分鐘。使各玻片在含有2% (w/v)抗壞血酸(70ml )的1. 0M化2304中達(dá)到平衡10分 鐘后，用Nd:YAG倍頻脈沖激光(532nm)的一個(gè)脈沖曝光。將玻片在50%曱醇中的2. 5% (w/v)氫醌和0. 75% ( w/v ) NaOH 中顯影1分鐘，接著在5% ( v/v)的乙酸中攪拌以終止顯影。將玻片 用先前已使用過(guò)的HYPO ( 40ml )處理2分鐘，然后用新鮮的HYPO再 處理2分鐘。實(shí)施例1將玻片分成多個(gè)部分，并依照如下方案用琥珀酐對(duì)其進(jìn)行處理 將2. 5g琥珀酐加至在玻璃燒杯中攪拌的0. 1M NaH2P04緩沖溶液 (500ml， pH為7. 0)中。在琥珀酐完全溶解以前，將載有全息圖的玻 片即時(shí)插入溶液中。將玻片以漸增的方式在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)放低至 反應(yīng)溶液中。待反應(yīng)完成后，將玻片取出，之后立即放在去離子水中 徹底清洗，以除去任何反應(yīng)物，然后在100mMNaOH中并接著在5mM HN03 中清洗。使用該方法，將玻片的各部分處理0、 10、 30、 90、 210、 330和 510秒。然后對(duì)這些處理過(guò)的玻片在pH為4、 pH為5. 5和pH為7時(shí) 的響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試。圖1示出了在三種不同的pH值下，峰值衍射波長(zhǎng)對(duì)琥珀酐處理時(shí) 間的關(guān)系圖。結(jié)果顯示對(duì)于給定的pH范圍，介質(zhì)處理的時(shí)間越長(zhǎng)， 所獲得的波長(zhǎng)范圍越大。實(shí)施例2將玻片的一個(gè)部分在試管中用0. 1M NaH2P04緩沖液(500 p 1, pH 為7. 0)中的乙酸酐(20jal)處理。使用分光計(jì)對(duì)反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控并使 反應(yīng)達(dá)到完全。然后將同一個(gè)玻片的另一部分與于NaH2P04緩沖液(500 p 1， pH為7. 0)中的琥珀酐(0. 0517g)反應(yīng)10分鐘。然后在多種離 子濃度為500mM的緩沖液中對(duì)玻片進(jìn)行測(cè)試。未改性的、琥珀酐改性的以及乙酸酐改性的部分的敏感度如圖2 所示。琥珀酐部分與未處理部分表現(xiàn)得截然相反，因?yàn)樗狒拈_環(huán)處 生成游離酸基團(tuán)。琥珀酐部分的波長(zhǎng)范圍均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他兩部分的波 長(zhǎng)范圍，跨越光譜的整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域。在pIK4時(shí)，琥珀酐和乙酸酐部
分均在大約相同的波長(zhǎng)下重現(xiàn)；在pH〉8. 5時(shí)，對(duì)于未改性的部分和乙 酸酐改性的部分也觀察到類似的結(jié)果。實(shí)施例3將玻片的一部分用NaH2P04緩沖液(250ml， pH為7.0)中的乙酸 酐(lml)處理，同時(shí)在冰上攪拌，然后在聚合物中記錄全息圖。將玻 片在100mM NaOH和5mM HN03中洗滌后加入4艮。然后將玻片在Na2S04 中如前所述地曝光。將玻片的另一部分，先在聚合物中記錄全息圖， 然后用NaH2P04緩沖液(250ml， pH為7. 0 )中的乙酸酐(lml )處理， 同時(shí)在冰上攪拌。按照實(shí)施例1給出的方案記錄全息圖后，在玻片的另一部分中形 成琥珀酐梯度。將玻片的不同部分分別處理360、 240、 150、 120、 90 和60秒。圖3示出了琥珀酐改性部分以及乙酸改性部分對(duì)pH的響應(yīng)。乙酸 改性部分的峰值衍射波長(zhǎng)在整個(gè)所選擇的pH范圍內(nèi)大致保持恒定。然 而，琥珀酐部分對(duì)pH的變化高度敏感，其靈敏度隨著酐處理時(shí)間的延 長(zhǎng)而提高；這由如下結(jié)果表現(xiàn)出來(lái)相對(duì)于較短的處理時(shí)間，在240s 處理時(shí)間下pH為4和pH為IO之間的波長(zhǎng)差異大。實(shí)施例4使用傳感器聚合物Pl和交聯(lián)單體混合物P2生成無(wú)銀的、對(duì)pH敏 感的全息傳感器。Pl由HEMA (85摩爾％ )共聚物與10摩爾％曱基丙 烯酸(MAA)和5摩爾％二曱基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)組成。P2混 合物由20mg Irgacure 2959、 7ml曱醇、2ml EDMA、 200ml曱基丙烯 酸羥基乙酯(HEMA)、 20ml乙二醇和20ml水組成。將P1的兩個(gè)獨(dú)立 部分(在相同的玻片上的)用UV激光分別曝光15秒和30秒從而制得 具有不同硬度的P2層的無(wú)銀全息圖。如圖4所示，在用UV激光曝光30秒后得到的傳感器系統(tǒng)對(duì)pH (25mM離子濃度，30°C )的響應(yīng)低于僅曝光15秒的相同系統(tǒng)的響應(yīng)。 這表明全息傳感器的靈敏度可簡(jiǎn)單地通過(guò)控制UV曝光的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 該系統(tǒng)可用在含有Pl的相同玻片上而得到一系列傳感器，也可用在針 對(duì)具體應(yīng)用具有可調(diào)靈敏度的單個(gè)基片上或具有"分級(jí)"響應(yīng)的單個(gè)
傳感器上。實(shí)施例5制造了具有兩種不同敏感度的無(wú)銀全息傳感器?；拙酆衔?Pl) 由在水中聚合的64摩爾％丙烯酰胺、32摩爾％曱基丙烯酰胺和3摩 爾％亞曱基二丙烯酰胺組成。這些聚合物對(duì)溶劑，例如乙醇敏感，因 為它們非常親水并且會(huì)在溶劑存在下收縮。P2配方由100ml于水中的 2% (w/v)抗壞血酸、lml曱醇、4ml水、500ml 二甘醇、5mg Irgacure 2959、 5mg DMPA、 0. 4g 1， 4-二丙烯?；鵳底，秦和0. 148g丙烯酸組成。 這生成對(duì)pH敏感的P2混合物，并從而得到對(duì)pH敏感的條紋。對(duì)聚合物進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可在pH為3的緩沖液(50 mM離子濃度) 中觀察到全息圖。這不會(huì)影響到Pl基底聚合物。在pH為9 ( 50mM離 子濃度)時(shí)，全息圖消失。這是因?yàn)镻2中的酸性基團(tuán)對(duì)pH為9的緩 沖液作出響應(yīng)而溶脹，降低Pl和P2之間的折射率差異并導(dǎo)致全息圖 消失。
權(quán)利要求
1. 一種傳感器，包括承載介質(zhì)和布置在承載介質(zhì)中的全息圖，其 中介質(zhì)的光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)屬性的變化而改變，并且其中介質(zhì)是不均 勻的，因此屬性的變化不均勻。
2. 權(quán)利要求1的傳感器，其中介質(zhì)為聚合物。
3. 權(quán)利要求2的傳感器，其中介質(zhì)含有以較高程度聚合的區(qū)域和 以較低程度聚合的區(qū)域。
4. 權(quán)利要求3的傳感器，用于探測(cè)分析物，其中在特定的分析物 濃度下，光學(xué)特性的值在每個(gè)區(qū)域內(nèi)基本相同。
5. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，其中光學(xué)特性為全息元件的 衍射、反射、折射或吸收。
6. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，其中全息圖通過(guò)光的衍射產(chǎn)生。
7. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，其中全息圖僅在放大條件下 可見(jiàn)。
8. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，其中全息圖像為一個(gè)物體或 為二維或三維效果。
9. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，進(jìn)一步包括在用激光照射時(shí) 產(chǎn)生干涉效應(yīng)的裝置。
10. 權(quán)利要求9的傳感器，其中所述裝置包括去極化層。
11. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，其中全息圖在白光、UV光或 紅外輻射下可見(jiàn)。
12. 權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的傳感器，其中全息圖在特定溫度、 磁力或壓力條件下可見(jiàn)。
13. 前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的傳感器，用于探測(cè)化學(xué)物質(zhì)、生化物 質(zhì)或生物物質(zhì)。
14. 一種探測(cè)樣品中分析物的方法，包括將樣品與前述權(quán)利要求中 任一項(xiàng)的傳感器接觸，并探測(cè)其光學(xué)特性的任何變化。
15. —種物品，該物品包括權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的傳感器。
16. 權(quán)利要求15的物品，所述物品為交易卡、紙幣、護(hù)照、身份 證、智能卡、駕駛執(zhí)照、股票、債券、支票、支票卡、稅票、禮券、 郵票、火車票或飛機(jī)票、電話卡、彩票卡、賽事票、信用卡或簽帳卡、 業(yè)務(wù)名片或?yàn)榱藚^(qū)分正宗產(chǎn)品和假冒產(chǎn)品或用于識(shí)別^皮盜產(chǎn)品而在消 費(fèi)者、品牌或產(chǎn)品保護(hù)中使用的物品。
17. 權(quán)利要求15的物品，所述物品為本發(fā)明所定義的智能包裝物口口 o
18. 權(quán)利要求15的物品，所述物品為工業(yè)品或手工藝品，包括選 自珠寶品的裝飾元件、服飾品(包括鞋襪)、紡織品、家具、玩具、贈(zèng) 品、家用品(包括陶器和玻璃器皿)、建筑物(包括玻璃、瓷磚、涂料、 金屬、磚塊、陶瓷、木材、塑料以及其他內(nèi)部和外部設(shè)施)、藝術(shù)品(包 括圖片、雕塑、陶瓷和照明設(shè)施)、文具(包括賀卡、專用信紙和宣傳 資料)以及體育用 品。
19. 權(quán)利要求15的物品，所述物品為用于農(nóng)業(yè)研究、環(huán)境研究、 人類或獸類的預(yù)測(cè)性診斷、治療診斷、診斷、治療或化學(xué)分析中的產(chǎn) 品或^殳備。
20. 權(quán)利要求19的物品，所述物品為測(cè)試條、芯片、盒式貯存器、 拭子、管、移液管、接觸透鏡、結(jié)膜下移植物、皮下移植物、測(cè)醉試 驗(yàn)器、導(dǎo)管或者流體取樣或分析設(shè)備。
21. —種可轉(zhuǎn)移薄膜，該薄膜包括權(quán)利要求1 ~ 13中任一項(xiàng)的傳感器。
22. 權(quán)利要求21的薄膜，所述薄膜存在于熱沖壓帶上。
23. —種提高物品安全性的方法，包括將傳感器從權(quán)利要求21或 22的膜中轉(zhuǎn)移到物品上。
24. —種設(shè)備，包括權(quán)利要求1~ 13中任一項(xiàng)的傳感器以及用于產(chǎn) 生和/或記錄傳感器數(shù)據(jù)的裝置。
25. —種系統(tǒng)，使用由權(quán)利要求24的設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)、控制、傳輸、報(bào)告和/或建模。
26. —種生產(chǎn)全息傳感器的方法，包括如下步驟 通過(guò)單體的聚合形成不均勻承載介質(zhì)，其中至少一個(gè)聚合反應(yīng)的條件在聚合過(guò)程中發(fā)生改變；在承載介質(zhì)中置入全息記錄材料；并 記錄全息圖#>。
27. —種生產(chǎn)全息傳感器的方法，包括如下步驟 通過(guò)將一種組分引入介質(zhì)中，使該組分與介質(zhì)反應(yīng)或與存在于介 質(zhì)中的第二組分反應(yīng)，并改變發(fā)生在介質(zhì)中的反應(yīng)的程度來(lái)形成不均勻承栽介質(zhì)；在承載介質(zhì)中置入全息記錄材料；并 記錄全息圖像。
28. 權(quán)利要求27的方法，其中所述介質(zhì)為聚合物。
29. 權(quán)利要求27或28的方法，其中所述介質(zhì)含有氨基并且所述組 分為酸酐。
30. 權(quán)利要求29的方法，其中所述介質(zhì)可通過(guò)下述單體的聚合獲 得，所述單體包括曱基丙烯酸羥基乙酯、曱基丙烯酸氨基乙酯和/或二 曱基丙烯酸乙酯。
31. 權(quán)利要求29或30的方法，其中所述組分為琥珀酐或乙酸酐。
32. 權(quán)利要求27或28的方法，其中所述介質(zhì)為可交聯(lián)的并且所述 組分為交聯(lián)劑。
33. 權(quán)利要求27或28的方法，其中所述組分為可聚合的，所述介 質(zhì)含有可聚合的第二組分。
34. 權(quán)利要求33的方法，其中所述介質(zhì)含有受保護(hù)的單體，所述 組分可以是通過(guò)使受保護(hù)的單體去保護(hù)獲得的單體。
35. 權(quán)利要求26~34中任一項(xiàng)的方法，其中圖像通過(guò)接觸印刷記錄。
36. —種分立的(discrete )傳感器的陣列，其可由4又利要求26 ~ 35中任一項(xiàng)的方法獲得。
37. 權(quán)利要求36的陣列，其中所述傳感器具有不同的靈敏度。
38. —種生產(chǎn)如下傳感器的方法，所述傳感器包括介質(zhì)和布置在介 質(zhì)中的全息圖，其中介質(zhì)的光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)屬性的變化而改變，所 述方法包括如下步驟通過(guò)使可聚合組分與另一種組分的混合物聚合形成承載介質(zhì)；在承載介質(zhì)中置入全息記錄材料；并記錄全息圖像；其中物理屬性發(fā)生改變的溫度取決于存在于混合物中的另 一種組 分的量。
39. 權(quán)利要求38的方法，其中所述介質(zhì)含有水凝膠。
40. 權(quán)利要求38或39的方法，其中光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)發(fā)生相轉(zhuǎn)變 而變化。
41. 權(quán)利要求40的方法，其中所述組分為共聚物。
42. 權(quán)利要求38或權(quán)利要求39的方法，其中所述組分為N-異丙基 丙烯酰胺。
43. —種生產(chǎn)無(wú)銀全息傳感器的方法，該方法包括如下步驟 通過(guò)以下兩步形成其中具有全息圖的不均勻承載介質(zhì)(1)向第一聚合物的整個(gè)體積內(nèi)引入交聯(lián)單體混合物；(2 )使單體混合物反應(yīng)以制成形成全息聚合物條紋的第二聚合物，其中第一和第二聚合物形成介質(zhì)并且其中反應(yīng)的程度在整個(gè)介質(zhì)內(nèi)變化。
全文摘要
一種包括承載介質(zhì)以及布置在承載介質(zhì)中的全息圖的傳感器，其中介質(zhì)的光學(xué)特性通過(guò)介質(zhì)屬性的變化而改變，并且其中介質(zhì)是不均勻的，因此屬性的變化不均勻。
文檔編號(hào)G03H1/18GK101124473SQ200580024396
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月19日
發(fā)明者A·P·詹姆斯, C·R·洛, E·雷納 申請(qǐng)人:劍橋企業(yè)有限公司