CN115398826A - 光触发的应答器 - Google Patents

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V.埃特温
Y-J.余
W.E.艾邦
C.斯蒂岑
J.瓦格纳
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Abstract

一种光触发的应答器，包括一个或多个光电管、时钟恢复电路和反向天线系统。时钟恢复电路包括光电导体，该光电导体包括源极端子、用于接收电压的漏极端子，该光电导体具有随所接收的光强度而变化的电阻。时钟恢复电路被配置为生成恢复的时钟。反向天线系统连接到至少一个光电管并被配置为发送数据。光电导体被配置为使经调制的光入射到光电导体上，以产生经调制的电压信号。时钟恢复电路包括经由电容器耦合到光电导体的源极端子的放大器，用于接收经调制的电压信号并输出从经调制的电压信号生成的模拟信号。时钟恢复电路包括反相器，该反相器耦合到放大器并被配置为数字化该放大器的模拟信号以生成恢复的时钟。

Description

光触发的应答器
技术领域
本公开涉及优化的光触发的应答器(transponder)。
背景技术
如美国专利号7,098,394中所描述，非常小的光触发的应答器(MTP)可用于提供标识符，例如，作为在核酸试验中结合使用的标识符。这些MTP已经被证明在生理条件下是稳定的。因此，它们可以用作用于动物的植入标记设备，如在美国专利号8,353,917中更详细描述。MTP可以提供作为RF或作为光的输出信号(美国专利公开号2018/0091224)。这样的MTP可以作为p-
Figure BDA0003888551000000011
应答器从新泽西州蒙茅斯章克申的PharmaSeq公司获得。
光学MTP由窄聚焦光束触发，该光束可以是脉冲的，以便提供供MTP使用的数据时钟。传统的MTP可以配备有光电二极管，用于从经调制的光束中获得时钟脉冲。当灯打开时，光生电荷被收集，并且光电二极管的结电容器被充电，导致电容器两端的电压升高。当灯关闭时，光电二极管电容器两端的电压下降，因为电荷通过并联电阻器释放。该电阻器的值设置时钟恢复电路的前端处的脉冲上升沿和下降沿的RC时间常数。如果其电阻过大，在高照度条件期间释放光电二极管区域中泛溢(flooding)电荷的时间长度可能会导致时钟位丢失。如果其电阻过小，在非常低照度条件期间少量的光生电荷可能会导致光电二极管电容器难以充电。此外，这些电荷会通过电阻器迅速丢失，导致时钟故障。因此，尤其需要一种改进的光应答器时钟恢复电路。
发明内容
根据本公开的一些实施例，提供了一种光触发的应答器，其包括优化的时钟恢复电路，以促进MTP信号发送和MTP ID读取增强。
在一些实施例中，光触发的发应答器可以包括反向天线系统，该反向天线系统可以被配置为提供精确的MTP信号发送和处理，并且致使具有更大读取距离和更简单处理的MTP ID读取器。
在一些实施例中，光触发的应答器可以被包括在安全性嵌体(inlay)中，用于确立物品的真实性。例如，安全性嵌体可以用于验证高价值物品和/或其中涉及具有商业价值的食品安全、公平贸易和持续性声明的物品(例如，莴苣、咖啡豆等)。然而，安全性嵌体不限于与任何特定的物品或物品类别一起使用。安全性嵌体可以包括：(a)底部嵌体段；(b)顶部嵌体段，其被配置为装配到(fit)底部嵌体段或设置在底部嵌体段上；(c)光触发的应答器，其具有设置在两个嵌体段之间的顶侧和底侧，其底侧胶合(glue)到底部嵌体段并且顶侧胶合到顶部嵌体段，其中该安全性嵌体被配置以使得顶部嵌体段与底部嵌体段的分离破坏光触发的应答器，使得光触发应答器不能被读取。
在一些实施例中，光触发的应答器可以配置有耐用的自毁功能，以提供用于物体认证、物体追踪和跟踪的超级锚(anchor)。
在一些实施例中，一个或多个超级锚可以与各种物体一起使用，以实施智能纸质合同来提高文档安全性。
在一些实施例中，一个或多个超级锚可以与区块链技术集成，以用于生成安全文档智能合同。
应当理解，本公开在其应用中不限于以下描述中阐述的或附图中示出的构造细节和布置。本公开还能够有除了所描述的那些之外的实施例，并且能够以各种方式实践和执行。此外，应当理解，本文以及摘要中使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应被视为限制。
应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是说明性的，而不是对所要求保护的主题的限制。
附图说明
当结合以下附图考虑时，参考所公开主题的以下详细描述，可以更全面地理解所公开主题的各种目的、特征和优点，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1示出了根据本公开的一些实施例的MTP传感器系统的操作的框图。
图2示出了根据本公开的一些实施例的示例性MTP的示意图。
图3示出了根据本公开的一些实施例的示例性MTP的侧视图。
图4是根据本公开的一些实施例的示例性MTP的俯视图。
图5示出了根据本公开的一些实施例的示例性MTP的功能框图。
图6示出了根据本公开的一些实施例的时钟恢复电路的示意图。
图7示出了根据本公开的一些实施例的光电导体的截面图。
图8示出了根据本公开的一些实施例的图6的每个节点处的电压信号以及光强度的时序图。
图9示出了根据本公开的一些实施例的MTP读取器的功能框图。
图10A以简化的形式示出了在现有技术系统下如何发送字串。
图10B以简化形式示出了根据本公开的一些实施例在反向天线系统下如何发送字串。
图11A示出了根据本公开的一些实施例的反转天线操作方向的一个示例性图。
图11B示出了根据本公开的一些实施例的反转天线操作方向的另一示例性图。
图12示出了根据本公开的一些实施例的装配到酒瓶上的安全性嵌体。
图13是根据本公开的一些实施例的示例安全性嵌体的截面图。
图14示出了根据本公开的一些实施例的装配到酒瓶上的示安全性嵌体的放大图。
图15是示出了根据本公开的一些实施例的示例过程的流程图，该示例过程被配置为利用具有耐用的自毁功能的光触发的应答器。
图16示出了根据本公开的一些实施例的实施智能纸质合同的过程的图。
图17示出了根据本公开的一些实施例的利用区块链集成生成安全文档智能合同的示例系统图。
具体实施方式
应当理解，所公开的主题在其应用上不限于以下描述中阐述的或附图中示出的构造细节和组件布置。所公开的主题能够有其他实施例，并且能够以各种方式实践和执行。此外，应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，不应该被视为限制。因此，本领域技术人员将理解，本公开所基于的概念可以容易地用作设计用于实现所公开主题的若干目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，权利要求应被视为包括这样的等同构造，只要它们不脱离所公开主题的精神和范围。
尽管已经在前述示例性实施例中描述和示出了所公开的主题，但是应当理解，本公开仅通过示例的方式进行，并且在不脱离所公开主题的精神和范围的情况下，可以对所公开主题的实施细节进行多种改变。
图1描绘了根据本公开的一些实施例的光学微应答器(MTP)传感器系统100(“系统100”)的框图。系统100包括MTP读取器102和MTP 104。在一些实施例中，MTP 104通过粘合剂粘合或粘附到物体，以便作为物体的标识符。MTP 104可以粘附到物体110、植入到物体110内或以其他方式附着到物体110上，物体110可以是需要个体唯一标识(ID)数据的任何物体，例如显微镜载玻片、试验动物或昆虫、衣服、电子部件等。在图1所示的分解图中描绘了MTP 104的放大图，以说明衬底160、光电元件150和光学通信电路155的OTMP组件。MTP 104的高度可以是例如大约20μm–60μm，并且取决于用于特定MTP 104的堆叠层和传感器的数量。MTP 104可以是集成电路，该集成电路通常处于持续休眠的不通电状态，直到被来自MTP读取器102的激发波束132照射而通电。在照射时，MTP 104可以(通常立即，例如，远小于1秒)通电并且经由光或RF将数据波束133发送到MTP读取器102。在一些实施例中，数据波束133可以是发射(例如，来自发光二极管(LED))，或者在其他实施例中，是反射/吸收机制(例如，经由LCD的遮光板(shutter))。在替代实施例中，MTP 104接收单独的激励，例如调制到激发波束132上的代码，其启动传感器数据的发送。替代地，从内部或链接的传感器接收数据触发数据波束133的发送。系统100的一些实施例可以包括机载电源，例如电池和/或由机载电源供电的一个或多个子系统。这样的子系统可以包括但不限于可以由电池电源持续的易失性存储器、除了光电元件150之外的一个或多个传感器和/或其他特征。
在一些实施例中，激发波束132是可见聚焦光或激光波束，并且数据波束133是红外光波束发射(例如，来自红外发射二极管)。数据波束133可以包含向MTP读取器102标识特定MTP 104的信号，例如使用对特定MTP 104唯一的标识码。使用唯一标识信息，MTP读取器102可以向计算机(未示出)发送数据以唯一地识别物体110。在一些实施例中，用户操作MTP读取器102以用光或其他电磁信号照射MTP 104，这使得MTP 104经由光或其他电磁信号发送数据波束133。例如，在一些实施例中，MTP 104用于此信令的电磁频谱的范围可以包括该频谱的亚太赫部分的一个或多个子集，包括红外和更长的波长。数据波束133然后被MTP读取器102接收。MTP读取器102然后可以对携带标识数据的数据波束133进行解码，以明确地识别物体110。
“激光”在本文中应被定义为可以是可见光的相干定向光。光源包括来自发光二极管(LED)、固态激光器、半导体激光器等的光，以用于通信。在一些实施例中，激发波束132可以包括可见激光(例如，660nm波长)。在一些实施例中，操作中的激发波束132可以照射比MTP 104所占据的区域更大的区域，从而允许用户容易地定位和读取MTP 104。在一些实施例中，激发波束132可以包括使用MTP 104的光电管供应足够电力生成所需的可见和/或不可见光谱中的其他波长的光。数据波束133可以以不同于激发波束132的波长被发射。例如，数据波束133可以是1300纳米的IR光，而激发波束是660纳米的红光。然而，其他波长，例如近红外(NIR)带，可以用于光学通信，并且替代实施例可以使用其他通信技术，例如反射信令方法，以将经调制的数据信号返回到MTP读取器102。在一些替代实施例中，OTMP 104是微应答器(MTP)，其包括天线(例如，集成天线)，用于经由无线电波而不是基于光的信号将ID信息通信传递给相应的读取器。
时钟恢复电路106可以从接收的经调制的光束中提取时钟脉冲信号，如下面参考图6-图8进一步详细描述的。在一个实施例中，激发波束132的光以大约1MHz被调幅(例如，脉冲化)以提供数据时钟，该数据时钟可被MTP104用于供应例如发送的ID数据位的操作时钟脉冲。可以设置脉冲组的定时，使得占空比和平均功率水平落在注册为3R类激光设备的要求范围内。
例如p-Chip(p芯片)的示例MTP可以是单片(单个元件)集成电路(例如，600μm×600μm×100μm)，其可以通过射频(RF)发送其标识码。图2示出了根据本公开的一些实施例的示例MTP的示意图。MTP可以包括光电管(202a、202b、202c、202d)、时钟恢复电路206(例如，时钟信号提取电路)、逻辑状态机204、环形天线210和诸如支持超过11亿个可能的ID码的64位存储器(未示出)。当光电管被脉冲激光照射时，可以以大约10％的效率为芯片上的电子电路供电。芯片可以通过天线210中的经调制的电流发送其ID。芯片周围变化的磁场可以被读取器中附近的线圈接收，并且信号可以被数字化、分析和解码。P-Chip可以在加工厂在硅晶圆上进行制造，使用类似于存储器芯片和计算机处理器制造中使用的CMOS工艺。晶圆可以接收制造后处理，包括激光编码、钝化、减薄和切割，以产生单独的p-Chip。p-Chip表面可以由二氧化硅制成，其被沉积作为最终的钝化层。
图3示出了根据本发明至少一个实施例的示例性MTP 104的侧视图。MTP 104可以包括单独集成电路层300、302、304、306和308的堆叠。层302可以支撑保护和钝化层。层304可以包括逻辑、时钟、传感器和发送器电路。层306和308可以包括存储电容器；300是衬底。本领域技术人员将认识到，MTP 104的功能可以被组织成其他配置的层。例如，堆叠可以包括均匀覆盖的不同厚度的层，使得它们可以例如在本领域公知的3D IC工艺中制造。
可以使用混合信号制造技术来制造MTP 104，该混合信号制造技术通常用于制作包括模拟设备和数字设备两者一起的传感器电子设备或模数转换器。在示例实施例中，每层大约12μm厚，尺寸为100μm×100μm。在一个实施例中，MTP 104的尺寸是100×100×50μm。替代实施例可以根据传感器应用使用更多或更少的层。
图4示出了示例性MTP 104的俯视图。图4中描绘的视图是图3的顶层302。在一个实施例中，在层302的顶部包括围绕MTP 104的外围的发送元件，例如LED阵列400。在其他实施例中，LED阵列可以被实现为410中间的单个LED(以虚线示出为LED 420)或用于定向光发射的其他拓扑。LED阵列400的放置描绘了强调光生成的实施例的示例。替代实施例可包括有利于能量收集或捕获传感器数据等的变化的拓扑布局。在一些实施例中，LED可以包括聚焦透镜或其他光学器件。
光电管402、404、406和光电导体408的阵列401位于顶层302的中央。如图所示，阵列401中的每个光电管的可以被物理地设置尺寸以为MTP 104内的特定电路产生电能，并且其中一个可以专用于时钟/载波信号提取，如下面参考图4所描述。面积最大的光电管402产生电压Vdd(在一些实施例中，负电压Vneg)，用于操作输出晶体管416来驱动电子辐射发送器(在一些实施例中实现为光学通信电路155中的LED)。光电管404为逻辑/传感器电路410产生正电压，且光电管406为逻辑/传感器电路块410产生负电压Vneg。光电导体408用于提取时钟脉冲，例如用于操作逻辑/传感器电路410。如图所示，功率管耦接到例如层306或308中的电容器，用于存储光电管在被激光照射时产生的能量。在一些实施例中，从时钟光电导体408提取的能量被应用于微分器(下面参考图6所描述)，该微分器提取时钟边沿，这些时钟边沿被放大并用于向逻辑和感测电路提供定时信号。如图所示，多个标识熔丝418位于表面414上。通过断开这些熔丝中的选定的熔丝，为MTP 104提供唯一标识码范围，此范围超出可以被硬编码到芯片逻辑中的代码值的默认基础页。在替代实施例中，可以使用电子反熔丝技术对ID值进行电子编码。此外，还有用于数据、信号处理和标识存储的电子存储器的实施例。
图5描绘了根据本发明的至少一个实施例的说明性MTP 104的功能框图。MTP 104可以包括光电元件150、能量存储504、时钟/载波提取网络506(即，时钟恢复电路106)、传感器508、逻辑510、发送切换电路512和诸如IR LED的发送设备155。光电元件150可以包括专用光电管，例如时钟提取光电导体408、能量收集光电管阵列404、406和发送光电管402。能量收集光电管阵列404和406可以耦接到能量存储504，并且可以包括将来自照射的光能转换成电流的光电管。
时钟光电导体408是时钟恢复电路的一部分，并且可以物理地位于与恢复电路不同的位置，该时钟光电导体408可以检测用于时钟/载波提取电路506的时钟脉冲信号。在一些实施例中，能量存储504是多个电容器，其中至少一个电容器耦接到光电管阵列404、406的光电管。存储在能量存储504中的能量可以耦接到电子电路。由于激光是脉冲的，来自激光器的能量可以被积累，并且MTP 104可以利用存储的能量进行操作。与光电管阵列404和406不同，在一些实施例中，光电管402的能量不被存储，并且发送器切换电路512可以经由输出晶体管416将其所有能量“卸荷”到发送元件155中。当接收的激光脉冲能量被时钟/载波提取电路506提取时，逻辑状态机(即，逻辑510)可以形成包括ID位和传感器数据的数据分组，并将这些数据分组提供给发送数据开关512，以用于形成光学发送信号。逻辑510可以直接地将传感器和ID信号集成到OOK(开关键控)发射器的复合数据帧中。调制符号可被应用于发送器512，并与每个能量脉冲一起发送。
传感器508(若存在)可以包括一个或多个传感器，用于例如测量生物细胞特征。来自传感器508的任何模拟数据可以被转换成脉宽度调制信号或其它二进制信令方法，该方法以适合于对IR发射二极管脉冲化的方式在时域中对模拟量进行编码以用于直接发送到MTP读取器102，而不需要传统的、功率和面积密集的模数转换技术。示例传感器包括但不限于介电传感器、与绝对温度成比例(PTAT)传感器、pH传感器、氧化还原电位传感器和/或光传感器。
时钟恢复电路
图6是根据本发明的一个或多个实施例的时钟恢复电路506的示意图。时钟恢复电路506可以包括：光电导体602(在图6中详细示出)，其具有随所接收的光强度而变化的电阻R1；具有固定电阻R2的参考电阻器604；放大器606和反相器608。光电导体602的源极端子在节点A处耦接到电阻器604的第一端子。节点A耦接到放大器606的输入，并且放大器606的输出耦接到反相器608，反相器608在其输出处生成恢复的时钟电路。
光电导体602和电阻器604的串联结合形成了耦接在电压VDD和地之间的分压器R。具体地，在该实施例中，光电导体602的漏极端子耦接到来自能量存储504的电压VDD，能量存储504在照射关闭时维持该电压，并且电阻器604的第二端子耦接到地。因为光电导体602的电阻R1随所接收的光强度而变化，并且节点A处的电压由电阻R1和R2的比值确定，所以入射到光电导体602上的经调制的光输入在放大器606的输入处产生经调制的电压信号。
在一些实施例中，耦合电容器610被添加在放大器606的前面。分压器R和耦合电容器610形成微分器，该微分器在调制频率低至几千赫兹时可以提取时钟边沿(在大约1MHz或以上，这可能是不必要的)。反相器608将放大器606的模拟输出数字化，产生如图8所示的示例数字波形。图8示出了图6的具有耦合电容器的时钟恢复电路506的每个节点处的光强度和电压信号的时序图。
图7示出了根据本发明一些实施例的示例光电导体602的截面图。在一些实施例中，光电导体602的大小可以是5um×5um或更大。如图6所示，光电导体602可以在隔离的深n阱桶中采用长沟道n-MOSFET。n阱和深n阱(D-n阱)可以完全密封p衬底中的p阱、以及晶体管组件(即限制在桶中的源极、漏极和栅极)。例如由多晶硅材料制成的栅极层可以设置在诸如二氧化硅(SiO2)的绝缘层的顶部。多晶硅材料在光谱方面吸收较短的波长的光，例如蓝光，但是使较长的波长的光通过，例如红光。当使用具有较长的波长的激发波束132时，例如红色光束，多晶硅材料过滤并阻挡较短的波长并使较长的波长通过。因此，它抑制了较短的波长。例如，以60Hz的速度闪烁的室内光(例如，荧光灯)可能产生一些在较短波长(蓝色波长)范围内具有更多光谱的干扰或噪声，而多晶硅材料有效地阻挡来自室内光的闪烁，并且仅使期望的能量波束(例如，红色光)通过。
此外，与基于光电二极管的时钟恢复电路相比，光电导体602(也可以称为光敏电阻)允许时钟恢复电路106在低照度和高照度条件下都工作。例如，在足够高的照度下，光电二极管中过量的泛溢电荷不能被充分释放，导致基于光电二极管的时钟恢复电路的故障。相反，光电导体602可以在电流模式下操作，并且受高照度泛溢现象的影响较小，因为光电导体602中的电场不断地消耗光电荷。附加地，光电导体602的深n阱桶被隔离，使得n阱物理地形成势垒，该势垒防止该桶外部生成的电荷进入桶，确保只有那些到达桶内部的光子才能够对光敏电阻602的导电性做出贡献。这样，在时钟恢复电路106中抑制了高照度期间可能导致基于光电二极管的时钟恢复电路故障的过量光生电荷。
附加地，这种FET器件可以具有非常小的物理覆盖区(footprint)。反相器608可以包括静态CMOS反相器器件，该器件包括NMOS和PMOS晶体管，并且具有高或低两种状态。如果反向器输入高于参考电压，则认为是高；若低于参考电压，则认为是低，然后输出被反相。静态CMOS反相器也可以充当模拟放大器，因为它在其窄转换区中具有足够高的增益来放大信号，使得时钟恢复电路506能够具有非常小的覆盖区。在提取的时钟脉冲极低的情况下，放大器606的放大可能不足以达到翻转逻辑状态的阈值电压；在这些情况下，反相器608可以进一步提升整体放大以达到其阈值。
时钟恢复系统可以应用于用RF发出信号的MTP以及用光(例如，经由LED)发出信号的MTP，如于2015年2月25日提交的美国序列号14/631，321中所描述。
反向天线系统
每个p-Chip可以具有编程的唯一序列号或标识符(ID)。P-chip可以由没有重复ID的MTP读取器(例如，扫描笔(wand))读取。MTP读取器可以是连接到标准Windows PC、笔记本电脑或平板电脑的手持设备，其用于读取MTP并且能够读取单独的p-Chip的序列号或ID。
图9示出了根据本公开的一些实施例的MTP读取器的功能框图。如图9所示，示例MTP ID读取器可以是USB供电的，并且可以包括USB 2.0收发器微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、功率转换器和调节器、具有可编程电流驱动器的激光二极管、光学准直/聚焦模块以及具有高增益、低噪声差分RF接收器的调谐空气线圈拾波器。读取p-Chip标识符(ID)时，激光器发出平均60mW的光功率，该光功率在658纳米波长处以1MHz被调制。当p-Chip放在离读取器合适的距离内(例如<10mm)时，就会读取到ID。P-Chip生成的波形与用于同步发送的ID数据位的数据时钟(激光调制)进行比较。从P-Chip读出的所得ID很快(<0.01秒)，并在PC或平板电脑上报告。MTP ID读取器可以能够在具有质询性的条件下读取p-Chip，例如透过一张白纸、蓝色玻璃(约1mm厚)或一张透明塑料层压板。已经开发了其他的MTP读取器(例如，用于在流体中用p-Chip读取ID的仪器)。另一正在开发的版本是电池驱动的蓝牙读取器，其可以用于PC或手机。
一些实施例可以提供增加由这些小MTP发射的信号强度的有效手段。可以使用致使三分之一到三分之二的发送位具有值1的数据编码来发送p-Chip数据。所有ID的平均值可以是值为1的数据的一半。“1”数字信号在激光器开启时被发送，而“0”数字信号在激光器关闭时被发送(光电管存储的能量提供了少量要发送的能量)。信号功率跟踪数据中一和零的比率。一些实施例可以发送与当前发送的相同的“1”数字信号，但是“0”数字信号是在激光器开启的情况下用与“1”数字信号的电流的方向相反的方向上流动的电流发送的。这导致所有ID都以相同的功率被发送。当激光器开启时，可以发送数据。这可以致使发送信号中的功率增加一倍(平均而言，接收器中的信号增加6dB)。该方法可以致使更容易的信号处理和更容易的1和0的区分。这可以产生具有更大读取距离和更简单处理的MTP ID读取器。
例如，可以用占空比为50％、闪烁频率为1Mhz的灯来查询
Figure BDA0003888551000000101
MTP。这可以用激光或聚焦LED等来实现。
图10A以简化形式示出了在旧系统下如何发送“1101”字串，并且图10B以简化形式示出了在本文所描述的反向天线系统下如何发送“1101”字串。对于每个关/开循环(cycle)，例如图10A-图10B的c1、c2、c3或c4，MTP ID读取器寻找标识出“1”数字信号或“0”数字信号发送的无线电信号。如简化形式所示，对于示出现有技术系统的图10A的第一说明性MTP输出，当光源关闭时，零被发送。然而，用于发送零的光电管电容是有限的。事实上，这个有限的信号表示“0”。适用于零的有限能量意味着MTP读取器处的信噪比受到零的SNR的限制。这意味着虽然原则上“1”可以在显著更大的距离上被读取，但是MTP信号只能在适用于信号“0”分量的较短距离上被读取。本文提供了一种方法，该方法包括反转RF输出天线中的电流方向以发送“0”数字信号，以便对“1”数字信号和“0”数字信号使用基本相同的电流(参见图10B)。在不同于图10B的一些实施例中，
Figure BDA0003888551000000111
MTP中的任何给定位(“1”或“0”)或数字信号可以在8个连续光循环内发送。
反转天线电流的一种方法是使用H桥等切换电路。图11A示出了根据本公开的一些实施例的反转天线操作方向的一个示例图。如图11A所示，天线10可以由电压源Vin和H桥20操作。选择性地闭合开关S1和S4可以引导电流以箭头指示的方向通过天线10。选择性地闭合开关S2和S3可以引导电流以相反的方向通过天线10。
图11B示出了根据本公开的一些实施例的反转天线操作方向的另一示例图。反向天线电流的另一手段是使用两个开关，例如图11B中的S1A和S2A，以及两个天线(例如10A、10B)。选择性地闭合开关S1A可以在箭头所指示的一个方向上引导电流通过天线10A。选择性地闭合开关S2A可以引导电流以相反的方向通过天线10B。如果S1被选择性地闭合，电流以方向D1移动。如果S2A被选择性地闭合，电流以与方向D1相反的方向D2移动。天线可以在分离的金属层中形成，或者在同一层上形成。在任何给定时间，只能闭合一个FET(S1A或S2A)。当任一FET打开时，反向电流可能会耦合到另一天线。截止FET的体二极管可以为耦合信号提供电流路径。
在一些实施例中，本文所描述的天线选项可以在单片集成电路上实现。在一些实施例中，单片集成电路的大小可以是大约2mm×2mm×0.2mm或厚度更小。
在一些实施例中，合并上述双相(bi-phase)传输的MTP的信号强度增加了大约6dB。这将增加MTP读取器的可靠读取距离。在一些实施例中，用于发送一个位的循环数是8个数据周期。每个激光循环是一个数据周期。每当数据周期的数量加倍时，信号处理增益为3dB。八个数据周期是三倍(2，4，8)。这导致信号处理增益为9dB。通过从8增加到64(2，4，8，16，32，64)或128(2，4，8，16，32，64，128)，信号处理增益可以从9dB增加到18dB(对于64次重复)或21dB(对于128次重复)。当使用1MHz的激光时，对其64个数据单元使用8次重复的当前p-Chip可以以每秒2000次的速率发送ID。通过将重复率增加到128，读取速率可以降低到每秒128次读取，信号增益为21dB。这可以致使增加的读取距离。激光速率可以增加或降低(例如，在500KHz到5MHz的范围内)。重复率可以通过选择8个重复率(3个附加存储器位)中的一个来控制。
安全性(security)嵌体
MTP也可以用于实现安全性特征。这些可以是用RF发出信号的MTP，或者是用光发出信号的MTP。
增强了这样的安全性特征：在不破坏MTP的MTP功能的情况下，不能从其安全保护的物体上移除该MTP。可能需要这种安全性特征的示例物体是高档酒瓶。酒在本文被用作示例物体，以便于说明和解释安全性嵌体的结构和功能，但是，如上所述，安全性嵌体不限于与酒瓶一起使用。此处提供了一种包含MTP的嵌体，该嵌体可以被设计为在胶带或箔密封被破坏时破坏MTP。
在一些实施例中，出于安全性目的，可以在安全性嵌体中使用光触发的应答器。例如，安全性嵌体可以提供认证酒的可靠方法。在酒工业中，软木塞或塞子可以用封壳(capsule)或箔密封，该封壳或箔被设计成在不剥开封壳的情况下不允许塞子被移除。这提供了一定程度的安全性。然而，对于高端酒来说，不择手段地获得复制封壳的设备是值得的。可以有额外的蜡封，但随着仿冒品的货币价值的上升，这些都有同样的缺陷。
一个示例安全性嵌体可以包括：(a)底部嵌体段；(b)顶部嵌体段，其被配置为装配并设置到底部嵌体段；(c)光触发的应答器，其具有设置在两个镶嵌段之间的顶侧和底侧，其底侧胶合到底部嵌体段且顶侧胶合到顶部嵌体段。安全性嵌体被配置为使得顶部嵌体段与底部嵌体段的分离破坏光触发的应答器，使得光触发的应答器不能被读取。
图12示出了装配到酒瓶上的安全性嵌体。如图12所示，嵌体10显示在酒瓶22的封壳20下面。图13是根据本公开的一些实施例的示例安全性嵌体设计的截面图。如图13所示，嵌体10由两个部分组成，顶部10A和底部10B，MTP 18安装在它们之间。这些部分可以通过若干技术之一由透明或半透明的塑料制成，例如3D打印、模制或压制加热的塑料。在一些实施例中，使用特别制备的易于机械破坏的MTP 18。例如，MTP的结构完整性可以通过MTP背面的凹口(notch)12或者通过使MTP非常薄(例如，大约10-大约30微米)来降低。MTP可以胶合到嵌体上，以确保破坏。与图示类似，粘附点可以是非对称的，以当顶部嵌体部分与底部嵌体部分分离时，确保不均匀的力。如图13所示，MTP的一半可以胶合(胶16)到嵌体底部10B，而另一半胶合到嵌体顶部10A。嵌体的顶部和底部都可以有凹槽来容纳胶。在一个实施例中，如图13所示，底部嵌体段具有底部凹槽以容纳胶，从而粘附到光触发的应答器的底侧。顶部嵌体段具有顶部凹槽以容纳胶，从而粘附到光触发的应答器的顶侧。
嵌体的两个半部可以通过较弱的元件保持在适当的位置，例如机械装配(包括轻微的凹口和相应的凸起)或适当放置的弱胶滴(例如放置在嵌体的周边(两个半部之间))。嵌体设计确保当两个嵌体半部被拉开时(当封壳从瓶子移除时)，MTP破坏并且不再起电作用。如果潜在的仿冒者在嵌体周围切割封壳，可以选择胶26来抵抗溶剂冲刷(例如通过聚合)。胶26也可以以清晰的图案应用，该图案可以被人眼或成像设备看到。胶图案可以在顶部最脆弱的表面上，或者顶部和底部都可以有胶图案。利用这样的特征，回收嵌体的尝试将是视觉可检测的。同时，只要处理得当，嵌体和里面的MTP可以是机械稳定的并且易于用手或机器人操作。
图14示出了根据本公开的一些实施例的装配到酒瓶上的示例安全性嵌体的放大图。如图14所示，可以用胶26将看起来类似于薄钮扣的嵌体10粘到塞子/软木塞24和封壳20上。例如，如果瓶装酒是原装的，可以用定制的ID读取器(例如，扫描笔)或基于手机的附件、覆盖物或应用程序来读取MTP ID。然而，从瓶子上移除封壳(在酒瓶被打开之前)会将嵌体分成两部分，并且同时永久地损坏放置在嵌体10内部的MTP。MTP不可能再被读取。因此，对这瓶酒的验证不再可能。
嵌体的大小可以被选择为覆盖塞子24的全部或大部分顶表面。在一些实施例中，嵌体横跨酒瓶的开口。潜在的仿冒者可能无法在不使MTP失效的情况下挖出嵌体。当瓶子被正确打开时，顶部10A与封壳一起剥离。底部不会实质地干扰开瓶器的使用。在一些实施例中，底部做得更薄，以进一步便于开瓶器的使用。
酒制造商可以从专门的工厂接收嵌体。嵌体可以由酒制造商胶合到软木塞上，并胶合到封壳上。胶合可以依次进行，或者胶可以预先放置在嵌体的顶部和底部。胶可以通过许多机制固化，包括光聚合(因为在一些实施例中嵌体至少是半透明的)、化学固化、氧化辐射和/或其他技术。可以将封壳压在嵌体上，以确保嵌体被正确地胶合。
替代地，封壳制造者可以将嵌体预先胶合到封壳的内部。然后，酒制造商可以将封壳的内部中心部分胶合到软木塞上。这可以通过在封壳中具有用胶预处理的嵌体(可能用可移除的塑料包装保护)来实现。在这种情况下，制造商认证酒唯一需要做的事情就是在将嵌体-封壳放在酒瓶上之前去除包装。
如果封壳是透明的，MTP可以立即被读取。如果使用不透明的封壳，可以在封壳上开口来读取嵌体中的MTP。开口可以很小，使得嵌体10仍然可以很好地胶合到封壳上。
在一些实施例中，除了允许MTP光电探测器查询的小窗口之外，封壳顶部还包括金属箔。该窗口可以覆盖有透明的塑料涂层。在一些实施例中，封壳是不透明材料和透明材料的叠层，且不透明材料不在窗口中。
在一些实施例中，MTP可以在尺寸上比作为
Figure BDA0003888551000000141
应答器出售的更大。该尺寸可以确保到顶部和底部嵌体部分的良好不对称粘附。从酒制造商通过分销链再到消费者，整个监管链都可以进行认证。在每一步，读取MTP ID可以验证酒的真实性。
如果需要，可以通过互联网连接到中央酒数据库，将MTP ID提供给数据库，并将其与时间戳和MTP读取器设备的标识一起记录在数据库中。因此，如果进行了适当的安排，数据提供者可以维护这瓶酒的历史。如果最终消费者想要检查葡萄酒的真实性，有几种方法是可能的。首先，供应商可以在消费者面前读取ID的事实让人放心。第二，供应商可以搜索数据库并向消费者呈现瓶子的历史。第三，消费者可以使用他/她的智能手机上的应用输入MTP ID并获得瓶子的历史记录。第四，如果消费者有自己的ID读取器，消费者可以自己验证信息。
因此，提供了一种认证酒或其他物体的可靠方法。所公开的安全性嵌体可以对涉及整个嵌体的操作有弹性，对半部的分离极其敏感，容易安装，并且在大多数情况下不引人注意。
虽然本发明以酒瓶为例，但是它可以用于任何用封壳或胶带密封的容器，使得包含部分封壳或胶带的嵌体必须与容器分离。这种使用可以包括包含药物的瓶子、香水瓶或类似的瓶子。其他使用可以包括放置在塑料、金属和/或复合材料上(包括CPG消费性包装品)或合并在其中的标签或其他元素。对于装运箱，胶带可以足够粘以至于在不损坏该箱子的基材(例如纸板)的情况下无法被移除。同样，标签可以足够粘以至于在不损坏标签和/或下面的容器的情况下无法被移除。
在酒瓶使用螺旋盖封闭件(例如
Figure BDA0003888551000000142
封闭件)的情况下，安全性嵌体可以在螺纹下方和封壳下方的侧面上附接到瓶子上。在一些实施例中，嵌体底部可以具有弯曲的底部形状，以匹配瓶子的颈部。在一些实施例中，封壳可以在安全性嵌体的区域中胶合到酒颈。
封壳可以指紧密装配的金属或塑料箔，其形成物体封闭件的一部分，使得在不破坏封壳的情况下不能打开物体。层压材料是聚合物层之间或聚合物和织物层之间的粘合、熔合、粘附等，使得在预期的使用范围内，层压材料是整体结构。
本文所描述的公开内容是具有信号发送增强的MTP及其形成或使用方法。
包含MTP的单片安全性特征
单片安全性特征可以通过经由增材制造工艺将MTP铸造、嵌入或合并到衬底中来产生。这种安全性特征也可以通过在MTP形成后将其附接到衬底上来制造。单片安全性特征络被设计为将MTP运送到外部特征或穿过外部特征，该外部特征的结构和组成导致MTP破裂或以某种方式使MTP永久失效。作为示例，MTP可以嵌入密封扭盖的热收缩管中。MTP可以这样放置使得当拧开扭盖时，MTP可能会碰到容器上的斜坡或楔形物或其他结构。热收缩衬底可以被设计为在通过该结构时变形，但不完全吸收或消散来自结构的增加的力。当MTP碰到并移动通过该结构时，阻力可以迫使MTP或MTP子组件被破坏，从而使其丧失能力。
多MTP索引的安全性特征
本发明可以使用多个微应答器或者微应答器和标签剂(例如，QR码、条形码、RFID标签等)的结合作为匹配对的认证，以建立更高级别的安全性。所有标签剂(taggant)必须存在且可读，以验证内容。标签剂可以彼此相邻放置，或者放置在物体表面上或物体内的不同位置，和/或至少两种不同类型的安全性标记可以结合以形成复合安全性标记。任何微应答器或其他标签剂的响应失败可以指示内容非真实。在多级索引序列中的至少一个微应答器可以是易碎芯片，当容器最初被打开时，可以使该易碎芯片物理上无法响应。可以通过后制造处理来生产易碎芯片，即，使芯片衬底变薄以确保当试图弯曲或从衬底上移除时它会被破坏。在一些实施例中，用于确保芯片丧失能力的方法可以通过设计断裂平面或在芯片中切割槽以断开天线来实现。
在一个实施例中，当两个信号都对询问做出响应时，物理物体(例如，容器)可以与来自合法配对的芯片A和芯片B附接。
在一个实施例中，如果物理物体仅与芯片A附接，并且芯片B没有物理地存在以供读取器询问，则读取器可以不认证该产品，因为数据库需要来自两个芯片的响应。如果物理物体同时存在芯片A和芯片B，但是芯片B在打开时被损坏，则读取器可以不认证该产品，因为芯片B丧失能力。
在一个实施例中，类似于具有芯片A和芯片B的物理物体的示例，物理物体可以具有经由芯片C和芯片D的不同的成对或合法的配对索引。虽然芯片C和芯片D的配对可以是合法的，但是它可以是唯一的并且不等于芯片A和芯片B的配对。如果仿冒者获取芯片A和芯片C并将它们添加到他们的包装，读取器可以不认证芯片，因为芯片A和芯片C不构成合法的配对。
具有耐用的自毁超级锚的光触发的微应答器(MTP)
物理不可克隆功能(PUF)已经被识别，并且可以被采用作为基于物理和数字的防伪和认证系统中的关键元素。PUF是体现在物理结构中的物理实体，并且容易评估但难以预测，即使对PUF具有物理访问的攻击者也是如此。PUF的关键元素是使用自然和随机出现的特征或属性，这些特征或属性可以用作原本非常相似的单独物体的唯一区别特征。PUF取决于它们的物理微结构的唯一性，其通常包括已经固有地存在于物理实体中的随机成分，或者在物理实体的制造过程中在物理实体中明确引入或产生的随机成分。与PUF相关的物理微结构本质基本上是不可控和不可预测的。为了评估PUF，使用了所谓的质询-响应认证方案。“质询”是施加于PUF的物理刺激，“响应”是其对刺激的反应。该响应取决于物理微结构的不可控和不可预测的本质，因此可以用于认证PUF以及PUF构成其一部分的物理物体。特定的质询及其对应的响应一起形成所谓的“质询-响应对”(CRP)。
在实际应用中，可以以某种被称为质询的方式询问PUF。PUF对询问具有清楚地暴露、识别或记录独特随机特征的响应。然后将该响应与数字参考进行比较。如果PUF的唯一随机特征与数字参考匹配，则质询的结果是肯定的认证。如果PUF的唯一随机特征不同于数字参考，则质询会失败，从而使得PUF和它所附着的对应的物理物体是非真实的或伪造的。
PUF的定义可以取决于物理微结构的不可控和不可预测的本质，并且关注自然发生的随机物理结构或现象以获得唯一性，使得复制或克隆芯片的难度可能异常高。揭示片上PUF随机特征的质询基于环形振荡和FPGA架构，两者都可能随着时间而退化(degrade)，并且可能不会长期耐用。
尽管PUF的设计功能和使用范围很广，但仍有一些重要的问待解决。虽然PUF的数字参考在其开始时可能被锁定并且实际上不随时间变化，但是用于产生数字参考的物理PUF可能立即开始退化。随时间的推移和/或由于处理、环境条件或使用条件的原因，合法的原始PUF可能最终会使其唯一特征被侵蚀或修改到其可能对其数字孪生(twin)质询失败的程度。在这种情况下，真品可能会被错误地被识别为赝品或仿冒物品。因此，需要提供一种更耐用的方式来保证物体的真实性。
本公开提供了一种通过将具有唯一ID的MTP应用于大量相似物体来分配唯一性的创新方法。在一些实施例中，非随机函数可以被分配并嵌入或合并到物体中。在一些实施例中，非随机特征可能难以达到，并且操纵或改变唯一特征的任何尝试都会导致其被失效或损坏。此外，本公开的实施例可以是防篡改的和/或自毁的，具有高水平的耐用性和可靠的功能。超级耐用性与防篡改结构的结合可以产生超级锚(SA)。
本公开的主要概念可以为物体(超级锚)提供唯一嵌入特征，以增加物体的耐用性。超级耐用物体可以嵌入到芯片的基质(matrix)中。开发IC的耐用方法(即片上器件)的其他尝试涉及芯片本身的各种微结构。
在本公开中，超级锚可以具有高耐用性，因为MTP ID码是唯一固定特征，其可以集成到主体(bulk)介质(例如，芯片结构)中，但是与主体介质分离。该唯一特征可以与主体的退化隔开。超级锚可以提供非随机总线安全的特征。响应于改变唯一ID的尝试，超级锚可以是防篡改的和/或自毁的。自毁设计的进一步应用可用于确保真实的包装，使得容器和器皿不被重新用于容纳仿冒物品。例如，自毁超级锚的最终使用示例可以用在安全性嵌体中。
图15是示出了根据本公开的一些实施例的被配置为利用超级锚进行物理物体认证的示例过程的流程图。在包括制造商数据库的数字安全性系统的控制下，该耐用的自毁超级锚可以用于物体认证、物体追踪和跟踪。数字安全性系统可以包括一个或多个计算设备，以便于物体认证、物体追踪和跟踪。数字安全性系统可以至少包括经由网络与多个用户计算设备通信的安全性计算设备。安全性计算设备可以包括处理器、存储器和通信接口，用于实现网络上的通信。数字安全性系统可以经由网络从MTP ID安全读取器(例如，ID读取器)接收MTP注册信息并处理MTP ID信息。
在步骤1501，可以通过将具有唯一ID的MTP嵌入或合并到标签剂、标签剂衬底上或标签剂层中，来制造超级锚(SA)。标签剂可以在其物理结构中包含PUF，也可以不包含PUF。在标签剂可以被制造的同时或者作为多层制造过程的一部分，可以通过将MTP合并到标签剂结构中来制造超级锚。标签剂和超级锚的共同制造的示例可以是通过模内加工铸造热塑性标签或标记。多层共同制造的示例可以包括将MTP层压到信用卡、标记或胶带中，由此MTP成为标签或物体的单片结构的一部分。形成的标签或标签剂可以是标记、点、叠层、带或任何物理结构。标签剂的主要目的可以包括：(1)提供一个表面以将超级锚附着到物理物体上，用于跟踪物理物体；和/或(2)作为防篡改、抗篡改或自毁机制的被动或主动部分。
例如，超级锚可以被指示为光触发的MTP，其具有附接于或嵌入在芯片标签剂中的唯一ID，该芯片标签剂具有物理不可克隆功能(PUF)以及自毁特征和高耐久性功能。
在步骤1502，MTP的唯一ID码可以在数字安全性系统和/或制造商数据库中注册，并被索引到MTP。
在步骤1503A，具有唯一ID码或唯一序列号的经制造的SA可以被数字地索引到并附接到物理物体。所述超级锚可以具有或不具有将其作为其结构和组成的一部分附接到物理物体上的可接受的手段。将超级锚粘附到物理物体上的手段、方法和过程可以根据物理物体接收超级锚的组成和使用条件而广泛变化。超级锚可以用已知的材料和工艺，例如粘合剂、密封剂、蜡、胶带和薄膜，直接附着到物理物体上。胶或其他粘合剂可以通过多种机制固化，包括光聚合、化学固化、氧化辐射和/或其他技术。所述材料可能具有即时或潜在的作用。附接材料可能是反应性的。反应材料可以通过压力、化学、热光线、声音或其他辐射源激活。这些材料和工艺是说明性的，而不是限制性的。超级锚可以缝合或注射到物体中。
在一些实施例中，超级锚可以被提供并用作具有反应位点或衬底的未附接的物体，该反应位点或衬底可被改良用于化学和/或生物物种的特定吸引和结合，无论具有或不具有对所附接的物种的后续处理、询问和识别。在识别之后，可以移除结合物种，从而再生超级锚。因此，超级锚可以能够形成平台和脚手架，以在自动化或半自动过程中进行随机或精准生长测序。具有或不具有反应位点或衬底的未附接的超级锚可以分散在连续介质如流体中。可以通过在封闭容器中的一个或多个位点捕获超级锚的唯一ID来辨别超级锚的动态物体信息。动态物体信息可以用于确定连续介质的流动特性。可以计算实时流变和摩擦数据。可以开发用于计算流体动力学的算法和软件，并用于非常详细地记录流动动力学和速度梯度。工业材料流和反应条件的建模、混合装备能力的文档记录和流体处理系统设计可以大大改进。
在步骤1503B，可以用物体索引信息更新存储在数字安全性系统中的与物理物体相关联的数据，使得可以用数字安全性系统中的唯一ID码和产品数据来搜索和读取物理物体。产品数据可以包括与物理物体相关联的产品序列化或标识符，例如射频标识(RFID)、QR码等。
在步骤1504，当用户接收附接有制造的SA的物理物体时，用户可以经由用户计算设备安全地登录到数字安全性系统，以启动物理物体的认证过程。
在步骤1505，可以利用安全读取器(例如，ID读取器)来照射附接到物理物体的SA并接收SA信号。
在步骤1506，安全读取器可以接收SA信号，并对接收到的SA信号进行解码，以获得索引到SA的唯一ID码或序列号。用户计算设备可以执行应用来与安全读取器进行通信，以接收与物理物体相关联的SA的经解码的ID。
在步骤1507，用户计算设备可以经由网络与数字安全性系统进行通信，并将SA的经解码的ID发送给数字安全性系统。数字安全性系统可以将与物理物体相关的经解码的唯一ID和存储在数字安全性系统中的ID码进行比较。
在步骤1508A，基于比较结果，数字安全性系统可以确定经解码的唯一ID码是否被注册。
在步骤1508B，响应于确定经解码的唯一ID没有被注册，数字安全性系统可以生成“非真实”的消息，用于在用户计算设备的用户界面上显示。
在步骤1508C，数字安全性系统可以用用户和质询信息更新与物理物体相关联的数据，以进行物体真实性确认。
在步骤1509A，响应于确定经解码的唯一ID码被注册在数字安全性系统中，数字安全性系统可以进一步确定经解码的唯一ID码是否匹配已存储的与物理物体相关的ID码。
在步骤1509B，响应于确定经解码的唯一ID码与已存储的与物理物体相关联的ID码不匹配，数字安全性系统可以生成“非真实”的消息，用于在用户计算设备的用户界面上显示。
在步骤1509C，基于1509A所确定的真实结果，数字安全性系统可以用用户和质询信息更新与物理物体相关联的数据，以进行物体真实性确认。
在步骤1510A，响应于确定经解码的唯一ID与索引到物理物体的已存储的ID相匹配，数字安全性系统可以生成“真实”的消息，用于在用户计算设备的用户界面上显示。
在步骤1510B，基于确定的1510A的真实结果，数字安全性系统可以用用户和质询信息更新与物理物体相关联的数据，以进行物体真实性确认。
本公开的实施例可以向MTP提供用于物理物体的标记、认证和防伪的超级耐用超级锚。
在一些实施例中，制造的超级锚(SA)可以与RFID或QR码技术以及某些加密技术结合，以进一步增强物理物体的追踪和防伪保护。
在一些实施例中，制造的SA可以作为标记打印在物理物体的任何类型的表面上。在一些实施例中，制造的SA可以被打印为标记，以代替RFID或QR码，用于特殊的安全文档传送。
本公开的实施例可以向MTP提供结合或集成到商业系统、数字安全性系统的数据库、分布式账本、区块链、区块链互操作性以及基于物体和财务的区块链的互操作性中的超级耐用超级锚。
在一些实施例中，可以通过将SA的经注册的唯一ID和与物理物体相关联的相关数据存储到区块链或无块分布式账本，来实施对索引到附接物理物体的经制造的SA的安全的唯一ID码的存储。这样，经注册的唯一ID和相关数据可以以基本上不可能篡改的方式保存和存储。此外，将安全的经注册的唯一ID和相关的超级锚数据存储到区块链或无块分布式账本可以允许远程的物体真实性验证和追踪，例如由经授权的接收器沿着相关物理物体或物体组的供应链进行。
在一些实施例中，上述过程可以适用于分析连续介质的流动特性和/或其他特征。例如，在步骤1503A，SA可以分散在连续介质中(例如，不是物理附接到固体介质上)。然后，如上所描述，SA可以被多次照射并且可以响应。可以记录每个时间，也可以记录SA在介质中的位置。如上所述，这些打了时间戳的SA位置可以被处理以确定连续介质的至少一个流体特性。
基于微应答器的智能纸质合同
基于纸张的凭证的真实性可能不安全。在认证基于纸张的凭证时可能发生大量的欺诈。例如，可以在线从世界上任何地方的大学订购文凭，并且可以直接打印并发送到任何地方。出于各种恶意的目的，可以使用假凭证并将其发送给医生、心理学家或其他专业人员。文档的认证通常需要时间，并且花费消费者大量的金钱，这是需要避免的。此外，记录搜索可能会将房屋和房地产交易延迟许多天，阻碍商业流动和收入产生。
Figure BDA0003888551000000211
MTP(例如，在一些情况下被配置为耐用的自毁超级锚)可以被用于实施基于MTP的智能纸质合同。本公开的实施例描述了基于MTP的纸质合同的技术，其可以提供处理设备的低成本注册和认证，同时增加数字或打印的纸质物品的可追溯性和安全性。
基于MTP的智能纸质合同可以消除创建安全、真实的数字记录和智能合同的多个步骤和成本。基于MTP的智能纸质合同可以提供打印机和标记设备的低成本注册和认证，提高打印的物品的可追溯性和安全性。基于MTP的智能纸质合同可以使用机器令牌化来进行服务支付等。不同于嵌入在纸质文档和证件衬底中的水印或来自特殊染料或颜料的基于打印的安全性特征以及二维码(例如QR码和数据矩阵码)，P-Chip MTP不容易复制，并提供了一个完全负担得起的数字认证选项。
将文档或物理记录添加到数字安全性系统或类似的功能数据库、数据池或基于计算机的存档和验证系统需要扫描文档并添加唯一ID或序列标识符。基于P-Chip MTP的智能纸质合同可以具有附接和/或嵌入到MTP的衬底中的低成本能量激活标识符，该标识符赋予文档唯一且物理上不可改变的ID码。
如本文所使用的，术语“智能合同”、“智能纸质合同”、“打印的物品”或“打印物体”可以包括所有类型的可打印的物品，但不限于，合同、财务交易、抄本、凭证、支票、安全凭证、医疗记录、质量记录、对住宅的契约搜索、以及对汽车、船只、农业设备和休闲车等的所有权搜索。例如，基于MTP的智能纸质合同可以用于创建文档，如安全凭证、联系人、凭证、质量记录等。特定的原材料和产品特性可以通过分析凭证、医疗记录、基因组证书(如品种或认证种子)的证书来记录。
如本文所使用的，术语“纸”被用作本发明的易于理解但非限制性的实施例，其可以包括所有与打印相关的衬底，例如合成纸、薄膜、纸板、塑料、金属木材和复合材料。此外，本公开的概念可以包括打印标签和包装，作为创建安全“智能标记”、安全“智能标签”和安全“智能包装”的新颖方式。本发明可以包括用于上述衬底和打印物品的传统2D印刷以及3D印刷工艺。
图16示出了根据本公开的一些实施例的实施智能纸质合同的功能图。如图16所示，功能部分16A可以包括与发送者和接收者活动相关联的数据库和操作。智能合同发送者(例如，文档发送者)可以经由第一计算设备向数字安全性系统注册完成或事件(在框1602)。发送者和文档的数据可以作为客户记录存储在数据库1601(例如，DB 1)中。发送者可以创建打印购买订单(在框1603)并将订单和相关财务数据作为客户财务数据存储在数据库1604(例如，DB 4)中。智能合同发送者可以将安全打印数据传送给智能合同接收者(例如，文档接收)(在框1605)。
如图16所示，功能部分16B可以包括数据库和由与数字安全性系统相关联的(一个或多个)授权的打印机和(一个或多个)标记装置执行的操作。
在框1613，授权的打印机和标记装置可以用各自分配的安全序列号在数字安全性系统中注册。授权的打印机可以从发送者接收购买订单。授权的打印机可以将与购买订单相关联的安全打印数据转换成机器可执行指令(在框1614)。接收到的安全打印数据和购买订单可以存储在数据库1616(例如，DB2)中。授权的打印机可以获得安全性衬底(在框1612)并打印安全文档(在框1615)。安全性衬底(在框1612)和打印的安全文档的操作(在框1615)可以存储在数据库1617(例如，DB 4)中。授权的标记设备可以获得安全性油墨(在框1618)并被配置为在安全文档上打印2D安全性标记(在框1619)。术语“安全性衬底”和“安全性油墨”指的是通过打印产生安全文档的传统材料和工艺。可以有许多市售的衬底和油墨。安全性衬底的示例可以是具有水印或压花结构的纸。另一示例可以是用“隐形油墨”预先打印的纸。在正常的太阳光照射下，这种油墨不会反射可见光谱。当受到紫外光时，预先打印的文字或标记将较高能量的光向下转换成可见光谱，并可被观察者看到。纸可以是天然的或合成的，因此可以使用更通用的术语“衬底”。合成纸可能更贵，并且可以在它们的体特性中设计特定的光谱响应，并且提供另一级别的安全性。将变色(角度区别(gonio-apparent)的)纤维合并到要打印的纸或衬底中可以增加另一层安全性，因为线呈现独特的颜色反射率，该颜色反射率可以随着文件观察角度的改变而改变。颜色变化是材料的函数。该材料非常昂贵，并且在官方国家产生的文件的情况下，它可能是受控物质。安全性油墨可以是颜料或染料的特定物理结构，其可以对人类和/或机器产生变化的反射率(可观察的颜色)。安全性衬底(框1612)和安全性油墨(框1618)都可以是由打印机获得的原材料。消费者能够指定安全性衬底和油墨或任何组合作为其打印订单的一部分，以获得安全文档。
2D安全性标记是目前最先进的打印技术。除了使用安全性油墨和安全性油墨的组合之外，打印的设计可以具有以超高细节打印的有意结构。仔细检查或低倍放大可以揭示简单的仿冒者可能不知道或不能制造的微结构。根据弗吉尼亚理工大学最初的定义，2D安全性标记也可以是PUF的，因为它们的微结构是油墨滴飞溅、打印的衬底的吸收和干燥变化的函数。2D结构可以被拍照和数字化。数字特征可以通过形状的组合边缘寻找算法并结合其他图像因素(例如面积、颜色和亮度)来识别。可以给数字文件赋予唯一ID。唯一ID和文件图像可以存档在数据库中，并索引到数字文件。此外，可以将数字图像捕获与存档的图像进行比较，以确定作为PUF质询响应序列的真实性。
在打印的纸中附接或嵌入RFID设备的近期发展为打印的文档提供了另一级别的安全性，由此RFID标签码成为打印的文档的数字标识码或数字ID的一部分。支持RFID的纸可用于惠普Indigo打印机等数字打印平台。在某些情况下，RFID标签可以在打印后附接在文档上。使用RFID技术认证打印的文档的好处与其在其他安全性介质中的使用是一致的。这种安全性机制的缺点是它可以被未授权的实体克隆，使用不耐用，并且价格昂贵。除了以上所描述的2D安全性标记之外，或者代替上述安全性标记，本文所描述的实施例可以与支持RFID的纸一起使用。
具有2D安全性标记和/或嵌入的RFID标签的打印的安全文档可以被运送到文档接收者(在框1620)，并且相关记录可以被存储在数据库1621(例如，DB 5)中。具有2D安全性标记的安全文档可以与账单一起发送给智能合同接收者(在框1622)。智能合同接收者可以通过网络经由电子邮件或文本消息接收安全文档的数字孪生，并且经由邮件接收具有2D安全性标记的打印的安全文档(在框1606)。智能合同接收者可以接收并签署安全文档(在框1607)。可以创建经签署的文档的数字孪生(在框1608)并存储在数据库1609(例如，DB 6)中。智能合同接收者可通过网络经由第二计算设备处理或支付与所接收的文档相关联的账单，并将交易记录存储在客户财务数据库1611(例如，DB 7)中。已支付账单的财务交易记录可以经由第二计算设备发送到数字安全性系统(在框1623)并存储在数据库1624(例如，DB8)中。本文描述的基于MTP的文档安全性措施可以用来代替传统的2D安全性标记和/或嵌入的RFID标签，或者与它们组合使用。在任一情况下，使用本文所描述的实施例形成的智能纸质合同可以比仅由传统的2D安全性标记和/或嵌入的RFID标签保护的文档更持久地安全。
用区块链集成生成安全文档智能合同
在一些实施例中，区块链可以用于应用预定的防冲突散列(hash)函数来追踪和跟踪智能合同文档。如本文所使用的，防冲突散列函数指的是特殊类型的散列函数，即，将任意大小的数据映射到散列值的固定大小的位字串(bit string)的数学函数或算法，其被设计成也是单向函数，即，易于对每个输入计算，但是在给定随机输入图像的情况下难以求逆的函数。优选地，防冲突散列函数被设计使得难以找到两个不同的数据集d1和d2，使得hash(d1)＝hash(d2)。这些可以从数学上证明其具有足够的安全性级别的都是散列函数。在本安全性方案中，加密的散列函数的安全性通过以下事实得到进一步提高：包括智能锚的标记(特别是如本文所公开的复合安全性标记)的MTP ID码读取发生在特定的位置和时间，其中承载该标记的物理物体实际上存在于该位置和时间。这可以用于增加可以实现的绝对安全性级别，或者允许使用与较小数据集(例如作为输入和/或输出的较短数据字串)一起工作的防冲突散列函数，同时仍然提供给定的所需安全性级别。
通过利用区块链技术，MTP ID可以与防冲突散列函数一起使用来生成智能合同。生成智能合同可能涉及用于物体认证、物体追踪和跟踪的多级索引过程。例如，将与一盒智能纸中的每个可打印页相关联的唯一MTP ID码1和与包含所有智能纸的纸盒相关联的唯一ID码2相结合，可以允许智能纸以预定的标识符到达打印机，该预定的标识符能够在打印时立即集成到区块链的防冲突散列函数中。此外，在本公开中，每个授权的打印机和/或标记设备可以具有其自己的唯一标识ID码3。来自纸的唯一MTP ID 1可以与纸盒的唯一ID 2和授权的打印机或标记设备的唯一序列ID码3相结合。此外，所有相关的MTP ID可以应用于防冲突散列函数，以创建类似的支持区块链的标识。该标识可以用作注册打印机或标记设备的又一级别的安全性，以进行机器令牌化支付。在一些实施例中，智能纸的MTP唯一ID 1可以用于注册传真机，并增加传真机针对数据传输的安全性。
图17示出了在与区块链集成时生成安全文档智能合同的示例系统图。示例系统1700可以包括多个智能纸SP(Ni)1703、智能纸容器SPC(Mi)1705、授权的打印设备1706、授权的p-Chip PUF读取器1707(例如，p-chip标识符读取器)和区块链安全存档1710。多个智能纸SP(Ni)1703、智能纸容器SPC(Mi)1705和授权的打印设备1706可以嵌入有配置有相应p-Chip MTP和超级锚的相应超级锚。授权的p-Chip超级锚读取器1707可以在数字安全性系统中用序列号注册。授权的p-Chip超级锚读取器1707和防冲突散列函数1708可以并入数字授权的打印设备1706中。
授权的p-Chip超级锚读取器1707的p-Chip唯一序列号可以被用于通过防冲突散列函数1708生成相应的散列值，从而增加了额外的安全性层。虽然在一些实施例中它可以与打印工作流程完全集成，但是防冲突散列函数1708可以由打印实体实时地在数字授权的打印设备1706之外以电子地执行。
在一些实施例中，数字授权的打印设备1706可以被配置为通过网络从用户接收安全文档内容1701和打印指令1702，以生成安全文档智能合同1709。数字授权的打印设备1706可以被配置为从智能纸容器SPC(Mi)1705加载智能纸SP(Ni)1703，以创建用于安全文档智能合同1709的打印的制品。数字授权的打印设备1706可以与授权的p-Chip超级锚读取器1707通信并自动控制该授权的p-Chip超级锚读取器，以读取加载的智能纸SP(Ni)1703和智能纸容器SPC(Mi)1705的超级锚ID。
在一个实施例中，数字授权的打印设备1706可以嵌入或合并有超级锚，该超级锚包括具有ID码的MTP，用于提升打印设备1706的安全性状态。该合并可以允许数字授权的打印设备1706及其输出被辨识为经验证的可信源。
在一个实施例中，数字授权的打印设备1706可以通过区块链信任中心进行注册，并且可以允许所有后续的打印在区块链内是安全的，从而消除了昂贵、耗时的步骤。防冲突散列函数1708可以应用于与数字授权的打印设备1706相关联的p-Chip MTP ID码、打印指令1702、由打印设备1706生成的打印时间和打印日期戳，以用于生成高安全文档智能合同。
在一个实施例中，将p-Chip合并到纸和纸容器中可以提供两个额外级别的安全性，因为这两个级别的安全性都与具有相应的唯一ID码的唯一超级锚相关联。例如，智能纸SP(Ni)1703可以通过将具有2D超级锚的p-Chip MTP嵌入到打印纸中并链接到2D p-ChipID码(例如，第一和第二ID)来生成。智能纸容器SPC(Mi)1705可以通过将第三p-Chip MTP嵌入到纸容器SPC(Mi)1705中并链接到第三ID码来生成。数字授权的打印设备1706可以嵌入或合并有具有第四ID码的MTP。防冲突散列函数1708可以应用于智能纸SP(Ni)1703和智能纸容器SPC(Mi)1705及在制造时的其搭档或其许可证，以创建用于打印的预先制造的智能合同。因此，出于数字存档目的扫描的现有物理记录或新创建的记录可以即时成为智能合同的部分数据。
防冲突散列函数1708可以应用于其他实体或文档特定信息，并且可以以极低的成本极大地提高安全性。例如，有不同的原因需要在提高文档安全性的同时降低成本。
1)使用一个以上基于打印的超级锚可能不划算。
2)使用来自智能纸1704的2D安全性标记和p-Chip ID码，来自纸容器1705的一个p-Chip ID码和来自数字授权的打印设备1706的一个p-Chip ID码可以为单个安全文档提供多级(例如4级)的唯一标识。
3)用1到3个或更多的p-Chip替换现有2D安全性标记可以大大降低打印设备的运行成本和最终用户的安全打印成本，同时大大提高文档的安全性。
在一些实施例中，p-Chip认证可以应用于可以与不同品牌相关联的安全性级油墨的单独的打印墨盒。使用油墨墨盒的唯一p-Chip ID码以及打印设备的不同p-Chip ID码可以是大大增加现有的基于2D打印的系统的安全性的另一种方式。
在一些实施例中，智能纸和智能纸容器可以标有材料批号和容器号。批号可以具有唯一分析证书(CoA)信息，该信息可以识别该批产品和/或材料的多个物理常数。索引到智能纸和智能纸容器或与智能纸和智能纸容器相关联的相应p-Chip ID码可以与智能纸容器的材料批号和容器产品号交换或被配置为包括智能纸容器的材料批号和容器产品号。在一个实施例中，该批次的任何数量的唯一且可变的物理数据点可以被用作PUF。此外，如上所描述的超级锚可以被添加到3D打印设备，用于生成安全3D打印。
利用转换为智能合同的过程来认证具有嵌入的MTP的3D打印物体
本公开提供了一种成本有效的方法和系统，用于识别和认证由增材制造产生的零件和组件。增材制造工艺、装备和技术的迅猛发展可能会给物体的物理制造带来巨大变革。提高速度，同时降低装备资本成本和每单位打印的物体的成本。成本的降低已经使得制造和销售非原创的仿冒产品变得切实可行。可以确立仿冒的负面影响，包括收入和税收损失以及保修索赔增加。虽然这些有害后果在全球范围内具有巨大的负面影响，但可能存在与人类健康和假零件的安全性相关的导致人类和动物的重大伤害和死亡的更大的问题。
将
Figure BDA0003888551000000271
MTP附接到打印的物体上可以为该物体提供唯一标识码，该标识码可以通过利用上述质询响应机制来防止伪造。如上所述，
Figure BDA0003888551000000272
MTP可以用于通过如上所描述的智能纸中概述的方法将打印的物体转换成智能零件和/或智能合同。
通过放置在打印台上，
Figure BDA0003888551000000273
MTP可以直接合并到打印的物体中。例如，MTP可以具有通过基于机械、热或辐射的方法而被激活的粘合剂或胶带，以融合到物体中。可以使用牺牲介质来合并MTP，该牺牲介质可以被打印工艺、子工艺或打印后工艺破坏。
Figure BDA0003888551000000274
MTP可以通过胶带、资产标签或标记直接合并到打印的物体中。安全性嵌体可以用于防止MTP替代。
在一些实施例中，
Figure BDA0003888551000000275
MTP可以作为子组件合并，其中P-Chip通过单独的机械工艺或通过增材制造附接或嵌入到基质中。例如，一种表现形式可以是具有嵌入的MTP的薄基底(base)。基底可以由相同的材料制成，或者与正打印的物体的材料相容。打印可以发生在薄基底的顶部。替代地，可以通过有机、无机或混合成分的粘合剂、涂层或聚合材料来附接薄基底。在一些实施例中，类似的材料和形状，例如桩、突片、标记、帽或成品零件、组件、子组件或安装件的任何其他结构元件，可以与嵌入的MTP一起使用。在一些实施例中，结构可以作为外表面附接、融合到打印的零件。MTP和包含MTP的组件可以被有目的地套印，以使MTP在服务寿命期间作为隐蔽的安全性特征而具有耐久性。
MTP可以被添加到打印的制品的特定特征中，这些特征可以在服务期间提供机械保护，或者在制品的分销销售和服务寿命期间作为用于读取的公开或隐蔽的功能。现有的机器人技术可用于在打印后即时对物体进行切片，作为工作流程中的独立站或通过任何方式的独立工艺。
如上所描述，MTP可以被打印或附接到物体上并且可以与2D安全性标记、RFID和其他已知的PUF技术相结合，为物体添加一层安全性。MTP可以被制造成在物体上打印的标记。MTP可以作为智能合同嵌入到纸质文档中。
各种材料可以用于最终使用应用，例如金属、陶瓷、塑料、聚合材料、单组分、多组分混合物及其组合的增材制造，包括用于人类和动物的医疗和牙科植入物。
MTP的3D打印的物体可以需要特定的使用条件、功效范围或限制，例如温度范围、柔性特性等。可以仔细考虑打印材料的体属性，如柔性、弯曲半径和膨胀系数，以确保不会引入可能使子组件丧失能力、损坏MTP芯片或导致其从服务中的零件弹出的应力。例如，MTP标记可以打印在应用了RFID的物体上，以向物体提供灵活性和附加的安全性层。例如，根据生产应答器天线所使用的材料和方法以及衬底上应答器的芯片接合方法和定向，每个无源RF应答器可以具有最小(例如，3英寸直径)的允许弯曲半径(曲率半径)。在应用过程中的任何一点，将完成的无源RFID应答器介质挠曲或弯曲到小于该最小半径的半径，都可能由于天线断裂或芯片-天线接合的破坏而导致RFID故障。RFID标记制造商可以提供最小弯曲半径的值。印有MTP标记的物体可以比普通RFID标签具有额外的弯曲弹性。例如，p-Chip已经成功地附接到1/4英寸汽车制动线上并在其上被读取。
陶瓷和金属增材制造的特定问题可以适用。可以将增材制造中常见的所有材料和设备用于MTP的3D打印物体。例如，聚合材料的激光标记可以用于制作标识和2D安全性标记。激光标记是一种商业过程，其中激光标记颜料嵌入在基质(聚合物、涂料、粘合剂、塑料等)中。
颜料可以随机分散在复合材料中。复合材料可以用高能辐射进行辐射，作为响应，颜料加热并使零件或涂层的周围连续相烧焦，从而改变颜色。控制辐射波束可以产生嵌入零件或在表面的符号、结构或标识码。虽然激光标记可能是将零件码添加到物体的一种负担得起的方式，但激光标记颜料、辐射源和自动化控制无处不在。这不是非常安全的标记。如果一个人使用激光标记，并如打印智能合同所描述的那样对随机特征进行表征，它们可以创建超级锚，这可以比简单的激光标记更安全。这些方法可广泛用于碳基材料和复合材料。
激光标记的另一方法是直接金属烧蚀。高功率激光可以侵蚀金属表面并改变表面颜色(阳极化)，从而留下永久痕迹。
超级锚可以取代塑料和有机基物体的激光标记和2D安全性标记。它们可以用于防御安全性目的。陶瓷和金属的3D打印机可以具有用于烧结的高功率激光。在一些实施例中，超级锚可以附接到具有2D激光标记的无机3D打印的制品上。在一些实施例中，超级锚可以附着到无机3D打印的制品上，以代替2D激光标记并增加安全性。
在一些实施例中，光激活的MTP可以包括为IC信令开发的更长的波形，如太赫兹。
在一些实施例中，可以利用声学信号代替光来发送和读取MTP芯片ID。可以经由MTP芯片上的压电器件来开发兼容的器件和电路元件，包括调制解调电路、编解码电路、MTP读取器，以与相应的声学信号相关联。
此外，可以提供移动应用来与对应的MTP读取器兼容，用于扫描附接在物理物体上的MTP。移动应用可以被执行以与数字安全性系统进行通信，用于注册附接有MTP标记或嵌入有MTP的物理物体。移动应用可以被执行以与数字安全性系统进行通信，用于跟踪和认证在数字安全性系统中重申的物理物体。移动应用可以被执行以用对应的MTP读取器读取在物体上打印的MTP ID，并将读取的ID直接发送到数字安全性系统或类似的功能数据库，以用于图15中描述的物体认证处理。
增强读取距离微应答器(MTP)
当直接附接到金属衬底时，当前一代MTP可能具有有限的读取能力。激活MTP的太阳能电池所需的经调制的光可能与金属衬底相互作用，这可能在金属中生成涡流。所生成的涡流可以降低来自MTP的RF信号强度响应。成功获包含MTP的唯一标识码的RF信号并对其进行解码的能力是MTP和其读取器之间的信号距离的函数。
本公开的实施例描述了通过消除涡流来增强MTP的读取距离的技术。与非金属衬底相比，直接附接在金属表面的P-Chip的信号距离可以减少多达30％。增强读取距离MTP可以嵌入有如上所述的耐用自毁PUF功能。有可能在金属衬底和受涡流影响的物体之间建立物理间隙。这种方案可能依赖于集成电路(IC)制造和结构外部的胶带、垫片或填充聚合物粘合剂、层压材料或薄膜。鉴于用于
Figure BDA0003888551000000291
MTP的最终使用的衬底和附接方法种类繁多，单个高容量、可负担的解决方案可能无法用于MTP与金属衬底的制造后隔离。实现对来自作为片上结构的一部分的金属衬底的涡流的抵抗是非常有利的。
在一些实施例中，可以用有源或无源材料和/或其组合来成功消除涡流。有源材料可以吸收、散射、损坏涡流或反射涡流以远离芯片及其信号。已知填充材料如铁氧体也用作有源材料。无源材料可以根本不与涡流相互作用，并在衬底和IC信号之间提供物理隔离。玻璃、陶瓷和无机介质是提供无源分离的已知材料，并且与IC制造兼容。
在一些实施例中，IC设计的基底或近基底层可以用无源材料制造，或者用有源材料填充。通过将无源或有源衬底附接到MTP芯片，在加工后形成基底层。
各种方法或技术可用于IC设计的基底层，包括但不限于这些方法或技术：
1)通过气相或化学沉积进行物理构建处理。虽然大多数钝化层是为了消除IC和组件的腐蚀而构建的，但是通过沉积不导电的无机层来延伸芯片背面的厚度起到了物理隔离物的作用，从而将IC及其电路与引起干扰的金属衬底隔离开。
2)从液体介质进行物理层构建处理，随后进行在聚硅氮烷/聚硅氧烷化学场中的热固化或辐射固化。所描述的两种化学物质能够制造对其他无机表面具有优异粘附性的耐用非导电薄膜和结构。这种溶胶-凝胶系统可以通过基于浇铸、喷涂、浸涂或旋涂的应用作为液体涂层应用到精密薄膜上。
3)通过液体、凝胶或固体介质将有源或无源单片层附结到晶圆上，随后在聚硅氮烷/聚硅氧烷化学场中进行热固化或辐射固化。相同的溶胶-凝胶系统可以用作粘合剂，将诸如玻璃片的其它结构结合到IC晶圆的背面。在一些实施例中，无源单片层可以是玻璃或填充玻璃结构。
4)可以考虑混合有机-无机聚合物基质，因为它们具有更大的灵活性，并且可以是通往低温应用的有机途径。溶胶-凝胶膜的一个缺点是它们可能是脆的。向无机溶胶-凝胶体系中加入少量有机材料可以降低脆性。产生混合溶胶-凝胶的材料代价是耐高温性能下降。
所有的最后使用应用都可以针对金属或包含金属填充层或颗粒。
本公开可以识别已知或感知的使用条件、功效范围或限制。虽然高温服务条件是
Figure BDA0003888551000000301
MTP的主要特点，但低温或环境温度应用中使用的金属物体(如资产标签)也同样重要。因此，基于有机物的涡流消除方案也可以用于低至环境温度的应用。在具有增强信号距离的MTP的制造过程中，可以使用各种材料，但不限于无机膜、涂层和粘合剂、高温有机-无机杂化基质和材料、以及高温有机绝缘材料等。
可以与公开的MTP结合使用某些产品或技术。上面结合它们相应的功能描述了各种元件、设备、模块和电路。这些元件、设备、模块和电路被认为是用于执行本文所描述的它们相应功能的部件。
虽然前述内容针对本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设计出本发明的其他和进一步的实施例，并且本发明的范围由所附权利要求来确定。
在本说明书中引用的出版物和参考文献，包括但不限于专利和专利申请，在引用的整个部分中通过引用整体并入本文，如同具体地且单独地指示每个单独的出版物或参考文献通过引用的方式整体并入本文一样。本申请要求优先权的任何专利申请也以以上针对出版物和参考文献所描述的方式通过引用并入本文。
虽然上面已经讨论了一些实施例，但是其他实施方式和应用也在以下权利要求的范围内。虽然本文已经参照特定实施例描述了本发明，但是应该理解，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的说明。因此，应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对说明性实施例进行多种修改，并且可以设计出其他布置。更具体地，本领域技术人员将认识到，本文所描述的本领域技术人员将认识到的、可以有利地具有另一实施例的子特征的任何实施例被描述为具有该子特征。

Claims (67)

1.一种应答器，包括：
一个或多个光电管，被配置为接收电磁辐射；和
时钟恢复电路，包括光电导体，所述光电导体包括源极端子和耦接到电源的漏极端子，所述光电导体具有被配置为随所接收的辐射强度而变化的电阻，所述时钟恢复电路被配置为生成恢复的时钟。
2.根据权利要求1所述的应答器，还包括连接到至少一个光电管并被配置为发送数据的反向天线系统。
3.根据权利要求1所述的应答器，其中，所述光电导体被配置为响应于入射到所述光电导体上的经调制的辐射信号，在所述光电导体的源极端子处产生经调制的电压信号。
4.根据权利要求3所述的应答器，其中，所述时钟恢复电路包括：
放大器，经由电容器耦接到所述光电导体的所述源极端子，用于接收所述经调制的电压信号并输出从所述经调制的电压信号生成的模拟信号；和
反相器，耦接到所述放大器并被配置为数字化所述放大器的所述模拟信号以生成所述恢复的时钟。
5.根据权利要求3所述的应答器，其中，所述时钟恢复电路包括电阻器，所述电阻器包括连接到所述光电导体的所述源极端子的第一端子和连接到地的第二端子，并且其中，所述光电导体的所述源极端子处的所述经调制的电压信号由所述光电导体的电阻与所述电阻器之比确定。
6.根据权利要求1所述的应答器，其中，所述应答器具有唯一标识符。
7.根据权利要求1所述的应答器，其中，所述应答器是单片集成电路，其大小约为2mm或更小×2mm或更小×0.2mm或更小厚度。
8.根据权利要求1所述的应答器，其中，所述电磁辐射包括电磁频谱的亚太赫部分的一个或多个子集。
9.一种应答器，包括：
一个或多个光电管，被配置为接收电磁辐射；和
反向天线系统，连接到至少一个光电管并被配置为发送数据。
10.根据权利要求9所述的应答器，其中，所述应答器被配置为通过所述反向天线系统以经调制的电流发送其标识符。
11.根据权利要求9所述的应答器，其中，所述反向天线系统包括一个或多个天线和多个电子开关，所述系统被配置为进行双相传输，以引导电流流过所述天线和所述多个电子开关。
12.根据权利要求11所述的应答器，其中，进行所述双相传输，使得“1”位数字信号以在一个方向流过所述天线之一的第一电流发送，而“0”位数字信号以在相反方向在所述天线之一中流动的第二电流发送。
13.根据权利要求9所述的应答器，其中，所述反向天线系统包括正向天线和反向天线。
14.根据权利要求9所述的应答器，其中，所述反向天线系统包括单个天线。
15.根据权利要求9所述的应答器，其中，可逆天线系统被配置为进行双相传输，以基本相同的功率发送“1”位数字信号和“0”位数字信号。
16.根据权利要求9所述的应答器，其中，所述反向天线系统包括围绕所述一个或多个光电管的至少一个环形天线。
17.根据权利要求9所述的应答器，包括编码，使得用于发送一个位的循环数是8个数据周期。
18.根据权利要求9所述的应答器，包括编码，使得用于发送一个位的循环数是64个数据周期。
19.一种应答器，包括：
单片集成电路，其大小约为2mm或更小×2mm或更小×0.2mm(厚度)或更小；和
可逆天线系统，包括一个或多个天线和多个电子开关，所述天线和开关被配置为进行双相传输，以引导电流流过所述天线和所述多个电子开关。
20.根据权利要求19所述的应答器，其中，执行所述双相传输，使得“1”位数字信号以在一个方向流过天线的第一电流发送，而“0”位数字信号以在相反方向在所述天线中流动的第二电流发送。
21.根据权利要求19所述的应答器，其中，所述天线包括正向天线和反向天线。
22.根据权利要求19所述的应答器，其中，所述天线系统包括单个天线。
23.根据权利要求19所述的应答器，其中，所述可逆天线系统被配置为进行双相传输，以基本相同的功率发送“1”位数字信号和“0”位数字信号。
24.根据权利要求19所述的应答器，其中，所述一个或多个天线是围绕一个或多个光电管的环形天线。
25.一种安全性嵌体，包括：
底部嵌体段；
顶部嵌体段，被配置为装配到所述底部嵌体段；和
电磁辐射触发的应答器，包括位于两个嵌体段之间的顶侧和底侧，所述底侧设置在所述底部嵌体段上并且所述顶侧设置在所述顶部嵌体段上，其中，所述安全性嵌体被配置为使得所述顶部嵌体段与所述底部嵌体段的分离破坏所述电磁辐射触发的应答器，使得所述应答器不能被读取。
26.根据权利要求25所述的安全性嵌体，其中，所述应答器包括凹口，所述凹口被配置为引导所述应答器的分裂线使得可操作的电子设备受到损害。
27.根据权利要求25所述的安全性嵌体，其中，所述底部嵌体段包括底部凹槽，所述底部凹槽被配置为容纳胶以粘附到所述应答器的所述底侧，并且所述顶部嵌体段具有顶部凹槽，所述顶部凹槽被配置为容纳胶以粘附到所述应答器的所述顶侧。
28.根据权利要求27所述的安全性嵌体，其中，所述底部凹槽和所述顶部凹槽分别位于所述凹口的相对侧。
29.根据权利要求25所述的安全性嵌体，其中，所述应答器的所述顶侧和所述底侧分别包括设置在所述应答器的所述顶侧和所述底侧的非相邻相应部分上的粘合剂。
30.根据权利要求25所述的安全性嵌体，其中，所述两个段被配置为在被粘附到需要安全性嵌体的物体之前被操作时不容易分离。
31.一种保护物体的方法，包括经由底部嵌体段将权利要求25所述的安全性嵌体粘附到所述物体上，并将底部嵌体段粘附到为所述物体提供封闭的胶带或封壳上。
32.一种单片安全性嵌体，包括：
嵌体段；和
电磁辐射触发的微应答器(MTP)，其耦接到所述嵌体段并且包括至少一个单片安全性自毁特征。
33.根据权利要求32所述的单片安全性嵌体，其中，所述MTP直接附接到或浇铸到被配置为附接到物理物体的模具标记中。
34.根据权利要求32所述的单片安全性嵌体，其中，所述MTP直接附接到或浇铸到模具标记中，随后在包含所述MTP的模具标记上或周围形成物理物体。
35.根据权利要求32所述的单片安全性嵌体，其中，至少一个单片安全性自毁特征被配置为将所述MTP运送到外部结构特征或穿过外部结构特征，以使所述MTP失效。
36.根据权利要求32所述的单片安全性嵌体，其中，至少一个单片安全性自毁特征被配置为旋转或接合外来物体或结构以与所述MTP接触，所述MTP随后由于感应应力而失效。
37.一种保护物体的方法，包括：
将至少两个微应答器(MTP)嵌入到一个标签剂、多个标签剂、包装或物体或其组合中，以生成至少一个合法的匹配对，所述MTP各自配置有相应标识符；
将所述MTP的相应标识符索引到所述物体；
将与所述MTP和所述物体相关联的索引信息存储在数字安全性系统的数据库中；
经由标识符读取器读取所述相应标识符；和
基于所述读取验证所述索引信息，以确定所述相应标识符是否与所述合法的匹配对相关联。
38.根据权利要求37所述的保护物体的方法，其中，至少一个合法的匹配对与嵌入到所述标签剂、所述多个标签剂、所述包装或所述物体或其组合中的至少两个不同的MTP相关联。
39.根据权利要求37所述的保护物体的方法，其中，每个MTP包括：
一个或多个光电管，被配置为接收光；
包括光电导体的时钟恢复电路，所述光电导体包括源极端子和耦接到电源的漏极端子，所述光电导体具有被配置为随所接收的光强度而变化的电阻，所述时钟恢复电路被配置为生成恢复的时钟；和
反向天线系统，连接到至少一个光电管并被配置为发送数据。
40.根据权利要求37所述的保护物体的方法，其中，每个MTP体现有至少一个单片安全性自毁特征。
41.一种保护物体的方法，包括：
将至少一个微应答器(MTP)和至少一个标签剂嵌入或附接到物体上，以生成至少一个合法的匹配对，所述MTP和标签剂各自配置有相应标识符；
将所述MTP和标签剂的相应标识符索引到所述物体；
将与所述MTP和标签剂以及所述物体相关联的索引信息存储在数字安全性系统的数据库中；
经由标识符读取器读取所述相应标识符；和
基于所述读取验证所述索引信息，以确定所述相应标识符是否与所述合法的匹配对相关联。
42.根据权利要求41所述的方法，其中，所述至少一个标签剂包括QR码、条形码、RFID标签或其组合。
43.根据权利要求41所述的方法，其中，执行所述嵌入或附接以将所述至少一个MTP和至少一个标签剂彼此相邻放置，或者放置在所述物体的表面上或所述物体内的不同位置。
44.根据权利要求41所述的方法，其中，执行所述嵌入或附接以将所述至少一个MTP和至少一个标签剂组合成单个复合安全性标记。
45.一种用于认证物理物品的方法，包括：
将超级锚配置有第一标识符，所述超级锚包括电磁辐射触发的微应答器(MTP)；
由服务器计算设备的处理器注册和存储与所述物理物品相关联的所述第一标识符，所述物理物品索引到存储在数字安全性系统的数据库中的第一物品号，所述超级锚设备被嵌入到附接到所述物理物品的标签剂中，所述数据库被配置为存储索引到相应物理物品的多个标识符和多个物品号；
用标识符读取器照射超级锚设备；
由所述标识符读取器接收来自所述超级锚的响应信号并对其进行解码，以获得与所述物理物品相关联的第二标识符；和
由服务器计算设备的处理器基于所述第二标识符来确定所述物理物品是否被认证。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，确定所述物理物品是否被认证还包括：
确定所述第二标识符是否在所述数据库中注册；和
响应于确定所述第二标识符在所述数据库中注册，确定所述第二标识符是否与索引到所述物理物品的物品号的所述第一标识符相匹配。
47.根据权利要求45所述的方法，其中，确定所述物理物品是否被认证还包括：
响应于确定所述第二标识符与索引到所述物理物品的物品号的所述第一标识符相匹配，在所述标识符读取器上显示真实的消息。
48.根据权利要求45所述的方法，其中，所述MTP在多层制造过程中被嵌入到所述标签剂的衬底中。
49.一种用于认证物理物品的方法，包括：
将超级锚配置有针对物体的至少一个微应答器(MTP)和至少一个标签剂，以生成至少一个合法的匹配对，所述MTP和标签剂各自配置有相应的第一标识符和第二标识符；
由服务器计算设备的处理器注册和存储与所述物理物品相关联的所述第一标识符和第二标识符，所述物理物品索引到存储在数字性安全性系统的数据库中的第一物品号，所述数据库被配置为存储索引到相应物理物品的多个标识符和多个物品号；
用标识符读取器照射超级锚设备；
由所述标识符读取器接收来自所述超级锚的响应信号并对其进行解码，以获得与所述物理物品相关联的第三标识符；
用标签剂读取器读取所述超级锚设备；
由所述标签剂读取器接收来自所述超级锚的响应信号并对其进行解码，以获得与所述物理物品相关联的第四标识符；和
由服务器计算设备的处理器基于所述第三标识符和第四标识符来确定所述物理物品是否被认证。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，确定所述物理物品是否被认证还包括：
确定所述第三标识符和第四标识符是否在所述数据库中注册；和
响应于确定所述第三标识符和第四标识符在所述数据库中注册，确定所述第三标识符和第四标识符是否与索引到所述物理物品的物品号的相应的第一标识符和第二标识符相匹配。
51.根据权利要求49所述的方法，其中，确定所述物理物品是否被认证还包括：
响应于确定所述第三标识符和第四标识符与索引到所述物理物品的物品号的相应的第一标识符和第二标识符相匹配，在所述标识符读取器或所述标签剂读取器上显示真实的消息。
52.一种生成安全文档智能合同的系统，包括：
多个超级锚，每个超级锚包括具有标识符的电磁辐射触发的微应答器(MTP)，每个MTP链接到相应标识符并在安全性系统中注册；
智能纸，其嵌入有具有第一标识符的至少一个超级锚；
智能纸容器，其嵌入有具有第二标识符的第二超级锚；
授权的打印设备，其在安全性系统中注册并嵌入有具有第三标识符的第三MTP；和
标识符读取器，其在所述安全性系统中注册且具有读取器标识符，其中，所述标识符读取器被合并到所述授权的打印设备中并被配置为读取所述第一超级锚以获得所述第一标识符并读取所述第二超级锚以获得所述第二标识符。
53.根据权利要求52所述的系统，其中，所述授权的打印设备被配置为：
通过网络从用户接收安全文档内容和打印指令；和
基于所述安全文档内容和打印指令为所述安全文档智能合同生成打印的制品。
54.根据权利要求52所述的系统，其中，所述授权的打印设备与处理器进行通信，所述处理器被配置为执行散列函数以生成与所述安全文档智能合同相关联的相应散列值；并且其中，所述相应散列值被存储在区块链安全存档中并且在区块链安全存档中被链接到所述安全文档智能合同以用于打印制品认证。
55.根据权利要求54所述的系统，其中，所述相应散列值与所述智能纸的所述第一标识符和所述智能纸容器的所述第二标识符相关联。
56.根据权利要求54所述的系统，其中，所述相应散列值与所述智能纸的所述第一标识符、所述智能纸容器的所述第二标识符、所述授权的打印设备的所述第三标识符和所述读取器标识符相关联。
57.根据权利要求52所述的系统，其中，所述授权的打印设备是3D打印设备。
58.根据权利要求52所述的系统，其中，所述智能纸的所述第一标识符被配置为包括所述智能纸的材料批号。
59.根据权利要求52所述的系统，其中，所述智能纸容器的所述第二标识符与所述智能纸容器的容器产品号交换或被配置为包括所述智能纸容器的容器产品号。
60.根据权利要求52所述的系统，其中，所述MTP在消除涡流的工艺中制造以增强MTP读取距离。
61.根据权利要求60所述的系统，其中，所述工艺包括通过液体、凝胶或固体介质将有源或无源单片层施加到MTP晶圆上，随后在聚硅氮烷/聚硅氧烷化学场中进行热固化或辐射固化。
62.根据权利要求61所述的系统，其中，所述无源单片层包括玻璃或填充玻璃结构。
63.根据权利要求52所述的系统，其中，所述智能纸还包括2D安全性标记、RFID标签或其组合。
64.一种生成安全智能合同的系统，包括：
多个超级锚，每个超级锚包括具有标识符的电磁辐射触发的微应答器(MTP)，每个MTP链接到相应标识符并在安全性系统中注册；
具有第一标识符的至少一个超级锚；
授权的3D打印设备，其在所述安全性系统中注册并嵌入有具有第二标识符的第二MTP，其中所述3D打印机被配置为：
通过网络从用户接收安全内容和打印指令；和
基于所述安全文档内容和打印指令为所述安全智能合同生成3D打印的制品；和
标识符读取器，其在所述安全性系统中注册且具有读取器标识符，其中所述标识符读取器被合并到所述授权的打印设备中，并且被配置为读取至少所述第一超级锚以获得所述第一标识符。
65.根据权利要求64所述的系统，其中，所述3D打印的制品包括所述第一超级锚和2D激光标记。
66.根据权利要求64所述的系统，其中，所述3D打印的制品包括没有2D激光标记的所述第一超级锚。
67.一种用于监控连续介质的方法，包括：
将超级锚配置有第一标识符，所述超级锚包括电磁辐射触发的微应答器(MTP)；
将所述超级锚分散在所述连续介质中；
当所述超级锚位于所述连续介质内的第一位置处时的第一时间，用标识符读取器照射超级锚设备；
由所述标识符读取器接收来自所述超级锚的第一响应信号并对其进行解码；
响应于所述第一响应信号，存储指示所述第一时间和所述第一位置的第一数据；
当所述超级锚位于所述连续介质内的第二位置处时的第二时间，用所述标识符读取器照射所述超级锚设备；
由所述标识符读取器接收来自所述超级锚的第二响应信号并对其进行解码；
响应于所述第二响应信号，存储指示所述第二时间和所述第二位置的第二数据；和
处理所述第一数据和所述第二数据，以确定所述连续介质的至少一个流体特性。
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