CN114746740A - 用于感测的发光成像 - Google Patents

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CN114746740A
CN114746740A CN202080080445.9A CN202080080445A CN114746740A CN 114746740 A CN114746740 A CN 114746740A CN 202080080445 A CN202080080445 A CN 202080080445A CN 114746740 A CN114746740 A CN 114746740A
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蒂莫西·曼宁·斯韦格
罗伯特·迪恩斯
詹森·R·科克斯
杰弗里·N·塔科勒
加百利·戴维斯
安德鲁·惠勒
史蒂文·R·弗莱彻
朱正国
布赖恩·E·弗拉托
安德鲁·纳尔逊
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C2Sense Inc
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Abstract

本文中描述的实施方案总体涉及使用发光成像的感测和/或认证；诊断测定、系统和相关方法；时间热感测及相关方法；和/或发射物类例如可被白光激发的发射物类以及相关系统和方法。

Description

用于感测的发光成像
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求如下优先权：2020年9月30日提交的题为“WHITELIGHT EMISSIVE SPECIES AND RELATED METHODS”的美国临时专利申请第63/085,929号，2020年8月24日提交的题为“DIAGNOSTIC ASSAYS AND RELATED METHODS”的美国临时专利申请第63/069,544号，2020年7月20日提交的题为“TEMPORAL THERMAL SENSING ANDRELATED METHODS”的美国临时专利申请第63/054,176号，以及2019年10月17日提交的题为“LUMINESCENCE IMAGING FOR SENSING AND/OR AUTHENTICATION”的美国临时专利申请第62/916,331号，其每个申请的内容均通过引用整体并入本文以用于所有目的。
技术领域
本文中描述的实施方案一般涉及：使用发光成像的感测和/或认证；诊断测定、系统及相关方法；时间热感测及相关方法；以及/或者发射物类例如那些可被白光激发的物类及相关的系统和方法。
背景技术
感测技术被广泛用于各种应用，例如安全、安保、过程监测和空气质量控制。然而，许多传感器受限于复杂的制造工艺、低灵敏度和/或错误的检测指示。因此，此类传感器的应用通常受到限制。
许多产品在一段时间内暴露于高于或低于阈值水平的温度下可能会损坏。有降解风险的产品包括生物材料、组织、药物、食品、饮料、电子产品、活细胞、器官、牲畜等。通常情况下，最重要的不仅仅是峰值温度，还可能包括在给定温度下花费的时间。例如，在较高温度下的较短时间可能会导致与在超过阈值的较低温度下的较长时间相似的产品降解。简单来说，温度和时间的乘积是一个重要的指标。能够提供此信息的材料和方法可以包括当应用于包装时的时间温度指示器(TTI)和/或剂量测量标签。例如，剂量计标签中的热激活颜色变化是监测此类变化的一种方法。然而，这些方法的实用性有限，并且需要如下新方法，其提供更多可以很容易地被读者捕获的信息和更高精度。
分子和生物诊断测试——通常利用侧流测定以及垂直流测定和基于生物组分(如抗原、抗体和核苷酸)的基因测定的低成本特征和普遍性——对于确保公众健康和安全至关重要。尽管这些测定易于使用，但它们通常使用人眼进行视觉分析，这将高度的可变性和/或主观性注入数据解释中。为了解决这个缺点，需要采用自动化和机器视觉的新方法来提高侧流测定的灵敏度和准确性。尽管智能手机最近已被用于提供高分辨率图像采集和分析，但这些方法仍然有限。
因此，需要改进的方法和系统。
发明内容
总体上公开了用于感测和/或认证的发光成像的制品、系统和方法。
在一些方面，提供了一种成像装置。在一些实施方案中，成像装置包括：电磁辐射源，该电磁辐射源被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段(例如，发射寿命)期间发射物类中的非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，包括多个光电检测器的电磁辐射传感器布置成行和列的阵列，其中，电磁辐射传感器被配置成在发射时间段期间感测来自发射物类的非稳态发射，以及处理电路，该处理电路被配置成顺序地读出阵列的行或列以提供多个时间编码信号并基于多个时间编码信号中的至少两个时间编码信号的比较来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，成像装置包括：电磁辐射源，其被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段期间发射物类中的非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；电磁辐射传感器，其包括布置成行和列阵列的多个光电检测器，其中，电磁辐射传感器被配置成在发射时间段期间感测来自发射物类的非稳态发射；以及处理电路，其被配置成全局地暴露和/或读取来自电磁辐射传感器的数据以提供多个时间编码信号，以及基于多个时间编码信号中的两个或更多个时间编码信号的比较来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，处理电路还被配置成基于多个时间编码信号生成一个或更多个图像，并且其中，识别发射物类的特征基于一个或更多个图像。
在一些方面，提供了一种系统。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，该系统包括图像传感器，该图像传感器被配置成检测可检测非稳态发射的至少一部分。在一些实施方案中，该系统包括电子硬件部件，其被配置成产生单个图像，该图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。
在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成将发射物类暴露于非稳态电磁辐射。在一些实施方案中，该系统包括图像传感器，该图像传感器被配置成检测由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分。在一些实施方案中，该系统包括电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成产生单个图像，该单个图像包括至少与发射物类至少在第一时间点处的电磁辐射的发射对应的第一图像部分，以及与发射物类至少在第二时间点处的电磁辐射的发射对应的第二图像部分。
在一些实施方案中，提供了一种被配置用于识别制品的特征的系统。在一些实施方案中，该系统包括与制品相关联的化学标记。在一些实施方案中，化学标记包括发射物类。在一些实施方案中，发射物类在一组条件下在发射时间段期间产生可检测非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发发射物类，使得产生随图像捕获时间段变化的可检测非稳态发射。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将可检测发射转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，第一部分与第二部分的特性之间的差异与制品的特征相关联。
在一些实施方案中，提供了一种被配置用于识别制品的特征的系统。在一些实施方案中，该系统包括与制品相关联的化学标记。在一些实施方案中，化学标记包括发射物类。在一些实施方案中，化学标记在一组条件下在发射时间段期间产生可检测非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发发射物类，使得产生随数据/图像捕获时间段变化的可检测非稳态发射。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测非稳态发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将检测到的发射转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，第一部分与第二部分的特性之间的差异与制品的特征相关联。
在一些实施方案中，提供了一种被配置用于识别化学标记的特征的系统。在一些实施方案中，该系统包括化学标记。在一些实施方案中，化学标记在一组条件下在发射时间段期间产生可检测发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发化学标记使得产生可检测的发射。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测光子发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将检测到的发射转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，第一部分与第二部分的特性之间的差异与化学标记的特征相关联。
在一些实施方案中，系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；传感器，其被配置成在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，并且在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及处理电路，其被配置成基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，该系统包括：辐射源，其被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射；电磁辐射传感器，其被配置成在如下单次暴露期间进行感测：在发射时间段的第一部分期间来自发射物类的第一发射，以及在发射时间段的第二部分期间来自发射物类的第二发射，其中，发射时间段为至少10纳秒并且小于单次暴露的持续时间；以及处理电路，其被配置成基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一些方面，提供了一种用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法。在一些实施方案中，该方法包括激发物类以使其在发射时间段期间产生可检测非稳态发射。在一些实施方案中，发射物类中的一个或更多个的激发态发射寿命(例如，发射时间段)为至少10ns。在一些实施方案中，该方法包括使用能够收集光子发射数据的图像传感器获得具有可检测非稳态光子发射的至少一部分的单个图像。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于发射时间段的第一部分。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于发射时间段的第二部分。在一些实施方案中，该方法包括基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定物类的变化。
在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于稳态发射。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于非稳态发射。在一些实施方案中，该方法包括基于稳态和非稳态发射之间的差异确定物类的特征和/或变化。在一些实施方案中，该方法包括确定多个非稳态发射之间的差异。在一些实施方案中，该方法包括确定多个稳态和非稳态发射之间的差异。
在一些实施方案中，提供了一种用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法。在一些实施方案中，该方法包括使物类发射，使得在发射时间段期间可检测到非稳态光子发射。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分的单个图像。在一些实施方案中，该方法包括识别来自第一图像部分的信息，该第一图像部分与发射物类至少在第一时间点处的电磁辐射的发射对应。在一些实施方案中，该方法包括识别来自第二图像部分的信息，该第二图像部分与发射物类至少在第二时间点处的电磁辐射的发射对应。在一些实施方案中，该方法包括根据至少来自第一图像部分的信息和来自第二图像部分的信息来确定发射物类的变化。
在一些实施方案中，提供了一种用于识别发射物类的特征的方法。在一些实施方案中，该方法包括激发物类，使得物类在发射时间段期间产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得可检测的非稳态发射的第一图像。在一些实施方案中，第一图像的第一部分对应于发射时间段的第一部分。在一些实施方案中，第一图像的第二部分对应于发射时间段的第二部分。在一些实施方案中，该方法包括基于第一图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定物类的特征。
在一些实施方案中，提供了一种用于识别制品的特征的方法。在一些实施方案中，该方法包括将图像传感器定位在可能包括发射标记的制品附近。在一些实施方案中，该方法包括刺激制品，使得发射标记(如果存在发射标记)产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得可检测非稳态发射的单个图像。在一些实施方案中，该方法包括将待分析的制品的样品添加到第二制品中，然后用图像传感器分析第二制品。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于刺激分析物之后的第一时间段。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于刺激分析物之后的第二时间段，第二时间段与第一时间段不同。在一些实施方案中，该方法包括基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。
在一些实施方案中，该方法包括：产生电磁辐射；使用电磁辐射激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，并且在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，提供了一种用于检测刺激的存在的方法。在一些实施方案中，该方法包括将包括化学标记的制品暴露于包括刺激的一组条件。在一些实施方案中，化学标记在改变标签中一个或更多个发射物类的寿命、波长和/或强度的刺激的存在下经历化学和/或生物反应和/或缔合。在一些实施方案中，该方法包括将图像传感器定位在制品附近。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得包括化学标记的制品的一部分的单个图像。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于暴露制品之后的第一时间段。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于暴露制品之后的第二时间段，第二时间段与第一时间段不同。在一些实施方案中，该方法包括基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。在一些实施方案中，该方法包括基于稳态和非稳态光子发射之间的差异来确定制品的特征。在一些实施方案中，该方法包括基于不同的非稳态光子发射之间的差异来确定制品的特征。在一些实施方案中，单个图像可以由来自稳态和非稳态光子发射二者的发射光组成。在一些实施方案中，该方法可以扩展为在多个时间点处获得和使用来自图像的附加部分的信息。在一些实施方案中，使用平面或圆偏振光、不同波长的光或其他非稳态电磁辐射来分析这些部分。
还总体公开了用于时间热感测的部件、系统和方法。
一方面，提供了组合物。在一些实施方案中，组合物包括被配置成与制品相关联的发射物类，其中，发射物类的激发产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中，可检测信号对应于制品的时间热历史。
在另一方面，提供了标记。在一些实施方案中，标记包括：第一发射物类，其可选地具有与第一发射物类的第一时间热历史对应的来自发射物类的具有大于或等于10纳秒的激发态寿命的一个或更多个第一可检测延迟发射；以及可选地，第二发射物类，其具有与第二发射物类的不同于第一时间热历史的第二时间热历史对应的来自发射物类的具有大于或等于10纳秒的激发态寿命的一个或更多个第二可检测延迟发射。第一可检测延迟发射(如果在第一发射物类激发时存在)对应于识别第一发射物类暴露于第一时间热历史，并且第二可检测延迟发射(如果可检测)对应于识别第二发射物类暴露于第二时间热历史。在一些实施方案中，第一发射物类由于特定的时间热历史而转变为第二发射物类。在一些实施方案中，多个发射物类可以改变以提供关于制品的时间热历史的附加信息。在一些实施方案中，一个或更多个发射物类可以提供关于时间热历史(例如，制品的、发射物类的)的信息。
在另一方面，提供了方法。在一些实施方案中，该方法包括：激发与制品相关的一个或更多个发射物类；以及使用检测器检测发射物类的可检测延迟发射，其中，可检测延迟发射(如果存在)具有激发态寿命大于或等于10纳秒的延迟发射，并且其中，可检测延迟发射(如果存在)对应于使制品暴露于时间热历史。
在一些实施方案中，该方法包括：激发一个或更多个第一发射物类，可选地，激发一个或更多个第二发射物类；使用检测器检测由第一发射物类产生的第一可检测延迟发射和/或由第二发射物类产生的第二可检测延迟发射，其中，第一可检测延迟发射(如果存在)对应于使第一发射物类暴露于第一温度，并且其中，第二可检测延迟发射(如果存在)对应于使第二发射物类暴露于不同于第一温度的第二温度，其中，存在至少一个可检测延迟发射。
在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成使用电磁辐射来激发发射物类，使得如果单个或多个发射物类或其前体暴露于时间热历史，则产生具有大于或等于10纳秒的激发态寿命的可检测延迟发射；以及检测器，其被配置成检测可检测延迟发射的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射；电磁辐射传感器，其包括多个光电检测器，所述多个光电检测器被配置成在发射时间段期间检测非稳态发射；控制器，其被配置成控制辐射源产生电磁辐射的定时，使得在捕获一个或更多个图像期间产生脉冲或频率调制强度电磁辐射；以及处理电路，其被配置成基于多个光电检测器的输出生成一个或更多个图像，发射时间段小于捕获一个或更多个图像的单个图像的时间，并且对于一个或更多个图像中的每一个，确定图像的第一部分的第一特性和图像的第二部分的第二特性，并且至少部分地基于第一特性和第二特性来识别发射物类的特征。
通常还公开了诊断测定和相关方法。
一方面，提供了方法。在一些实施方案中，该方法包括通过组合至少包括稳态光子发射事件的第一电磁辐射信号和至少包括非稳态光子发射事件的第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征。在一些实施方案中，该方法包括通过组合第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征，其中，第一电磁信号至少包括来自激发态寿命小于10纳秒的发射物类的第一光子发射事件。在一些实施方案中，在稳态条件下检测第一光子发射事件。在一些实施方案中，在非稳态条件下检测第二电磁信号，该第二电磁信号至少包括来自激发态寿命为至少10纳秒的发射物类的第二光子发射事件。在一些实施方案中，在非稳态脉冲发射并且仅检测到非稳态光子发射之后收集数据(例如，对生成图像有用的数据)和/或图像。在一些实施方案中，在一段时间内生成图像，其中，图像的一个或更多个部分是用稳态激发获得以检测稳态光子发射，并且图像的一个或更多个部分是在激发被去除后获得的，以使得能够检测非稳态光子发射。
在一些实施方案中，第一光子发射事件包括由具有小于或等于10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。
在一些实施方案中，第二光子发射事件包括由具有至少10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。
在一些实施方案中，该方法包括检测从测定发出的两个或更多个信号，其中，两个或更多个信号中的每一个选自减色、反射色、散射、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光和延迟磷光发射。在一些实施方案中，使用智能手机或数码相机读取每个信号。
在另一方面，提供了一种系统。在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测稳态光子发射，激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测非稳态光子发射；以及传感器，其被配置成检测可检测稳态光子发射的至少一部分和可检测非稳态发射的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将可检测稳态发射和可检测非稳态发射组合成可确定信号。
在一些实施方案中，可检测稳态发射和/或可检测非稳态发射分别对应于第一发射物类和/或第二发射物类的特征。
通常还公开了诸如可被白光激发的那些发射物类以及相关的系统和方法。
一方面，提供了一种系统。在一些实施方案中，该系统包括电磁辐射谱源和发射物类，其中，电磁辐射谱的第一部分包括425nm和475nm之间的波长，其中，电磁辐射谱的第二部分包括525nm和725nm之间的波长，并且其中，源产生与发射物类相互作用的波长的电磁辐射，使得发射物类产生具有来自发射物类的具有大于或等于10纳秒的激发态寿命的一个或更多个延迟发射的可检测信号。
在一些实施方案中，该系统包括多个波长的电磁辐射源和发射物类，其中，发射物类产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中，源产生的多个波长的电磁辐射跨越大于或等于50nm。
在一些实施方案中，该系统包括与消费电子设备相关联的电磁辐射的源、与消费电子设备相关联的传感器、以及能够产生对于传感器的可检测信号的发射物类，可检测信号具有来自发射物类的具有大于或等于10纳秒的激发态寿命的一个或更多个延迟发射。
在一些实施方案中，由源产生的电磁辐射在暴露于发射物类之前是未掺杂的。在一些实施方案中，该系统不包括位于源与发射物类之间的滤光器。
在一些实施方案中，源是消费电子设备的部件。在一些实施方案中，消费电子设备是智能手机、平板电脑、计算机、数码相机等。
在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，其被配置成产生多个波长的电磁辐射，其中，激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测稳态光子发射信号，激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测非稳态光子发射信号；以及传感器，其被配置成检测可检测稳态光子发射信号的至少一部分以及可检测非稳态发射信号的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生多个波长的电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射物类的激发态寿命为至少10纳秒；传感器，其被配置成在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，并且在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及处理电路，其能够基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在另一方面，提供了方法。在一些实施方案中，该方法包括：使用消费电子设备来确定化学/生物物类的标识或特征，其中，消费电子设备包括电磁辐射谱源；以及将发射物类暴露于电磁辐射谱，使得发射物类产生对应于化学/生物物类的标识或特征并且可由消费电子设备检测的可检测发射。
在一些实施方案中，该方法包括通过将发射物类暴露于由电磁辐射源产生并且具有跨越大于或等于50nm的范围的电磁辐射谱来确定化学/生物物类的标识或特征，发射物类与化学/生物物类相关联；以及检测由发射物类产生的可检测的发射，其中，可检测的发射(如果存在)对应于化学/生物物类的标识或特征。
在一些实施方案中，该方法包括通过组合第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征，其中，第一电磁信号至少包括第一光子发射事件，第一光子发射事件在引起第一光子发射事件的激发事件的10纳秒内发生，并且第二电磁信号至少包括第二光子发射事件，第二光子发射事件在引起第二光子发射事件的激发事件的10纳秒之后发生，其中，激发事件包括电磁辐射谱，其中，电磁辐射谱的第一部分包括425nm和475nm之间的波长，并且其中，电磁辐射谱的第二部分包括525nm和725nm之间的波长。
在另一个方面，提供了试剂盒。在一些实施方案中，试剂盒包括：壳体，其被配置成容纳消费电子设备，消费电子设备包括传感器；以及与壳体和/或消费电子设备相关联的电磁辐射源，其中，壳体被配置成相对于发射物类定位消费电子设备(如果存在)，使得传感器可以检测来自发射物类的可检测发射，并且壳体被配置成防止外部光与传感器相互作用。
当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新颖特征将从以下对本发明的各种非限制性实施方案的详细描述中变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。
附图说明
图1A是根据一组实施方案的制品和与制品相关联的化学标记的示意图；
图1B是根据一组实施方案的制品、标签和与该标签相关联的化学标记的示意图；
图2示出了根据一些实施方案的示例性系统，其包括激励部件、图像传感器和电子硬件部件；
图3A示出了根据一些实施方案的示例性卷帘快门机构的示意图；
图3B示出了根据一些实施方案的示例性全局快门机构的示意图；
图4示出了根据一些实施方案的由智能手机使用卷帘快门方法捕获的脉冲LED的单个图像和指示LED是开启还是关闭的顶部标题；
图5示出了根据一些实施方案的激发快速发射物类(左)和延迟发射物类(右)的脉冲UV-LED的图像；
图6示出了根据一些实施方案的包括两个发射物类的薄膜在冷藏下的7℃(左)、室温(中)、和加热下的54℃(右)的光学显微照片；
图7示出了根据一些实施方案的含有多个发射物类的小瓶在稳定照明下的光学显微照片(左)、同一小瓶在脉冲照明下使用卷帘快门所成像的光学显微照片(中)和中间的光学显微照片的放大图(右)。
图8示出了根据一组实施方案的示例性系统的色谱图像；
图9示出了根据一组实施方案的根据本文中所述的一个或更多个发明检测到的对照线的示例性阴性测定结果；
图10示出了根据一组实施方案的根据本文中所述的一个或更多个发明的除了对照线之外还检测到的IgG线的示例性阳性测定结果；
图11示出了根据一组实施方案的根据本文中所述的一个或更多个发明检测到的示例性阴性测定结果；
图12示出了根据一组实施方案的根据本文中所述的一个或更多个发明检测到的示例性阳性测定结果；
图13示出了根据一组实施方案的使用根据本文中所述的一个或更多个发明的定制系统所成像的基于铕的侧流测定的代表性照片；
图14A示出了根据一组实施方案的被配置成与智能手机集成的壳体，该壳体包括UV LED源并允许智能手机的相机露出；
图14B示出了根据一组实施方案的示例性保持器，其包括被配置成容纳智能手机的部分和被配置成容纳样品的样品端口(例如，免疫测定盒)；
图14C示出了根据一组实施方案的来自定制智能手机软件的示例性输出，该软件提供例如样品的图像和对应的强度图；
图14D示出了根据一组实施方案的根据本文中所述的一个或更多个发明的说明性试剂盒；
图14E示出了根据一些实施方案的快速、需求点诊断的设计渲染的示意图；
图14F示出了根据一些实施方案的诊断部件的设计渲染的示意图：带有使用说明的设置托盘(左上)、集成盒和样品收集拭子(中上)、智能手机适配器(右上)和整个工作流(底部)；
图15A示出了根据一组实施方案的示例性系统已经识别了测定的关键边界的区域以及控制和测试信号的位置的图像；
图15B示出了根据一组实施方案的与图15中的图像对应的集成线数据；以及
图16示出了根据一组实施方案的基于铕的测定的代表性照片。
图17A至图17I展示了根据一些实施方案的来自与各种消费电子设备相关联的示例性电磁辐射源的光谱输出；
图18A至图18D示出了根据一些实施方案的使用iPhone 11和外部(脉冲)白光LED收集的以下滴铸样品的图像：图18A)Eu(fod)3-MK；图18B)Eu(tta)3(dpbt)；图18C)Eu(tta)3(bpt)；以及图18D)Eu(pfppd)3(tpy)；
图19示出了根据一些实施方案的滴铸或旋涂到普通标签上或预印有矩阵(2D)条形码的标签上的具有或不具有PMMA的Eu(fod)3-MK样品，其中，在存在或不存在室内照明的情况下使用iPhone 11和外部(脉冲)白光LED来收集图像；
图20A至图20B示出了根据一组实施方案的使用以下所分析的PMMA中的Eu(tta)3(dpbt)样品：图20A)荧光计；图20B)在存在或不存在室内照明的情况下，iPhone 11和外部(脉冲)白光LED；
图21是根据一组实施方案的在荧光计中以各种激发波长激发的Eu(pfppd)3(tpy)的滴铸样品的荧光强度与激发波长的关系图；
图22A至图22B示出了在图22A)0.6mg/mL；和图22B)1mg/mL下在F8BT/PMMA混合物中的Eu(tta)3(bpt)的滴铸样品的图像。根据一些实施方案，图像是使用市售的手电筒应用对iPhone 11的白光LED进行频闪获得的；以及
图23A至图23B示出了根据一组实施方案的在存在(图23A)或不存在(图23B)室内照明的情况下分析的F8BT/PMMA中Eu(tta)3(bpt)的用喷枪喷的样品的图像，其中图像是使用市售的手电筒应用对iPhone 11的白光LED进行频闪获得的。
图24A至图24B示出了掺入聚乙烯醇(PVA)基质中的作为市售的食用色素的赤藓红B的样品的图像。在环境(室内)照明下使用iPhone 11(图24A)和使用外部(脉冲)白光LED在黑暗中(图24B)对样品进行成像。
图25A至图25B示出了棕褐色皮革的样品的图像，其中，认证标签被用喷枪喷在顶部。根据一些实施方案，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图25A)和开启(图25B)；以及
图26A至图26B示出了蓝色皮革的样品的图像，其中，认证标记被用喷枪喷在顶部。根据一些实施方案，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图26A)和开启(图26B)；以及
图27A至图27B示出了透明玻璃、填充有酒精的香水瓶的图像，其中，认证标记被用喷枪喷在一侧上。根据一些实施方案，该图像利用iPhone11使用定制应用(app)和脉冲UVLED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图27A)和开启(图27B)；以及
图28A至图28B示出了白色纸板箱的图像，其中，认证标记(智能标志)被用喷枪喷在一侧上。根据一些实施方案，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图28A)和开启(图28B)；以及
图29A至图29B示出了在白色标签上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，其中，认证标记被用喷枪喷在顶部。根据一些实施方案，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图29A)和开启(图29B)；以及
图30A至图30B示出了在白盒上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，其中，认证标记被用喷枪喷在顶部。根据一些实施方案，该图像利用iPhone11使用定制应用(app)和脉冲UVLED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图30A)和开启(图30B)；以及
图31A至图31B示出了黑色笔记本上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，其中，认证标记被用喷枪喷在顶部。根据一些实施方案，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图31A)和开启(图31B)；
图32A示出了在玻璃盖玻片上的Eu(fod)3-MK的滴铸样品的图像，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲激发源进行成像。这些图像是使用相同的ISO设置但不同的快门速度收集的。根据一些实施方案，盖玻片的上半部已经暴露于二乙胺2分钟，下半部则没有暴露；
图32B示出了在玻璃盖玻片上的Eu(fod)3-MK的滴铸样品的图像，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲激发源进行成像。这些图像是使用相同的ISO设置但不同的快门速度收集的。根据一些实施方案，盖玻片的上半部已经暴露于水15分钟，下半部则没有暴露；
图33A至图33B示出了根据一些实施方案的在真空室内的无空气环境中的玻璃盖玻片上的PdOEP的滴铸样品在暴露于空气/氧气之前(图33A)和之后(图33B)的图像，其使用iPhone 11和脉冲白光LED激发源进行成像；以及
图34A至图34B示出了根据一些实施方案的在玻璃小瓶内的PdOEP的流延膜在暴露于空气/氧气之前(图34A)和之后(图34B)的图像，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和脉冲白光LED激发源进行成像；以及
图35A示出了根据一些实施方案的示例性低聚/聚合白光可激发Eu基延迟发射体(PCBH)6Eu2(Phen)2、(PCBH)(PCH)Eu(Phen)和(PCBH)(PCH)Eu(bpt)的化学结构；以及
图35B至图35C示出了在玻璃小瓶中(图35B)和滴铸在白纸上(图35C)的(PCBH)(PCH)Eu(bpt)的固体样品的图像，该图像利用iPhone 11使用定制应用(app)和iPhone的闪光灯LED进行成像。
当结合附图考虑时，本发明的其他方面、实施方案和特征将从以下具体实施方案中变得明显。附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。为清楚起见，在不需要图示以使本领域普通技术人员理解本发明的地方，并非在每个附图中都用标签标出每个部件，也未示出本发明的每个实施方案的每个部件。通过引用并入本文的所有专利申请和专利均通过引用整体并入。在冲突的情况下，以本说明书(包括定义)为准。
具体实施方案
在一方面，在一些实施方案中，总体上提供了用于使用成像进行感测和/或认证的组合物、制品、系统和方法。结合这些，可以获得一个或更多个发射物类的图像(或一系列图像)，并且可以利用图像形成或操纵的时间相关性以在图像形成/获得的时间范围内确定和识别关于物类的信息。
在另一方面，本文描述的一些实施方案总体上涉及诊断测定和相关方法。结合这些，可以检测和利用第一光子发射事件(例如，稳态发射)和第二光子发射事件(例如，非稳态发射)以确定和识别关于化学和/或生物物类的信息(例如，反应、存在等)。
在另一方面，本文描述的一些实施方案总体上涉及时间热感测和相关方法。
在另一方面，本文描述的一些实施方案总体上涉及用于识别化学/生物物类的特征和/或标识的系统和方法。
在又一方面，本文描述的一些实施方案总体上涉及确定制品是否真实或制品是否已被修改的能力。
在一些情况下，本文描述的系统和方法有利地允许消费者使用具有成像能力的消费者级电子设备(例如，智能电话、数码相机、平板电脑、膝上型计算机、家庭自动化设备、智能手表、台式计算机)来评估制品的特征(例如，确定产品是否真实、食物是否新鲜、是否存在污染物或其他危险材料)。限制消费者级电子设备在常规光学感测应用中使用的一个因素是需要使用光学滤波器(例如，带通滤波器)来选择性地发射具有相对窄的范围内的峰值波长的电磁辐射(例如，如下电磁辐射，其被配置成激发一种或更多种荧光团)并且检测具有相对窄的范围内的峰值波长的电磁辐射(例如，由一种或更多种荧光团发射的电磁辐射)。例如，如果使用由相机和/或智能电话的闪光灯发射的基本上白色的光来激发标准荧光团(例如，产生可检测的稳态光子发射事件)，则来自荧光团的发射可能会被白光中存在的交叠反射/散射波长冲洗。该问题的一个解决方案可以涉及将带通滤波器放置在相机和/或智能电话的透镜上，以选择性地允许源自荧光团的波长进入镜头。另一解决方案可以涉及并入电磁辐射源，该电磁辐射源选择性地发射激发荧光团的波长。然而，如果使用多于一种荧光团，这些解决方案可能变得过于昂贵和/或不方便，因为每种荧光团可能需要附加的滤波器和/或电磁辐射源。有利地，本文描述的系统和方法可能不需要与用于不同类型的发射物类的不同光学滤波器(例如，带通滤波器)相关联的激发部件或图像传感器。
有利地，本文描述的系统和方法可以在消费者级电子设备例如蜂窝电话(例如，智能电话、iPhone、Android手机)、数码相机、平板电脑(例如，iPad)、膝上型计算机、家庭自动化设备、手表(例如，智能手表)和/或台式计算机上实现。这些消费者电子设备可以与滤波器或其他附件一起使用，但是在一些情况下，对于本文描述的方法，将不需要这样的滤波器。然而，系统和方法不限于消费者级电子设备，并且还可以在其他系统和设备上实现。
在一些实施方案中，系统包含图像传感器。图像传感器通常被配置成检测电磁辐射(例如，来自发射物类的可检测发射)并且输出可以用于生成图像的信号(例如，电信号)。任何合适类型的图像传感器可以用于在特定组的条件下检测来自发射物类的发射(或不存在发射)。合适图像传感器的非限制性实例包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、电荷耦合器件(CCD)传感器和光电二极管。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员将能够选择合适的图像传感器。在一些实施方案中，图像传感器可以被配置有伴随的激发源部件，以检测从稳态光子发射事件和/或非稳态光子发射事件发射的光。
现在转至附图，如图1A所示，在一些实施方案中，系统100包括制品110和与制品110相关联的化学标记120。在一些实施方案中，化学标记120包括一个或更多个发射物类。如本文所述，在一些实施方案中，一个或更多个发射物类可以识别制品110的特征。在一些实施方案中，传感器140可以用于检测化学标记120的存在(或不存在)和/或化学标记120包括的一个或更多个发射物类。在一些实施方案中，化学标记120可以被定位成接近、邻近或直接邻近制品110。
在一些实施方案中，化学标记与制品相关联并且邻近(例如，直接邻近)标签，该标签与制品相关联。例如，如图1B所示，系统102包括制品110和与制品110相关联的化学标记120。在一些实施方案中，标签130与制品110相关联。在一些实施方案中，化学标记120与标签130相关联。在一些实施方案，标签130包括一种或更多种形成化学标记120的化合物。在一些实施方案中，标签邻近制品。在一些实施方案中，标签直接邻近(例如，固定至)制品。在一些实施方案中，标签接近制品，但不一定邻近制品。例如，在一些实施方案中，标签可以存在于包含制品的至少一部分的容器中。
图2示出了示例性系统。在图2中，系统200包括激发部件210。在一些情况下，激发部件210包括电磁辐射源。作为一个非限制性实例，激发部件210可以包括基本上白光源。在一些情况下，激发部件210是不同波长的电磁辐射和/或偏振电磁辐射的一个或更多个窄带的源。在一些情况下，激发部件210与电子和/或机械快门相关联。电子和/或机械快门可以被配置成调制由激发部件210发射的电磁辐射。在其他情况下，激发部件210由周期性或脉冲电能驱动，该周期性或脉冲电能导致输出强度的闪烁和/或调制。在一些情况下，激发部件210可能是“室内光”，例如荧光或LED光源。在一些实施方案中，系统200还包括图像传感器220(例如，CMOS传感器、CCD传感器、光电二极管阵列或能够检测电磁辐射的其他检测器)。在一些情况下，系统200还包括电子硬件部件230(例如电路系统、一个或更多个处理器)。在某些情况下，电子硬件部件230与图像传感器220集成。在某些其他情况下，电子硬件部件230与图像传感器220分离。在一些实施方案中，系统200是消费者级电子设备，例如蜂窝电话(例如，智能电话)、数码相机、平板电脑、膝上型计算机、家庭自动化设备、手表(例如，智能手表)或台式计算机。
在操作中，系统200可以被定位成接近制品240，这可能与一个或更多个发射物类相关联。接近度的范围可以从厘米到数米，并且可以通过制品240的大小、图像传感器220的分辨率以及所需的信息来确定。制品240和图像传感器220的取向也可以变化，其中不同的取向(例如角度、前/后、倾斜)允许提取不同的信息。在一些情况下，由设备从制品240显现的或由外部源给出的其他信息将告知所需的取向和接近度。激发部件210可以发射脉冲的和/或调制的电磁辐射250，该电磁辐射250可以被制品240的一个或更多个发射物类吸收。这种辐射可以在波长的离散窄带中或在宽带(例如，白光)中。激发部件210可以同时产生不同波长的多种不同模式的电磁辐射，这些电磁辐射在其时间调制、强度、偏振以及它们撞击制品240的物理位置上有所不同。在一些情况下，电磁辐射被第一物类吸收，该第一物类将能量转移至制品240的第二发射物类。在一些情况下，电磁辐射250的至少一部分可以激发制品240的一个或更多个发射物类或者被制品240的一个或更多个发射物类反射或散射。反射或散射的辐射可以由激发部件210生成，或者是环境光的结果。一个或更多个发射物类随后可以在发射时间段(例如，发射寿命)内产生可检测发射260。图像传感器220可以检测可检测发射260的至少一部分。图像传感器220还可以检测反射或散射的电磁辐射的至少一部分。在一些情况下，对可检测发射260的检测可以在激发部件210停止发射电磁辐射250之后开始。**需要注意的是，在稳态下，具有所有发射物类，而在非稳态下，仅具有包括脉冲轮廓的延迟发射。对于调制激发，具有同相(稳态)和相位滞后(非稳态)发射。需要注意使事物达到标准，而不是创建不一致**。在某些情况下，这可能允许使用基本上白光源(例如，相机闪光灯)作为激发部件210。在某些情况下，由于制品240的发射物类的寿命和通过激发部件210的调制激发，电磁辐射260在时间上不断变化。**这可能是有问题的措辞，参见上文**。在一些情况下，电子硬件部件230生成包括与稳态和非稳态光子发射对应的第一部分的单个图像(或一系列图像)。**这次不能使用这种措辞，因为是不一致的**。在一些情况下，通过测量许多不同的发射时间段，和/或使用许多不同的激发方法，和/或在不同距离处，和/或使用不同的取向，和/或使用不同的滤波器或偏振器来生成图像。在一些情况下，电子硬件部件230从制品240和/或对激发和图像捕获的整体方法进行改变的另一源接收指令。在一些情况下，基于单个图像(或一系列图像)的第一部分与单个图像(或一系列图像)的第二部分之间的差异来确定发射物类的特征和/或发射物类的变化。使用这种方法可以捕获许多不同的时间段。在某些非限制性情况下，根据单个图像或一系列图像(例如，基于单个图像或一系列图像的第一部分与单个图像或一系列图像的第二部分之间的差异)来确定发射物类的发射寿命或发射寿命的相对变化。在一些情况下，根据单个图像或一系列图像(例如，基于单个图像或一系列图像的第一部分与单个图像或一系列图像的第二部分之间的差异)来确定制品的特征。在某些情况下，通过比较例如每个图像随时间的不同部分，可以使用一系列单个图像根据每个单个图像生成不同的数据集(例如，特征)。
在一些实施方案中，图像传感器使用图像捕获的卷帘快门方法，如下面更详细描述的。图像传感器通常包括光电探测器阵列(例如，对应于一个或更多个像素)，并且在卷帘快门方法中，顺序地读取各个行或列。因此，在使用卷帘快门方法捕获的单个帧中，每行或每列(取决于特定的卷帘快门方法)表示一段时间。为了说明，图3A示出了其中顺序地读取各个行的示例性卷帘快门机构的图。卷帘快门方法可以机械地或电子地实现。
相比之下，在全局快门方法中，图像传感器的所有像素同时暴露于光子发射，然后被读取。为了说明，图3B示出了其中所有行被同时激发的示例性全局快门机构的图。例如，对于其中使用全局快门且胶片上的所有点同时曝光的照相胶片就是这种情况。在一些实施方案中，图像传感器使用图像捕获的全局快门方法，如下面更详细描述的。
在一些实施方案中，该系统包括被配置成激发发射物类的激发部件。在不希望受到理论束缚的情况下，一些光学发射通常是有效瞬时的，并且可以包括电磁辐射的反射或散射。在一些实施方案中，这样的发射可以是波长相关的并且/或者可以受到某些波长的吸收(例如，减色)的影响。在反射光或散射光的情况下，在不希望受到理论束缚的情况下，在材料中，光子可能无法将电子提升至更高的能量状态。这样的过程通常非常快。在一些情况下，例如对于散射和反射，光子以非常短的时间尺度与材料相互作用，其激发态寿命可能短于皮秒。诸如荧光和磷光的其他发射事件通常涉及通过光子的吸收来将电子提升至更高的能量状态。例如，从显示瞬时荧光的材料可能发生相对快速的发射，其中发射体具有小于10纳秒(ns)的激发态寿命。在一些实施方案中，这些相对快速的发射(以及在一些实施方案中，所有发射)在稳态条件下被检测/成像，其中发射在恒定激发源被施加于感兴趣的制品时被检测。在一些这样的实施方案中，可检测信号由稳态光子发射产生。在一些实施方案中，发射材料的激发态寿命是长寿命的(例如，其中激发态寿命为10ns或更长)，使得可以在非稳态条件下捕获附加信息，其中发射在测量过程中变化。在一些实施方案中，这些附加信息的捕获可以涉及能够生成一个或更多个图像的数据。在一些实施方案中，通过使用脉冲的、闪烁的和/或调制的非稳态激发源来执行非稳态测量。作为实例，在一些实施方案中，激发态寿命超过10ns的长寿命发射体可以在激发被去除之后或者在激发强度被改变之后继续发光。在一些情况下，这可能导致在寿命小于10ns的发射物类的存在下选择性地检测到长寿命发射。在一些实施方案中，可以通过光的一些或所有波长的强度在时间上的变化或者通过光的偏振随时间的变化来执行调制。在一些情况下，调制可以以正弦波形的形式连续，或者可以是三角波形或方波形。在一些实施方案中，调制包括完全关闭(无激发)到完全打开(最大强度激发)之间的切换，和/或包括涉及对特定基本强度的调制。在一些实施方案中，调制包括对基本强度的特定波长的调制。作为实例并且不希望如此受到限制，模拟自然光例如白光的宽光带可以是基本恒定信号，并且紫外光信号可以用作调制信号。以这种方式，散射/反射/瞬时荧光光子发射检测可以与非稳态光子发射检测同时收集。在一些实施方案中，激发的调制可能致使调制的发射强度，并且在发射材料的寿命小于10ns的情况下，在某些条件下的发射将具有与激发光同相的调制强度。然而，如果存在寿命超过10ns的长寿命发射体，则在一些实施方案中，在一些条件下，相移可能致使发射强度。
在一些实施方案中，该系统包括被配置成激发发射物类的激发部件。在不希望受到理论束缚的情况下，一些光学发射通常是有效瞬时的，并且可以包括电磁辐射的反射或散射。在一些实施方案中，这样的发射可以是波长相关的并且/或者可以受到某些波长的吸收(例如，减色)的影响。在反射光或散射光的情况下，在不希望受到理论束缚的情况下，在材料中，光子可能无法将电子提升至更高的能量状态。这样的过程通常非常快。在一些情况下，例如对于散射和反射，光子以非常短的时间尺度与材料相互作用，其激发态寿命可能短于皮秒。诸如荧光和磷光的其他发射事件通常涉及通过光子的吸收来将电子提升至更高的能量状态。例如，从显示瞬时荧光的材料可能发生相对快速的发射，其中发射体具有小于10纳秒(ns)的激发态寿命。在一些实施方案中，这些相对快速的发射(以及在一些实施方案中，所有发射)在稳态条件下被检测/成像，其中发射在恒定激发源被施加于感兴趣的制品时被检测。在一些这样的实施方案中，可检测信号由稳态光子发射产生。在一些实施方案中，发射材料的激发态寿命是长寿命的(例如，其中激发态寿命为10ns或更长)，使得可以在非稳态条件下捕获附加信息，其中发射在测量过程中变化。在一些实施方案中，这些附加信息的捕获可以涉及能够生成一个或更多个图像的数据。在一些实施方案中，通过使用脉冲的、闪烁的和/或调制的非稳态激发源来执行非稳态测量。作为实例，在一些实施方案中，激发态寿命超过10ns的长寿命发射体可以在激发被去除之后或者在激发强度被改变之后继续发光。在一些情况下，这可能导致在寿命小于10ns的发射物类的存在下选择性地检测到长寿命发射。在一些实施方案中，可以通过光的一些或所有波长的强度在时间上的变化或者通过光的偏振随时间的变化来执行调制。在一些情况下，调制可以以正弦波形的形式连续，或者可以是三角波形或方波形。在一些实施方案中，调制包括完全关闭(无激发)到完全打开(最大强度激发)之间的切换，和/或包括涉及对特定基本强度的调制。在一些实施方案中，调制包括对基本强度的特定波长的调制。作为实例并且不希望如此受到限制，模拟自然光例如白光的宽光带可以用作基本恒定信号，并且/或者紫外光信号可以用作调制信号。以这种方式，在一些实施方案中，散射/反射/瞬时荧光光子发射检测可以与非稳态光子发射检测同时收集。在一些实施方案中，激发的调制可能致使调制的发射强度，并且在发射材料的寿命少于10ns的情况下，在某些条件下的发射可以具有与激发光同相的调制强度。然而，在一些实施方案中，存在寿命超过10ns的长寿命发射体，并且在一些条件下，相移可以致使发射强度。
在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成例如以允许检测非稳态光子发射的方式来激发发射物类。在包括脉冲激发的实施方案中，可以在稳态激发被施加时检测稳态发射，并且在脉冲激发之后，当没有激发时，则可以检测非稳态发射。在一些实施方案中，非稳态(例如，时变)激发使得能够检测稳态光子发射和非稳态光子发射两者。类似地，在其中使用调制的非稳态激发的实施方案中，例如，其中，稳态发射具有与调制激发同相的调制强度，非稳态发射具有相对于发射物类和调制的循环时间(频率)的适当削剪的相位滞后。在一些实施方案中，该系统包括图像传感器，该图像传感器被配置成检测由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分。在一些实施方案中，该系统包括电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成收集数据以及/或者产生单个图像，该单个图像至少包括与至少在第一时间点处由发射物类发射的电磁辐射对应的第一图像部分以及与至少在第二时间点处由发射物类发射的电磁辐射对应的第二图像部分。在一些实施方案中，电子硬件部件被配置成收集数据以及/或者产生包括稳态光子发射和非稳态光子发射的单个图像。在一些实施方案中，系统分别检测稳态光子发射和非稳态光子发射。
在一些实施方案中，该系统包括与制品相关联的化学标记。在一些实施方案中，化学标记包括发射物类。在一些实施方案中，发射物类在一组条件下在发射时间段期间产生可检测非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段至少为10纳秒。在一些实施方案中，发射物类在一组条件下在发射时间段期间产生可检测稳态发射和可检测非稳态发射。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发发射物类，使得产生可检测的非稳态发射，该可检测的非稳态发射在图像捕获时间段内变化。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将可检测发射转换成单个图像的电子硬件部件。例如，从光子发射事件或不同波长和强度(稳态和非稳态)创建的数据可以用于创建图像。在一些实施方案中，使用捕获图像的设备(例如，智能电话、消费者电子设备)来生成包括强度空间关系的光子发射数据和关于激发态寿命的信息。在一些实施方案中，光子发射数据包括信号和/或检测。在一些实施方案中，从光子发射收集的数据用于生成一个或更多个图像。一些实施方案包括与光子发射有关的图像、数据、信号、测量和检测中的一个或更多个的组合。
在一些实施方案中，图像(或相关联数据)用于确定用于检测的最相关的光子发射信号以识别制品的特征。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发光子发射物类，以产生可检测的非稳态光子发射，该可检测的非稳态光子发射在光子发射和/或图像捕获时间段内变化。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测的光子发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将可检测的光子发射数据转换成一个或更多个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，多个图像用于识别可以由一个或更多个稳态或非稳态光子发射测量结果确定的制品的特征。在一些实施方案中，仅在非稳态条件下收集的非稳态光子发射信号和/或图像用于识别制品的特征。在一些实施方案中，多个(不同的)非稳态光子发射信号用于识别制品的特征。在一些实施方案中，来自制品的多个位置的光子发射数据或图像用于识别制品的特征。在一些实施方案中，通过稳态和非稳态光子发射事件创建单个图像，用于识别制品的特征。在一些实施方案中，稳态发射与非稳态发射结合使用用于识别制品的特征。在一些实施方案中，稳态发射用于确定执行一个或更多个非稳态光子发射测量的条件。在一些实施方案中，在不同的激发条件下拍摄多个图像。在一些实施方案中，激发条件涉及以下激发条件中的一个或更多个：脉冲、闪烁、连续强度、单个频率下的调制、以及多个频率下的调制。在一些实施方案中，激发由白光源提供。在一些实施方案中，窄光带用于激发发射物类。在一些实施方案中，每个图像仅使用一个光带。在一些实施方案中，电磁辐射的多个波长带用于激发发射物类。在一些实施方案中，多个激发用于创建多个稳态和/或非稳态光子发射事件，以识别制品的特征。
在一些实施方案中，单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分以及与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，第一部分的特性与第二部分的特性之间的差异与制品的特征相关联。
在一些实施方案中，该系统包括与制品相关联的化学标记。在一些实施方案中，化学标记包括发射物类。在一些实施方案中，化学标记在一组条件下在发射时间段期间产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，发射时间段至少为10纳秒。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发发射物类，使得产生可检测的非稳态发射，该可检测的非稳态发射在数据/图像捕获时间段内变化。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测的非稳态发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将检测到的发射转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测的非稳态光子发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测的稳态发射和可检测的非稳态光子发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将检测到的发射数据转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，从非稳态光子发射创建的图像能够由用户通过目视检查来识别，并且可以提供关于制品的特征的信息。在一些实施方案中，由稳态发射和非稳态光子发射过程两者来创建图像。在一些实施方案中，根据在如本文所述的一个或更多个不同的稳态和非稳态条件下以及在一个或更多个图像传感器条件下收集的数据生成一系列图像，以提供关于制品的特征的信息。在一些实施方案中，由来自对多个非稳态光子发射事件的检测的数据来生成图像，以提供关于制品的特征的信息。在一些实施方案中，通过检测一个或更多个不同的稳态光子发射和非稳态光子发射事件来创建图像，这提供关于制品的特征的信息。在一些实施方案中，多个非稳态光子发射事件提供了关于制品的特征的信息。
在一些实施方案中，提供了被配置成用于识别化学标记的特征的系统。在一些实施方案中，该系统包括化学标记。在一些实施方案中，化学标记在非稳态条件下产生可检测的光子发射。在一些实施方案中，更多个发射物类之一有助于具有至少10纳秒的激发态寿命的非稳态发射。在一些实施方案中，该系统包括激发部件，该激发部件被配置成在该组条件下激发化学标记，使得产生可检测发射。在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测可检测的光子发射的图像传感器。在一些实施方案中，该系统包括被配置成将检测到的发射转换成单个图像的电子硬件部件。在一些实施方案中，单个图像包括稳态和非稳态光子发射事件。在一些实施方案中，稳态的特性与非稳态的特性之间的差异与化学标记的特征相关联。
在一些实施方案中，单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分以及与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，第一部分的特性与第二部分的特性之间的差异与化学标记的特征相关联。
在一些实施方案中，本文描述的方法包括激发物类，使得该物类在发射时间段期间产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，一个或更多个发射物类的激发态发射寿命至少为10ns。在一些实施方案中，该方法包括使用能够收集光子发射数据的图像传感器来获得具有可检测的非稳态光子发射的至少一部分的单个图像。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于稳态发射。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于非稳态发射。在一些实施方案中，该方法包括基于稳态与非稳态发射之间的差异来确定。在一些实施方案中，该方法包括确定多个非稳态发射之间的差异。在一些实施方案中，该方法包括确定多个稳态发射与非稳态发射之间的差异。
在一些实施方案中，提供了用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法。在一些实施方案中，该方法包括使物类发射，使得在发射时间段期间能够检测非稳态光子发射。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得发射的电磁辐射的至少一部分的单个图像，该电磁辐射是非稳态发射。在一些实施方案中，该方法包括识别来自第一图像部分的信息，该第一图像部分与至少在第一时间点处由发射物类发射的电磁辐射对应。在一些实施方案中，该方法包括识别来自第二图像部分的信息，该第二图像部分与至少在第二时间点处由发射物类发射的电磁辐射对应。在一些实施方案中，该方法包括至少根据来自第一图像部分的信息和来自第二图像部分的信息来确定发射物类的变化。
在一些实施方案中，提供了用于识别发射物类的特征的方法。在一些实施方案中，该方法包括激发物类，使得该物类在发射时间段期间产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，发射由激发态寿命至少为10纳秒的发射物类产生。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得可检测的非稳态发射的第一图像。在一些实施方案中，第一图像的第一部分对应于发射时间段的第一部分。在一些实施方案中，第一图像的第二部分对应于发射时间段的第二部分。在一些实施方案中，该方法包括基于第一图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定物类的特征。
在一些实施方案中，提供了用于识别制品的特征的方法。在一些实施方案中，该方法包括将图像传感器定位成接近疑似包含发射标记的制品。在一些实施方案中，该方法包括刺激制品，使得发射标记(如果存在)产生可检测的非稳态发射。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得其至少一部分是可检测的非稳态光子发射的单个图像。在一些实施方案中，用于检测非稳态光子发射的条件通过稳态图像告知。在一些实施方案中，该方法包括将要分析的制品的样品添加至第二制品，然后使用图像传感器来分析第二制品。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于刺激分析物之后的第一时间段。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于刺激分析物之后的不同于第一时间段的第二时间段。在一些实施方案中，该方法包括基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。
在一些实施方案中，提供了用于检测刺激存在的方法。在一些实施方案中，该方法包括使包括化学标记的制品暴露于包括刺激的一组条件。在一些实施方案中，化学标记在刺激的存在下经历化学和/或生物反应或关联，该刺激改变标记中的一个或更多个发射物类的寿命、波长和/或强度。在一些实施方案中，该方法包括将图像传感器定位成接近制品。在一些实施方案中，该方法包括使用图像传感器获得包括化学标记的制品的一部分的单个图像。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于使制品暴露(例如，暴露于电磁辐射、刺激)之后的第一时间段。在一些实施方案中，单个图像的第二部分对应于使制品暴露(例如，暴露于电磁辐射、刺激)之后的不同于第一时间段的第二时间段。在一些实施方案中，该方法包括基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。在一些实施方案中，可以扩展该方法以在多个时间点处获取和使用来自图像的附加部分的信息。在一些实施方案中，用平面或圆偏振光、不同波长的光或其他非稳态电磁辐射来分析所述部分。在一些实施方案中，该方法包括激发与制品相关联的一个或更多个发射物类并且使用检测器检测发射物类的可检测的延迟发射，其中可检测的延迟发射(如果存在)具有激发态寿命大于或等于10纳秒的延迟发射，并且其中，可检测到的延迟发射(如果存在)对应于制品于时间热历史的暴露。
在一些实施方案中，该方法包括激发一个或更多个第一发射物类，可选地，激发一个或更多个第二发射物类，使用检测器检测由第一发射物类产生的第一可检测的延迟发射和/或由第二发射物类产生的第二可检测的延迟发射，其中第一可检测的延迟发射(如果存在)对应于第一发射物类于第一温度的暴露，并且其中，第二可检测的延迟发射(如果存在)对应第二发射物类于不同于第一温度的第二温度的暴露，其中存在至少一种可检测的延迟发射。
在一些实施方案中，包括发射物类的组合物被配置成与制品相关联，其中，对发射物类的激发产生具有激发态寿命大于或等于10纳秒的一个或更多个发射物类的可检测信号，并且其中，可检测信号对应于制品的时间热历史。
在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成使用电磁辐射来激发发射物类，使得如果单个或多个物类或其前体暴露于时间热历史，则产生激发态寿命大于或等于10纳秒的可检测的延迟发射；以及检测器，该检测器被配置成检测可检测的延迟发射的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括诊断测定的一个或更多个部件。在一些实施方案中，该方法包括通过组合包括至少稳态光子发射事件的第一电磁辐射信号和包括至少非稳态光子发射事件的第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征。在一些实施方案中，该方法包括通过组合第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征，其中第一电磁辐射信号包括来自激发态寿命小于10纳秒的发射物类的至少第一光子发射事件。在稳态条件下检测到这种发射。第二电磁信号包括在非稳态条件下检测到的来自激发态寿命至少为10纳秒的发射物类的至少第二光子发射事件。在一些实施方案中，图像在非稳态脉冲发射之后被收集，并且仅非稳态光子发射被检测。在一些实施方案中，在一段时间内收集图像，其中，通过稳态激发获得图像的一个或更多个部分以检测稳态光子发射，并且在激发被去除之后获得图像的一个或更多个部分以使得能够检测非稳态光子发射。
在一些实施方案中，第一光子发射事件包括由激发态寿命小于或等于10纳秒的发射物类产生的发射。在一些实施方案中，第二光子发射事件包括由激发态寿命至少为10纳秒的发射物类产生的发射。
在一些实施方案中，该方法包括检测从测定中发出的两个或更多个信号，其中两个或更多个信号中的每个信号选自减色、反射颜色、散射、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光和延迟磷光发射。
在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测的稳态光子发射，该激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测的非稳态光子发射；以及传感器，该传感器被配置成检测可检测的稳态光子发射的至少一部分和可检测的非稳态发射的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括被配置成将可检测的稳态发射和可检测的非稳态发射组合成可确定信号的电子硬件部件。在一些实施方案中，如本文所述，可检测的稳态发射和/或可检测的非稳态发射分别对应于第一发射物类和/或第二发射物类的特征。
在一组示例性实施方案中，该系统包括电磁辐射光谱的源和发射物类，其中电磁辐射光谱的第一部分包括425nm与475nm之间的波长，其中电磁辐射光谱的第二部分包括525nm与725nm之间的波长，并且其中，该源产生与发射物类相互作用的电磁辐射的波长，使得发射物类产生具有来自激发态寿命大于或等于10纳秒的发射物类的一个或更多个延迟发射的可检测信号。
在一些实施方案中，该系统包括多个波长的电磁辐射的源和发射物类，其中发射物类产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中，由源生成的多个波长的电磁辐射跨越大于或等于50nm。在一些实施方案中，使用智能电话或数码相机读取可检测信号。
在一些实施方案中，该系统包括与消费者电子设备相关联的电磁辐射源、与消费者电子设备相关联的传感器以及能够产生由传感器可检测的信号的发射物类，该可检测信号具有来自激发态寿命大于或等于10纳秒的发射物类的一个或更多个延迟发射。在一些实施方案中，该源是消费者电子设备的部件。在一些实施方案中，消费者电子设备是智能电话、平板电脑、计算机、数码相机等。
在一些实施方案中，由源产生的电磁辐射在暴露于发射物类之前是未掺杂的。在一些实施方案中，该系统不包括定位在源与发射物类之间的滤光器。
在一些实施方案中，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成产生多个波长的电磁辐射，其中该激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测的稳态光子发射信号，该激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测的非稳态光子发射信号；以及传感器，该传感器被配置成检测可检测的稳态光子发射信号的至少一部分和可检测的非稳态发射信号的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统包括辐射源，该辐射源被配置成产生用于激发发射物类的多个波长的电磁辐射，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测的非稳态发射，发射物类的激发态寿命至少为10纳秒。
在一些实施方案中，该系统包括被配置成检测给定图像中的稳态和非稳态光子发射的传感器和处理电路系统，其中在发射物类经历激发时检测稳态光子发射，并且在激发关闭之后收集非稳态光子发射。在一些这样的实施方案中，使用脉冲激发，并且脉冲速率被选择为大约与图像捕获速率相同或快于图像捕获速率。有利地，在一些这样的实施方案中，可以组合包含来自稳态和非稳态光子发射两者的信息的多个图像。有利地，在一些实施方案中，激发和发射捕获不需要一定同步，并且计算方法可以用于从图像中提取数据。
在一些实施方案中，该方法包括使用消费者电子设备来确定化学/生物物类的标识或特征，其中，消费者电子设备包括电磁辐射光谱的源，并且使发射物类暴露于电磁辐射光谱，使得发射物类产生与化学/生物物类的标识或特征对应的且能够由消费者电子设备检测的可检测发射。在一些实施方案中，该方法包括：通过使发射物类暴露于由电磁辐射源生成并且具有跨越大于或等于50nm的范围的电磁辐射光谱来确定化学/生物物类的标识或特征，该发射物类与化学/生物物类相关联；以及检测出由发射物类产生的可检测发射，其中，可检测发射(如果存在)对应于化学/生物物类的标识或特征。
在一些实施方案中，该方法包括通过组合第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号来确定化学/生物物类的标识或特征，其中，第一电磁信号至少包括来自激发态寿命小于10ns的发射物类的第一光子发射，并且第二电磁信号至少包括来自激发态寿命为10ns或更长的发射物类的第二光子发射事件，其中，激发事件包含电磁辐射光谱，其中，电磁辐射光谱的第一部分包括425nm与475nm之间的波长，并且其中，电磁辐射光谱的第二部分包括525nm与725nm之间的波长。
在其中获得图像的许多情况下(一个实例是用手机拍摄)，不是简单地在某个时刻获得单个图像，而是在不同时间(尽管在非常短的时间跨度内)拍摄单个图像的各部分以构建单个图像。例如，图像的一部分(例如，顶部)是在与图像的另一部分(例如，底部)稍微不同的时间获得的。通过手机相机，“快门”(例如，电子快门)可以根据图像中的位置而在不同时间阻止图像的各部分形成，使得整个图像不会过度曝光，并且在任何特定的时间，一些部分而不是整个图像被记录，但是随着时间的推移(非常短)，构建整个图像。通过了解何时获得图像的特定部分，可以识别关于该图像的对象在这两个(或更多个)不同时间和/或图像形成的整个时间段(或该时间段的一部分)内发生了什么的信息。例如，如果发射物类(化学或生物物类、发射标记等)的特点在图像形成的时间尺度上发生变化，则形成的单个图像可以用于确定关于该变化的一些情况。
在一些实施方案中，快门被配置成确定由特定光传感器捕获的光的时间。在一些实施方案中，快门是机械快门、电子(例如，数字)快门或其组合。在一些实施方案中，快门可能会影响(抑制光的通过)所有波长的光，或者仅影响某些波长的光，或者仅影响特定偏振的光。
在一些情况下，被配置成产生单个图像的电子硬件部件可能不一定产生图像，而是提供不同的输出(例如，电子信号)。例如，在一些实施方案中，本文描述的实施方案可以包括收集能够生成图像的数据(例如，以及所述数据可以用于或可以不用于形成图像)的电子硬件部件。
根据贯穿本公开内容的描述将明显的是，本发明包括上述描述的许多变型，不限于任何特定类型的数据和/或信号、特定类型的图像、图像数量、用于获得图像的设备类型等。
在一些实施方案中，制品(或制品的包装材料)与包括发射物类(例如，发光物类)的发射材料相关联。在一些情况下，发射物类具有至少10纳秒(ns)的发射寿命。本领域普通技术人员将理解，可以基于图像传感器的时间分辨率来选择合适的发射时间线。对于一些图像传感器，合适的寿命可能是毫秒量级，而对于其他图像传感器，合适的寿命可能是微秒量级。具有更快时间响应的图像传感器通常将允许使用寿命较短的发射物类获得基于寿命的图像。在一些情况下，可以通过获得包括与发射物类相关的时间相关信息的图像(或一系列图像)来确定制品的特征(例如，标识、真实性、年龄、质量、纯度)。例如，在某些情况下，可以由图像(或一系列图像)确定发射物类的发射寿命。由于发射物类的发射寿命可能被许多因素——包括但不限于结合或接近其他分子(例如，水、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化碳)、热历史、机械操纵、温度、pH和辐射暴露——改变，测量的发射寿命的长度(例如，观察到的发射寿命、发射时间段)可以提供关于相关联制品的特征的信息。在一些情况下，包括一个或更多个发射物类的发射材料可以用于识别和/或认证相关联制品。
根据一些实施方案，制品(或制品的包装材料)与包括发射物类的发射材料相关联。在一些实施方案中，发射物类是化学和/或生物物类。在一些情况下，激发部件发射非稳态的脉冲的和/或调制的电磁辐射，该非稳态的脉冲的和/或调制的电磁辐射的至少一部分被发射物类吸收。在一些情况下，脉冲的和/或调制的激发部件可以具有偏振或者一个或更多个波长带。在一些情况下，多个激发部件可以按顺序被使用以及/或者可以在其施加于制品的时间上交叠。在某些情况下，吸收的电磁辐射将发射物类的一个或更多个电子激发到较高的能量状态。一个或更多个受激电子通常是亚稳态的，并且在一些情况下，可以通过电磁辐射的发射、热耗散(例如，通过振动能量转移)和/或化学反应弛豫到较低的能量状态(例如基态)。当受激电子通过发射电磁辐射而弛豫时，它可能会在一段时间(在测量条件下也称为“发射时间段”，或者在涉及发射物类时称为“发射寿命”)内产生可检测发射。在一些情况下，图像传感器可以检测可检测发射的至少一部分。
在某些情况下，电子硬件部件(例如电路系统、一个或更多个处理器)随后可以生成图像(或一系列图像)，该图像(或一系列图像)包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。在一些实施方案中，该图像包括与在稳态条件下检测到的光子发射对应的第一部分和与在非稳态条件下检测到的光子发射对应的第二部分。
在某些情况下，电子硬件部件可以通过从发射的多个不同寿命下的不同部分捕获电磁辐射(例如，可见光或其他光)来生成图像。捕获图像的顺序和时间段可以是可变的，并且原则上可以通过编程或修改电子硬件来改变。以这种方式，图像(或一系列图像)可以用于获得关于发射物类和/或制品的特征的时间相关信息。例如，在非稳态分量内，光子发射信号可能变化。在一些实施方案中，非稳态光子发射变化的量可能取决于发射物类的激发态寿命和收集图像的时间段。不希望受到理论束缚并且作为实例，如果激发态寿命等于或短于在卷帘快门条件下收集图像的时间段，则信号强度可能变化。通过在不同时间段内收集与激发部件相关的图像的不同部分，可以产生独特的图像。这些图像可以用于传达关于制品的信息，并且用作认证码。作为一个非限制性实例，图像(或一系列图像)可以用于确定发射物类的发射寿命。在一些情况下，发射物类的发射寿命可以通过结合和/或接近其他分子(例如，水、氧气、二氧化碳、一氧化碳)、热历史、机械操纵、温度、pH、辐射暴露或其他环境因素来改变。因此，在一些情况下，特定发射寿命值可以提供关于相关联物品的特征的信息(例如，标签的存在或不存在、环境的特征、关于先前的化学、物理或其他暴露的信息)。作为另一非限制性实例，图像的第一部分的特性与图像的第二部分的特性之间的差异可以提供关于制品的特征的信息(例如，标签的存在或不存在、环境的特征、关于先前的化学、物理或其他暴露的信息)。
本领域普通技术人员将理解，卷帘快门方法通常被评价为产生不期望的伪影，例如摆动、偏斜、空间混叠和/或时间混叠。因此，对具有更快速的帧捕获速率以使这些伪影最小化的设备感兴趣。随着帧速率越快，记录(读取)每行或每列的信号之间的时间越短。然而，在本文描述的系统和方法中，可以利用卷帘快门方法生成包含关于包括发射物类的发射材料的时间相关信息的图像。例如，即使当使用宽带电磁辐射源(例如，基本上白光源)来激发物类时，卷帘快门方法也可以使得能够使用消费者级电子设备基于一个或更多个发射物类的发射寿命来获得信息。为了获得该信息，可以使激发电磁辐射脉冲地产生和/或调制，以根据发射物类创建非稳态、时间相关信号。在一些情况下，由发射物类发射和/或反射/散射的可检测的非稳态发射的至少一个特征在图像捕获时间段内变化。
在一些实施方案中，图像传感器可以与被配置成产生图像的电子硬件部件(例如，电路系统、一个或更多个处理器)相关联。在一些实施方案中，电子硬件部件被配置成产生单个图像，该单个图像包括与发射物类的发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射物类的发射时间段的第二部分对应的第二部分。
在一些实施方案中，电子硬件部件被配置成产生包括发射物类的稳态发射和与非稳态发射对应的第二部分的单个图像。在一些实施方案中，发射时间段的第一部分与发射时间段的第二部分完全不同。在某些其他实施方案中，发射时间段的第一部分与发射时间段的第二部分至少部分交叠。
在一些实施方案中，单个图像包括与多个其他发射时间段(例如，在该时间段内可以检测到非稳态发射信号)对应的后续部分。根据一些实施方案，单个图像可以包括至少2个、至少3个、至少5个、至少10个或至少20个部分，每个部分对应于发射时间段的不同部分或不同的发射时间段。在一些实施方案中，单个图像包括2至5个部分、2至10个部分、2至20个部分、5至10个部分、5至20个部分或10至20个部分。在一些情况下，被配置成产生单个图像的电子硬件部件可能不一定产生图像，而是可以提供不同的输出(例如，电子信号)。
在一些实施方案中，图像传感器和/或电子硬件部件被并入相机(例如，数码相机)和/或电话(例如，智能电话)中。在一些实施方案中，相机和/或电话包括被配置成检测电磁辐射(例如，发射和/或反射的电磁辐射)的多个图像传感器。在某些情况下，相机和/或电话包括一个或更多个附加传感器(例如，被配置成感测个人的位置和/或习惯的传感器，被配置成感测光、声学和/或磁场的传感器)。在一些情况下，相机和/或电话可以用于移动光谱应用。
在示例性实施方案中，提供了如下系统，该系统包括：激发部件，该激发部件被配置成激发化学或生物物类，使得由化学或生物物类产生的发射产生可检测信号；传感器，该传感器被配置成感测可检测信号，其中，可检测信号包括时间相关发射信号；以及电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将所收集的发射转换成单个图像，其中，单个图像包括时间相关发射信号。
在另一示例性实施方案中，提供了用于识别化学或生物物类在一段时间内的变化的方法，该方法包括：刺激物类，使得物类产生激发态寿命大于10纳秒的可检测发射；使用图像传感器获得可检测发射的单个图像，其中，单个图像的第一部分对应于在刺激物类之后的第一时间段(例如，包括稳态光子发射，包括非稳态光子发射)，并且其中，单个图像的第二部分对应于在刺激物类之后的不同于第一时间段的第二时间段(例如，包括非稳态光子发射)；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定化学或生物物类的变化。
在另一示例性实施方案中，提供了用于识别化学或生物物类的特征的方法，该方法包括：刺激物类，使得物类产生激发态寿命大于10纳秒的可检测发射；使用图像传感器获得可检测发射的单个图像，其中，单个图像的第一部分对应于在刺激物类之后的第一时间段，并且其中，单个图像的第二部分对应于在刺激物类之后的不同于第一时间段的第二时间段；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定物类的特征。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于稳态光子发射，并且单个图像的第二部分对应于不同于第一稳态光子发射的非稳态光子发射。在一些实施方案中，来自非稳态光子发射的数据可以产生单个图像的多个其他部分，并且基于单个图像的不同部分之间的差异来确定物类的特征。
在又一示例性实施方案中，提供了用于识别制品的特征的方法，该方法包括：将图像传感器定位成接近疑似包含化学标记的制品；刺激制品，使得化学标记(如果存在)产生可检测发射；使用图像传感器获得可检测发射的单个图像，其中，单个图像的第一部分对应于在刺激分析物之后的第一时间段，并且其中，单个图像的第二部分对应于在刺激分析物之后的不同于第一时间段的第二时间段；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。
在示例性实施方案中，提供了用于检测刺激的存在的方法，该方法包括：使包括化学标记的制品暴露于包括刺激的一组条件，其中，化学标记在刺激的存在下经历化学和/或生物反应和/或关联；将图像传感器定位成接近制品；使用图像传感器获得包括化学标记的制品的一部分的单个图像，其中，单个图像的第一部分对应于使制品暴露之后的第一时间段，并且其中，单个图像的第二部分对应于使制品暴露之后的不同于第一时间段的第二时间段；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定制品的特征。在一些实施方案中，单个图像的第一部分对应于稳态光子发射，并且单个图像的第二部分对应于不同于第一稳态光子发射的非稳态光子发射。在一些实施方案中，来自非稳态光子发射的数据可以产生单个图像的多个其他部分，并且基于单个图像的不同部分之间的差异来确定物类的特征。在其他实施方案中，可以在类似的不同条件下收集多个图像，以检测确定制品的特征的附加非稳态光子发射数据。
在另一示例性实施方案中，提供了如下系统，该系统被配置成用于识别制品的特征，该系统包括：与制品相关联的化学标记，该化学标记能够在一组条件下生成激发态寿命超过10纳秒的可检测发射；图像传感器，该图像传感器被配置成收集由化学标记产生的发射；电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将所收集的发射转换成单个图像；以及源，该源被配置成在该组条件下刺激化学标记，其中，单个图像包括第一部分和第二部分，其中，第二部分是在与通过该源刺激化学标记获得的第一部分不同的时间(和/或在不同的非稳态条件下)获得的，并且其中，第一部分的特性与第二部分的特性之间的差异与制品的特征相关联。
在又一示例性实施方案中，提供了被配置成用于识别化学标记的特征的系统，该系统包括：化学标记，该化学标记能够在一组条件下生成激发态寿命超过10纳秒的可检测发射；图像传感器，该图像传感器被配置成收集由化学标记产生的发射；电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将所收集的发射转换成单个图像；以及源，该源被配置成刺激化学标记，其中，单个图像包括第一部分和第二部分，其中，第二部分是在与通过该源刺激化学标记之后的第一部分不同的条件下或不同的时间获得的，并且其中，第一部分的特性与第二部分的特性之间的差异与化学标记的特征相关联。在其他情况下，可以通过将第三、第四、第五和第六部分与第一和第二部分组合来产生图像。各部分的数量可能甚至较高，并且将与手头的应用所需的期望复杂水平相关。此外，在制品的给定读取中，可能仅潜在发射物类的子集由于其选择性激发、物理位置、取向、环境、取向、寿命等而被读取。可以的是，通过制品的多次读取，针对每次顺序读取使用不同的方法。
在一些示例性实施方案中，刺激包括被提供为单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度或其组合的电磁辐射。在一些实施方案中，除了电磁辐射的恒定刺激外，还提供了单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度或其组合。下面更详细地描述示例性脉冲持续时间和脉冲速率。
在一些示例性实施方案中，刺激包括激发选定发射物类的离散波长范围的电磁辐射。
在一些示例性实施方案中，刺激由来自智能电话或相机的闪光灯来执行，由快门、电子信号、折射材料、光学调制器、镜或光阀来调制，以及/或者由荧光灯或LED灯来执行。
在一些示例性实施方案中，特征从对在不同激发下拍摄的多个图像的分析中来提取，以及/或者从以不同的角度、距离或取向收集一个或更多个图像中来提取。
在一些示例性实施方案中，该物类与包装部件相关联。
在一些示例性实施方案中，该物类在刺激物类时经历化学和/或生物反应。
在一些示例性实施方案中，暴露于分析物致使发射物类的强度变化和/或激发态寿命超过10纳秒的物类寿命的变化。
在一些示例性实施方案中，第二刺激致使物体中包含的一个或更多个发射物类的发射损失或第一刺激的阻断。
在一些示例性实施方案中，第二刺激包括颜色的生成或者吸收和/或发射的变化。
在一些示例性实施方案中，不同的第一、第二和附加刺激的组合可以致使在100纳秒至100毫秒的过程内获取的图像的变化。
在一些示例性实施方案中，化学标记在刺激制品时经历化学和/或生物反应，以及/或者刺激制品包括在化学标记中产生化学和/或生物反应。
在一些示例性实施方案中，化学标记包含激发态寿命超过10纳秒的至少一种发射染料。
在一些示例性实施方案中，卷帘快门部件与图像传感器相关联。
在一些示例性实施方案中，化学标记在刺激的存在下产生激发态寿命超过10纳秒的可检测发射。
在一些实施方案中，使用与不同发射材料相关联的寿命以及其其他特征来生成信息。例如，在恒定静态照明下拍摄的图像(或信号)、和/或在白光闪烁之后一段时间拍摄的图像(或信号)、或者在一系列快速闪烁期间拍摄的图像(或信号)、或在一个或更多个频率下连续变化的光强度期间获取的图像(或信号)的组合可以在复杂或杂乱背景的存在下区分特定信号。在一些实施方案中，在发射材料被恒定强度光源激发时获取的光被称为稳态光子发射。在不希望受到理论束缚的情况下，在一些实施方案中，发射材料将在稳态光子发射过程中被激活。在电磁辐射的激发源被去除之后、或者在通过脉冲改变激发时、或者通过以与由卷帘快门获取图像的速率类似的频率进行强度连续调制来获取可检测信号的实施方案中，被称为非稳态光子发射事件。例如，与非稳态光子发射事件相关联的材料通常具有长于10纳秒的激发态寿命。
在一些实施方案中，激发光在非稳态光子发射事件中变化的时间域在一些情况下是收集图像的时间的10倍(更长或更短)。然而，在一些实施方案中，该时间在收集图像的时间的10倍(更长或更短)以内。在一些实施方案中，该时间在收集图像的时间的100倍(更长或更短)以内。在一些实施方案中，该时间在收集图像的时间的1000倍(更长或更短)以内。
有利地，在一些实施方案中，本文描述的系统、组合物和方法可以与消费者电子设备结合使用而无需进一步修改，以用于对化学/生物物类(或与化学/生物物类相关联的制品)的检测、识别、认证和/或表征。例如，数码相机，例如并入包括例如智能电话的消费者电子设备中的那些数码相机通常依赖于被设计成(例如，利用颜色平衡光，该颜色平衡光接近自然日光)照明物体的发光二极管(LED)源。这样的光通常被称为白光。有利地，在消费者电子设备中使用白光通常允许记录如下图像，其具有与从自然光照明所预期的颜色平衡基本上相同的颜色平衡。然而，虽然本文的描述通常是指与消费者电子设备相关联的电磁辐射源，但是本领域普通技术人员将理解，基于本说明书的教导，其他类型的白光源是可行的。例如，在一些情况下，建筑物的内部空间用白光源照明。在一些实施方案中，白光源以人眼通常不可检测的频率被调制和/或闪烁。在一些这样的实施方案中，可以向制品提供非稳态激发。有利地，在一些实施方案中，本文描述的系统、组合物和方法可以被配置成利用这种普遍存在的白光源(例如，在一些实施方案中，不需要附加的滤波器或部件)。在一些实施方案中，这种电磁辐射源可以用于激发发射材料。
本文描述的实施方案通常(例如，使用白光可激发材料作为发射元件)例如在化学感测、生物感测、环境感测、热暴露评估、光暴露、湿度暴露、辐射暴露、物理改变和/或产品认证中是有用的。在一组示例性实施方案中，可以由消费者电子设备捕获一个或更多个发射物类的响应。在一些实施方案中，消费者电子设备是包括数码相机的智能电话(例如，其用作读取器和/或传感器)。在一些实施方案中，消费者电子设备包括用于一个或更多个发射物类(例如，白光可激发发射物类)的电磁辐射源以及能够检测来自一个或更多个发射物类的发射的传感器两者。
尽管本文通常将智能电话描述为示例性消费者电子设备，但是本领域普通技术人员将理解，基于本说明书的教导，其他消费者电子设备也是可行的，以及/或者通常构成消费者电子设备例如智能电话的图像捕获电子设备和/或相关联光源的各个部件可以在没有消费者电子设备的情况下使用。例如，在一些情况下，电磁辐射源(例如，被配置成生成白光)可以是未物理地集成至消费者电子设备中的白光激发源(例如，发光二极管(LED))。在一些实施方案种，电磁辐射源是集成在消费者电子设备中的部件。在一些实施方案中，电磁辐射源是消费者电子设备的外部部件。合适的电磁辐射源的非限制实例包括闪光灯、手电筒、电筒、LED、光纤、激光器、紫外-可见光灯(例如，氘、钨卤素)、白炽灯等。如上文和本文所述，有利地并且在一些实施方案中，本文描述的系统的使用可以涉及使用未修改的消费者电子设备例如智能电话(或平板电脑、计算机、数码相机等)，该消费者电子设备在配备有应用(app)时用于激发发射物类(即发射体)，并且还可以用于读取从任何所得光子发射事件(例如，波长和/或时间变化的事件)得出的信息。在一些实施方案中，这样的发射事件(例如，光子发射)可以传达重要信息，例如感兴趣的化学物类的存在或不存在、生物诊断测定的结果、通过对物体累积的热或光学暴露进行检测而得到的物体质量、物理操纵的证据、感兴趣的分子的存在以及/或者产品真实性。在本发明的一些实施方案中，可以在复杂背景环境(例如，除了电磁辐射源之外，还包括一个或更多个杂散光源)的存在下读取该信息。在一些情况下，以排除所有其他杂散光源的方式读取光子发射可能是有利的。
如根据贯穿该公开内容的描述将明显的，本发明包括上面描述的许多变体，不限于任何特定类型的消费电子设备、电磁辐射源、传感器(例如CMOS传感器)等。
在一些实施方案中，本文中描述的一个或更多个电子硬件部件包括控制器和/或(微)处理器。在一些实施方案中，控制器被配置(例如，被编程)成从部件和/或智能电话(或其他消费电子设备)的一个或更多个部件接收数据命令和向部件和/或智能电话(或其他消费电子设备)的一个或更多个部件发送数据命令。在一些实施方案中，数据包括来自一个或更多个传感器的一个或更多个信号。在一些实施方案中，控制器可以被配置成基于外部度量来调整各种参数。例如，在一些实施方案中，控制器被配置成响应于来自与控制器进行电气通信的传感器的信号来调整电磁辐射的波长、脉冲、频率、电磁辐射源的操作等。在一些实施方案中，控制器响应于来自用户的输入和/或来自传感器的信号来调整电磁辐射的波长、脉冲、频率、电磁辐射源的操作等。
本文中描述的实施方案可以以多种方式中的任一种来实现。例如，实施方案可以通过任何合适类型的模拟和/或数字电路系统来实现。在一些实施方案中，可以使用硬件或者硬件和软件的组合来实现实施方案。当使用软件实现时，可以在处理电路系统上执行合适的软件代码，处理电路系统包括任何合适的处理器(例如，微处理器)或者无论设置在单个计算机中还是分布在多个计算机(或其他消费电子设备)当中的处理器的集合。应当理解，执行上述功能的任何部件或部件的集合可以通常认为是控制上面讨论的功能的一个或更多个控制器。可以以多种方式来实现一个或更多个控制器，例如利用专用硬件或者利用使用微代码或软件进行编程以执行上面列举的功能的一个或更多个处理器。可以以多种方式来实现一个或更多个实施方案，例如利用专用硬件或者利用使用微代码或软件进行编程以执行上面列举的功能的通用硬件(例如，一个或更多个处理器)。
在一些实施方案中，本文中描述的实施方案包括能够与其他设备/系统进行合适的通信(例如，用于控制电子部件的各方面、控制电磁辐射源、控制传感器或其他部件)的无线能力。无线设备在本领域中通常已知并且在某些情况下可以包括LTE、WiFi和/或蓝牙系统。在一些实施方案中，本文中描述的系统和/或设备包括这样的无线设备。
在一些实施方案中，本文中描述的实施方案可以被配置成基于外部度量来调整各种参数。例如，在一些实施方案中，系统被配置成调整来自电磁辐射源的电磁辐射的速率、波长、脉冲、调制、强度等(例如，响应于来自与系统进行电气或无线通信和/或与系统相关联的传感器和/或消费电子设备的信号)。在一些实施方案中，系统响应于来自用户的输入和/或来自传感器和/或消费电子设备的信号来调整来自电磁辐射源的电磁辐射的速率、波长、脉冲、调制、强度等。
在一些实施方案中，该系统与电源相关联和/或包括电源。电源可以包括任何合适的材料，例如一个或更多个电池、光伏电池等。合适的电池的非限制性实例包括锂聚合物(例如，具有介于100mAh与1000mAh之间的电池寿命)、锂离子、镍镉、镍金属氢化物、银氧化物等。在某些情况下，电池可以响应于生理的和/或外部的度量和/或信号(例如，由用户)施加电压(例如，施加到如本文中描述的可降解材料)。例如，电压可以用于通过例如如本文中所描述的将电压施加到热敏可降解部件来触发驻留结构的退出。例如，施加到可降解部件的电压的平均量值可以介于0.001V与0.01V之间、介于0.01V与0.1V之间、介于0.1V与10.0V之间、介于1.0V与8.0V之间、介于2.0V与5.0V之间、介于0.1V与5.0V之间、介于0.1V与1.5V之间、介于0.1V与1.0V之间、介于1.0V与3.0V之间、介于3.0V与8.0V之间或任何其他适当范围。
任何电子部件电路系统可以通过任何合适类型的模拟和/或数字电路系统来实现。例如，可以使用硬件或者硬件和软件的组合来实现电子部件电路系统。当使用软件实现时，可以在任何合适的处理器(例如，微处理器)或处理器的集合上执行合适的软件代码。可以以多种方式来实现一个或更多个电子部件，例如利用专用硬件或者利用使用微代码或软件进行编程以执行上面列举的功能的通用硬件(例如，一个或更多个处理器)。
在这方面，应当理解，本文中描述的实施方式的一个实现方式包括编码有计算机程序(即，多个可执行指令)的至少一种计算机可读存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术或其他有形的非暂态计算机可读存储介质)，这些计算机程序当在一个或更多个处理器上执行时执行上面讨论的一个或更多个实施方式的功能。另外，应当理解，对当被执行时执行上面讨论的功能中的任何一个的计算机程序的引用不限于在主机计算机上运行的应用。而是，本文中在一般意义上使用术语“计算机程序”和“软件”指代可以用于对一个或更多个处理器进行编程以实现本文中讨论的技术的各方面的任何类型的计算机代码(例如，应用软件、固件、微代码或任何其他形式的计算机指令)。
在一些实施方案中，本文中描述的系统和设备包括一个或更多个光学检测器，例如光电检测器(也称为“光电传感器”或“光电检测元件”)，并且可以包括将光或其他电磁辐射转换成电信号(例如，电流、电压)的任何部件。合适的光电检测器的非限制性实例包括光电晶体管和光电二极管。图像传感器阵列(包括光电检测器)的非限制性实例包括电荷耦合器件(CCD)阵列和互补金属氧化物半导体(CMOS)阵列。
作为实例，智能电话目前通常利用基于CMOS的光学检测器(成像芯片)来检测光。这些芯片的灵敏度(ISO)和其收集光的时间段(曝光时间)可能会不同，其中这些功能通常由智能电话(或其他消费电子设备)在拍照时自动地执行。由光学检测系统获取图像的速度通常被称为快门速度。在以前的使用胶卷的相机中，快门是物理装置，而在智能电话中，相机的快门在性质上通常是电子的。产生电子快门事件的一种示例性方法通常被称为卷帘快门，因为图像收集是通过读取串联的不同行或列的光电检测元件的输出来完成的。由于这些信号是累积的方式，因此在某些情况下，在图像的获取期间连续行(或列)的读取之间可能存在轻微的时间延迟。在一些实施方案中，该时间编码信号可以提供用于识别发射物类(或与发射物类相关联的物品)的特征的信息。
产生电子快门的另一示例性方法通常被称为全局快门。如果图像收集方法的循环时间被配置成在发射寿命的不同时间点处捕获数据，则该方法也可以用于例如捕获非稳态光子发射信息。
有利地，本文中描述的实施方案利用时间延迟和如下能力，其通过使用以特征速率发出光的发射元件来产生复合信息，并且产生可以通过与使用卷帘快门机制的图像获取相关联的时间延迟来捕获的信息。
图像是来自检测系统的一个或更多个像素的集合，并且在本公开内容的一些实施方式中将使用通过像素的集合看到图案或通过使用多个像素输出使信号平均的能力。在这些方法中，可以在光激发发射物类的同时获取图像，并且将图像与在照明已经移除或强度已经改变之后获取的图像组合。由反射光或散射光产生的一些光子在同时照明的情况下将是可观察的，并且光源本质上可以是环境的。在获得图像的许多情况下(一个示例是利用智能电话拍照)，不是简单地在一个时刻获得单个图像，而是在不同时间(尽管在非常短的时间跨度内)拍摄单个图像的部分以构造单个图像。例如，图像的一个部分(例如，顶部)是在与图像的另一部分(例如，底部)略微不同的时间获得的。对于智能电话(或其他消费电子设备)相机，“快门”(例如，电子快门)可能会根据图像中的位置在不同时间阻止图像的部分形成，使得整个图像不会过度曝光，并且在任何特定时间，正在记录一些部分而不是整个图像，但是随着时间的推移(非常短)构造了整个图像。通过了解何时获得图像的特定部分，人们可以识别关于该图像的对象在这两个(或更多个)不同时间和/或在图像形成的整个时间段(或该时间段的一部分)内发生了什么的信息。例如，如果发射物类(化学物类或生物物类、发射标记等)的特征在图像形成的时标上变化，则形成的单个图像可以用于确定关于该变化的某些事情。在一些实施方式中，整个图像(或各图像)包括与感兴趣的信号不相关的相当数量的数据，并且该分析可能取决于选择数目的像素。在一些这样的实施方式中，选择特征或数目的像素可以构成根据测量结果的图像和/或信息。在一些实施方式中，像素被组合以产生表示信号的空间分布的数据。例如，图像可以显示相对于水平方向的竖直信号线。在一些实施方式中，竖直和水平是相对方向并且通常不是绝对的。不同发射物类的空间模式可以告知设备如何计算地分析收集的信息。在一些实施方式中，信号的分析可以包括沿着竖直方向的像素的强度的总和。在一些实施方式中，在水平维度上的这些总和强度的绘图提供了分析线相对于背景的总强度的方法。在一些情况下，与校准信号合作的这样的分析可以用于产生定量测量。
有利地，来自散射光和反射光的光子在利用白光源照明时可以被增强。在没有杂散(背景或环境)光的情况下；当激发光关闭时，不会从纯反射或散射的材料中检测到图像。当白光可激发发射体的激发态寿命与通过如由卷帘快门执行的光学检测器的各个行或列的连续读取获取图像的速率具有相似幅度时，可以从得到的图像中提取信息(例如，假设激发不是处于稳态模式)。这些较长寿命的信号在激发光被移除后持续存在，并且光子发射发生的时标与材料的激发态寿命有关。对于调制的非稳态激发，较长寿命的信号在一些情况下可以提供与较长寿命的物类相关联的光子发射的相位的相移。
如从贯穿本公开内容的描述中将明显的，本发明包括上面描述的许多变体，不限于任何特定类型的图像、图像的数目、用于获得图像的设备的类型等。
本发明中的方法检测作为物品的特性发射的光。例如，在一些实施方式中，发射光的第一部分可以是不被物品吸收的反射光或散射光，而被吸收的发射光的第二部分可以作为热量消散或创建可以以特性速率发射光子的激发态。在一些情况下，可以在施加恒定强度激发(例如，使得静态信号是稳态光子发射事件)的同时测量发射光。在一些实施方式中，如果相对于发射光的收集在激发中存在时间分量，则产生非稳态发射。时间分量可以例如是处于所有或不同波长的激发强度的时间调制、偏振的时间相关变化或激发光被移除之后的延迟。在一些实施方式中，物品与包括发射物类的发射材料相关联。在一些情况下，发射物类具有如本文中所描述的发射寿命。本领域普通技术人员将理解，可以例如基于图像传感器的时间分辨率来选择合适的发射时间线。对于一些图像传感器，合适的寿命可能是毫秒级，而对于其他图像传感器，合适的寿命可能是微秒级。例如，具有较快时间响应的图像传感器将通常允许使用具有较短激发态寿命的发射物类来获得基于寿命的图像。在一些情况下，可以通过获得包括与发射物类有关的时间相关信息的图像(或一系列图像)来确定发射物类的特性(例如，身份、真实性、年龄、质量、纯度、存在)。在某些情况下，例如，可以从图像(或一系列图像)中确定发射物类的发射寿命。由于发射物类的发射寿命可能由于许多因素而修改，这些因素包括但不限于结合或接近其他分子(例如水、氧气、一氧化碳)、物理变化、温度、pH和辐射暴露，因此发射寿命的测量长度(例如，观察到的发射寿命、发射时间段)可以提供关于相关联的物品的特性的信息。在一些情况下，包括一个或更多个发射物类的发射材料可以用于识别和/或认证相关联的物品。然而，在一些实施方式中，系统不需要产生图像。例如，从传感器收集的数据可以用于提供与如本文中描述的发射物类的特性/身份相对应的信息。
在一些实施方案中，使用快门机制，其可以使用被称为卷帘快门的快门机制来提供时间分辨率，卷帘快门在许多智能电话和数码相机中使用。在一些实施方式中，该非稳态光子发射数据/图像可以与稳态光子发射数据/图像组合以提供关于物品的特性。卷帘快门一般是电子机制并且与成像芯片的电子读取有关。与旧相机中使用的经典快门类似，读取芯片的速率可能会不同。在智能电话或数码相机中，芯片通过以快速演替的方式连续地读取光电检测元件的行或列来检测投射到其上的光。该读取的时间延迟允许设备以可以根据发射物类的寿命提取信息的方式表现。该信息可以通过读取不同的行或列从单个图像中提取，或者可以从在不同类型的激发和卷帘快门读取条件情况下收集的许多图像的叠加中提取。例如，其中强度随时间变化的激发可以与卷帘快门结合使用以获取寿命数据是可能的。在一些实施方式中，调制激发的速率可以在大范围内变化，并且将理想地在时间上接近与不同发射物类的激发态寿命类似的循环周期。在一些实施方式中，通过改变激发条件和图像收集(卷帘快门)速率的速率，可以选择性地检测不同的发射物类并且使背景信号最小化。同样值得注意的是，该方法允许在生物测定内选择性地检测具有不同激发态寿命的多个不同物类。在一些实施方式中，收集图像和/或数据使得通过分析稳态光子发射事件和非稳态光子发射事件二者来产生信息。该特征可以与发射物类的色度(波长)以及使用光偏振来降低光噪声的方法相结合。在一些实施方式中，读取器是使用卷帘快门的常规智能电话。智能电话的方面是激发与卷帘快门的速度之间的定时。可以对激发进行脉冲处理，并且在单个脉冲之后收集整个图像。可替选地，可以在单个图像的收集期间多次对激发进行脉冲处理。另外，可以使用卷帘快门机制在整个图像收集中以一个或更多个变化频率连续地调制激发。可以确定具有不同的激发频率和卷帘快门速度的组合的一系列图像也是可能的。在一些情况下，读取器最初在许多不同的激发条件和卷帘快门条件下收集数据。计算方法可以用于确定这些试验激发和卷帘快门条件的哪种组合产生了更好的信号。可以提取该信号，或者读取器可以在最佳条件下进行另外的测量。通过示例的方式示出该构思，如果单次分析(或试验测量)需要10毫秒，则可以在一秒钟内进行100次单独的测量。以这些方式，智能电话、数码相机或检测设备(读取器)可以有利地用于在复杂背景中选择性地检测具有特定寿命的信号。例如，在一些条件下，该设备可以用于检测延迟磷光，以大大排除延迟荧光、瞬态磷光和比色信号。可替选地，在其他条件下，该设备可以用于优先地检测延迟荧光和瞬态磷光，而不是延迟磷光和比色信号。然而，明显的是，这些选择性的检测事件虽然其本身是有用的，但是在与包含另外信息的其他图像结合使用时会有利地大大增强。例如，可以使用本文中描述的任何图像分析技术的成对组合。可以融合为检测信号中的任一个而收集的多个图像(例如，来自稳态光子发射事件和非稳态光子发射事件)。在一些情况下，多个图像(和/或数据集)的使用可以被视为信号平均，其通常以等于平均信号数目的平方根的速率来增加信噪比。
在一些实施方式中，波长和寿命不同的光学图像的组合允许信息被提取和/或编码。当物品被光学激发时，在一些实施方式中，可以检测包括反射光子和由光学激发产生的激发态的弛豫引起的光子的发射。例如，如果激发光具有恒定强度，则在激发光开启时发射可以是不变的。如本文中所描述的，这样的静态情况通常是稳态光子发射事件。稳态模式下的光的颜色将通常是由通常被称为减色产生的颜色和由发射材料的激发态的弛豫所发射的颜色的组合。不希望受理论束缚，减色通常是某些波长被材料吸收并且激发态的一些或全部通过热机制弛豫到基态的结果。在一些实施方式中，光到热的转换导致电磁光谱的红外区域中发射增加，但是不是在由CMOS成像系统检测到的波长处增加。
在一些情况下，当激发光关闭时，唯一反射的光可能是由环境杂散光引起的。在一些实施方式中，将存在杂散光。在一组示例性实施方式中，防止杂散光和基本上消除所有形式的反射光是有利的。
在一些实施方式中，在不同激发下或者在激发光源已经被移除(关闭)之后收集的图像(或等同物)可以根据时间在强度上变化并且通常是非稳态光子发射事件。通常，例如在激发光源已经关闭之后，具有激发态寿命<10纳秒(ns)的激发的发射材料也将不会利用CMOS成像方法有效地检测到。不希望受理论束缚，这是卷帘快门机制无法在光源关闭的10ns内有效地捕获光的结果。在一些实施方式中，据说具有寿命<10ns的发射物类显示瞬态荧光并且可以被检测为稳态光子发射事件。然而，在一些情况下，较长寿命的发射物类可能会在光源已经关闭之后被CMOS成像系统检测到，并且通常是非稳态光子发射事件。根据本文中描述的实施方式，存在显示可以被检测为非稳态光子发射事件的较长寿命的发射的多种类型的合适材料。作为示例，并且在不希望因此受到限制的情况下，在连续调制的激发源的情况下，在整个测量中可以存在散射/反射/瞬态荧光和非稳态光子发射，然而散射/反射/瞬态荧光光子发射可能具有与调制激发相同的调制波形，并且非稳态可能在其调制发射的波形上具有差异，这反映了发射的光子相对于激发的延迟。根据调制发射的波形不一定需要直接检测，但是可能会在通过例如卷帘快门机制在一定时间段内收集的图像中产生特征。
例如，呈现延迟发射的材料包括经历通常被称为热激活延迟荧光(TADF)的系统。这些材料通常具有能量非常接近的单线态(电子自旋反平行排列)和三线态(电子自旋平行排列)激发态。不希望受理论束缚，当分离这些状态的能量足够小时，它们处于热平衡，并且在这种平衡下，电子自旋可以通过自旋轨道耦合机制而翻转。在没有能够提供从激发态三线态直接到基态单线态的有效发射弛豫所需的大自旋轨道耦合的重原子的情况下，三线态可以说是非常弱发射的，或处于基本上暗的状态。三线态在能量上通常低于单线态，并且因此该状态的平衡群体将高于单线态。然而，当激发态处于单线态电子构型时，发射弛豫到基态是有效的。结果，发射的延迟是激发态在暗三线态中花费一部分时间的结果。
用于产生延迟荧光的其他方法包括使用扭曲的电荷转移激发态和系统，其中产生其他亚稳态电荷分离态，这些亚稳态电荷分离态可以重新组合以在发射材料中产生激发的单线态电子态。
在一些实施方式中，TADF处理可以在单个分子内发生。在一些这样的实施方式中，π共轭有机分子通常具有供电子基团和受电子基团的替代模式。某些分子模式可以允许最高占据分子轨道(HOMO)在与最低未占据分子轨道(LUMO)具有低交叠的分子上具有特殊分布。分子可以用光激发并且其将迅速地热平衡到最低能量激发的单线态。在一些情况下，存在占据类似于原始HOMO的轨道的一个电子以及占据类似于原始LUMO的轨道的一个电子。不希望受理论束缚，这两个电子之间的低轨道交叠导致三线态在能量上非常接近于单线态。这种能量接近通常可以允许单线态与三线态之间的热相互转换，这是造成TADF效应的原因。
在一些实施方式中，创建TADF系统的替选方法是将两个单独的分子集合在一起。在一些这样的实施方式中，分子中之一表现为电子供体，而另一个表现为电子受体。如果它们彼此相对放置，使得它们的π轨道可以相互作用，那么供体分子可以将少量的其电子密度提供给受体分子。这样的相互作用通常被称为基态电荷转移络合物。在一些实施方式中，HOMO在供体分子上并且LUMO在受体分子上。在吸收光子后，电荷转移可能会大大地增强，并且在一些情况下通常近似为来自供体的电子转移到受体。以这样的光子吸收形成的激发态络合物通常被称为激基络合物。不希望受理论束缚，激发态具有两个半满轨道，其中一个轨道类似于供体分子的原始HOMO，而另一轨道类似于受体分子的原始LUMO。这种情况通常会导致两个半满轨道之间的低交叠，这导致单线态激发态与三线态激发态之间的小的能量差。例如，激基络合物的单线态与三线态的小能量分离允许它们的平衡，并且通常是造成TADF效应的原因。
在一些实施方式中，有效的TADF发射体的寿命长于10ns且小于50微秒(例如，10ns至20ns、10ns至50ns、10ns至100ns、10ns至500ns、10ns至1μs、10ns至5μs、10ns至10μs、10ns至50μs、10ns至100μs、10ns至500μs、10ns至1ms、10ns至5ms、10ns至10ms、10ns至50ms、10ns至100ms、10ns至500ms、10ns至1s、10ns至5s、10ns至10s、50ns至100ns、50ns至500ns、50ns至1μs、50ns至5μs、50ns至10μs、50ns至50μs)，虽然较长的寿命是可能的。一般地，并且不希望受理论束缚，较短的寿命对应于较高的发射量子产率。例如，竞争的非辐射弛豫处理可能导致激发态到基态的转换而不发射光量子。发射效率——通常称为量子产率——与辐射率与所有辐射和非辐射弛豫率的比率有关。例如，如果发射寿命较短，则这可能导致辐射率成为主导的去激活处理。因此，10ns至50微秒(或更长)的时域是将观察到具有更有效发射的材料的近似寿命。较长的寿命指示材料在非发射三线态下花费了更多时间，并且非发射处理可能主导。在一些实施方式中，单线态与三线态之间的平衡可能取决于环境以及TADF材料的固有属性。
有利地，延迟荧光信号通常允许在非稳态光子发射事件中或在调制光下移除激发光源之后检测发射，其中激发光的波形与和该调制的光子发射相关联的波形之间的差异存在。该处理的一个示例性优点是来自反射或散射以及瞬态荧光的背景发射不存在于较长的寿命。在一组示例性实施方式中，延迟荧光信号可以由智能电话(或其他消费电子设备)读取。例如，卷帘快门机制可以使得在发射的寿命内发生图像捕获。在一些实施方式中，卷帘快门捕获从光被移除的时间衰减的信号，并因此在不存在激发光时检测发射。检测在光被移除之后衰减的信号的能力通常是非稳态测量，并且发射被称为非稳态发射。在一些情况下，脉冲处理或连续调制的光可以用于在来自非稳态光子发射事件的信号与来自稳态光子发射事件的信号之间进行区分。在一些实施方式中，可以执行快门速度(曝光时间)、光子检测元件的灵敏度(ISO)和激发光源(具有特定延迟、闪光速率或调制强度的频率的闪光)的特性的校准和/或匹配。有利地，在一些实施方式中，不需要光源的绝对定时和CMOS成像芯片的读取。例如，相对速率可以反映在数据中并且进行计算分析。这后一特征有利地允许使用未电连接至CMOS卷帘快门图像获取的独立光源。
在一些实施方式中，使用其中寿命在10ns至50微秒的时段内的磷光材料。在一些这样的实施方式中，这些材料通常被称为瞬态磷光材料。在一些实施方式中，存在于磷光材料中或其直接环境中的重原子利于自旋跃迁过程。在一些实施方式中，重原子促进两种不同的电子自旋相互转换过程。首先，重原子可以通过自旋轨道耦合机制将最初创建的单线态激发态转换为三线态激发态来促进所谓的系间窜越。在一些情况下，三线态在能量上足够低以至于与单线态不存在热平衡。为了实现瞬态磷光，这通常涉及激发的三线态到基态单线态的发射弛豫，重原子在一些情况下可以产生允许自旋翻转的机制。不希望受理论束缚，这通常通过与重原子的电子耦合而实现的自旋轨道耦合来实现。重原子的非限制性示例是比例如氖重的元素，并且主族重原子的示例包括但不限于Al、Si、P、S、Cl、Ga、Ge、Sb、Se、Br、In、Sn、Sb、Te和I。较重的原子通常提供较强的自旋轨道耦合，并且在一些实施方式中，通过将多个重原子附接至有机碱发色团，可以提高磷光的效率。
在一些实施方式中，许多有机金属(具有金属-碳键的分子)和金属有机物(其中金属通过除碳之外的元素与有机配体结合的分子)可以呈现瞬态磷光。例如，可以通过有机配体上的磷、硫、氧或氮基团进行键合。具有瞬态磷光行为的合适材料的非限制性示例包括具有金属中心的材料，金属中心是Cu、Zn、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Re、Os、Ir、Pt、Au和Hg。包括Pb和Bi的后过渡金属元素也可以在显示瞬态磷光的系统中使用。根据本文中描述的实施方式，也可以使用智能电话和卷帘快门来检测这些材料。例如，在一些实施方式中，卷帘快门机制允许在移除考虑非稳态光子发射事件的激发光之后记录瞬态磷光发射。
另一类材料是显示发射寿命长于50微秒的材料，其可以延长至许多秒(例如，至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或至少10s)，并且这些材料通常被称为延迟磷光发射体。为了在这些时间内具有显著的发射，材料通常包括减弱非辐射处理的非常刚性的结构以及/或者具有f区元素，其中涉及发射的轨道收缩并且因此可能受配位配体的动力的最低程度地影响。刚性材料的非限制性示例是包括Cr+3掺杂的Al2O3的红宝石结构(具有非常高的熔化温度和3.4毫秒的激发态寿命的陶瓷材料)。其他示例包括但不限于合适的基质材料中的刚性有机分子。例如，合适的基于f区元素的材料的示例是包含Eu、Tb、Er和Gd的无机和金属有机材料。在一些实施方式中，卷帘快门机制通常允许在从非稳态光子发射事件中移除激发光之后记录延迟磷光发射以创建图像。
在一些实施方式中，智能电话或具有与智能电话类似的部件的系统用于读取来自本文中描述的发射物类的稳态光子发射事件和非稳态光子发射事件二者。存在许多应用，其中发射信号可以例如用于指示分子或生物分子的存在、确定材料的热历史、材料是否已经物理地改变、材料的真实性、材料是否已经暴露于电离辐射、材料是否已经暴露于化学或生物分析物以及/或者材料是否已经暴露于紫外线辐射。如上面和本文中描述的，激发源不需要是智能电话的一部分，并且可以是被控制成产生稳态发射信号和非稳态发射信号的外部源。
然而，在一组示例性实施方式中，智能电话(或其他消费电子设备)不需要增强，而是执行必要的激发以作为独立的系统(例如，利用适当的软件)获取稳态信号和/或非稳态信号。智能电话的相机功能被设计成捕获图像，并且虽然图像在一些应用中将非常有用，但是设备不需要产生图像。具体地，可以使用各个像素或像素的集合来收集必要的信号以获得感兴趣的信息。可替选地，可以直接读取由传感器(例如，图像传感器)产生的信号，而不产生像素和/或图像。
为了对将产生作为可以被智能电话激发和读取的反射、散射、瞬态荧光、延迟荧光、瞬态磷光和/或延迟磷光的结果的发射的材料组合进行配对，可以考虑智能电话中使用的光源(闪光灯)的特性。通常，大多数智能电话光源(LED)具有其最高强度输出大约450nm，并且根据确切的品牌和型号，该峰值强度可以是更高或更低的波长。例如，AppleCorporation的iPhone 11具有非常接近450nm的峰值强度，但是其iPhone X和iPhone6S型号具有接近440nm的峰值光输出。而Google Pixel 2Android智能电话具有其接近460nm的峰值光输出。这些光源的光输出是有限的，但是在400nm处最小。它们还呈现延伸超过650nm并且在一些情况下超过700nm的较低强度输出。参见例如图17A至图17I。智能电话光源的组合总输出产生被人眼感知为类似于阳光并通常被称为白光的光。
通过光子吸收实现化合物的激发态的示例性条件可以包括能量等于或大于能量的激发光子，从而将材料的基态电子态与其第一激发电子态分离。不希望受理论束缚，该能量的近似是材料的HOMO与LUMO之间的能量差。本领域普通技术人员将能够基于本说明书的教导使用HOMO和LUMO能级的计算来获得对材料选择有价值的见解。本领域普通技术人员将能够基于本说明书的教导测量材料的光学吸收光谱以获得对材料选择有价值的见解。由给定光源激发材料的效率可以例如取决于吸收发射材料的光学吸收特性和来自激发光源的处于相同波长的光的强度。激发的材料的量通常与这些值的乘积有关。广泛地用于理解材料的吸收特性的另一近似通常被称为Born Oppenheimer近似。该近似的租户中之一通常是，随着光子的吸收，电子实际上瞬间转移到较高的能量状态，并且系统中的所有核看起来好像它们在这个过程中被固定在适当的位置。其结果是，在一些情况下，激发事件将是发射材料中许多唯一结构配置的组合。因此，在一些实施方式中，发射材料的吸收也可能具有能量范围，这是材料所经历的不同环境和结构配置的结果。该术语反映在对材料吸收光以构成给定激发态的能量范围的描述中，被描述为吸收带。例如，在溶液中，在发射材料周围可能有许多溶剂分子的构型。在固体形式中，可以存在支持发射材料的基质的不同组织的分布。发射材料的内部动力也可能起作用，并且不同的热振动会导致发射材料的许多不同几何形状，这些几何形状由于光子的吸收而被瞬间激发。
材料的光学吸收带通常以吸收最大值为特征。这是指作为波长的函数的光子吸收效率的绘图中的峰的波长(能量)。如果材料具有接近450nm的吸收最大值，那么当用智能电话光源照明时，可以预期非常有效的激发。光学吸收带的宽度通常由其半峰全宽(FWHM)来描述，并且可以以纳米为单位进行报告。不希望受理论束缚，由于吸收发生在波长范围内的事实，具有比450nm更高能量的吸收最大值的材料可以被智能电话(或其他消费电子设备)的光源激发是可能的。材料的FWHM在一些情况下可以超过20nm，在其他情况下超过40nm，在其他情况下超过60nm，在其他情况下超过100nm。因此，最大吸收值不需要精确地处于与智能电话光源输出相同的波长，但是吸收的部分可能与智能电话的光源的光谱输出交叠。例如，在一些实施方式中，光源在存在发射材料的有限吸收的区域处的有限强度是合适的。在一些实施方式中，呈现与智能电话的光输出交叠的光吸收的材料被称为是智能电话可激发的。不希望受理论束缚，由材料吸收的光子越多，来自激发材料的发射就越亮。在一些实施方式中，可能使用智能电话的光源创建最亮发射会是有利的。然而，当智能电话用于检测非稳态发射时，作为该方法能够消除或区分背景光信号的结果，即使从非常弱的发射强度也可以检测到信号。不同的发射材料针对将吸收的光子转换成荧光信号和磷光信号也可能具有不同的发射效率。例如，效率可以取决于材料和环境中的一者或二者。
在一些实施方式中，可以使用发射效率的变化来创建关于发射材料的直接环境或其先前历史的信息。荧光和磷光的效率称为量子产率。1.0的量子产率意味着100％的吸收光子被转化成作为荧光和磷光发射的光子。0.1的量子产率意味着10％的吸收光子被转化成作为荧光和磷光发射的光子。通常会有损耗，但是存在接近1.0的量子产率(这是简单过程的理论极限)的材料。因此，通常可以具有能够经历通常称为单线态裂变的材料，在单线态裂变中，初始激发产生可以分离以产生两个三线态的单线态。因此，理论上可以得到从吸收的单个光子发射的多个光子。对于光子触发会导致多个光子的释放的反应也是可能的。在一些实施方式中，可以在材料中建立化学势或电势，该化学势或电势随着光子的吸收而释放。例如，在一些实施方式中，光子触发的化学发光反应可以从单个吸收事件中产生大量发射光子。
除发射材料的吸收带与智能电话的光源的交叠之外，特定于应用的其他期望属性包括但不限于缺乏毒性、低成本、激发态寿命、化学稳定性、与特定化学信号的相互作用、光学各向异性、转换的效率、电荷转移特性、对经由光激发的降解的抗性或敏感性、热灵敏性或不灵敏性、对其周围环境的性质的灵敏性或不灵敏性、热稳定性或不稳定性、在现有制造过程中可以容易实现的过程中制造物体的能力、以及第三方没有能力推断发射材料的真实身份。
在一些实施方式中，将在稳态发射和非稳态发射的组合条件下或者可替选地在非稳态下获取的信号的使用与由程序(应用)操作的常规智能电话组合。可以以这种方式使用商业的智能电话读取和分析的物品、传感器和测定将具有广泛的用途(例如，考虑到全世界大多数成年人和青少年目前有个人智能电话的事实)。本文中描述的实施方式的发明人已经认识到，提供信息性信号的适当发射材料的选择有利于实现智能电话作为所描述的应用中的读取器的潜力。
例如，存在支持有效的瞬态荧光的大量合适的有机染料，并且这些材料中的许多是商业上可获得的。瞬态荧光染料通常用于在物品中提供较亮的颜色。例如，亮的织物可以具有发光染料。存在甚至可以应用于食物并且因此是安全食用的，在可见范围内显示瞬态荧光的染料。充分建立了在商业产品和相关方法中使用瞬态荧光染料以将这些材料整合到物品中，本领域的技术人员将能够基于本说明书的教导选择其他候选材料和制造方法。下面更详细地描述这样的材料和方法。
根据本文中描述的实施方式，包括通过热激活延迟荧光(TADF)机制的延迟荧光的许多材料可能是合适的。下面更详细地描述TADF材料。在一些实施方式中，TADF材料在性质上可以是有机的和/或可以被系统地设计/修改和制造成产生具有期望吸收和发射属性的合成物。在光激发的条件下，由于初始激发态是单线态的事实，TADF材料通常初始地显示瞬态荧光。然而，不希望受理论束缚，到三线态的转换与直接瞬态荧光竞争并且通过延迟荧光产生另外的弛豫通道。在一些情况下，TADF材料的延迟荧光是激发态辐射地弛豫到基态的主导方法。在其他情况下，瞬态荧光是分子发射光子的主导方法。然而，在后一种情况下，可能仍然存在可测量的、并因此信息性的延迟荧光信号。在TADF材料中观察到的双重过程可能是重要的，并且可能提供另外的信息。特别是发现TADF分子的属性可能会基于溶剂以及主基质材料的刚性、极化率和偶极子而变化。具体地，事实是HOMO和LUMO通常被定位于经历TADF的分子的不同部分，在激发态下创建电荷转移特性。因此，在一些实施方式中，TADF材料可以产生稳态光子发射事件以及非稳态光子发射事件。
下面更详细地描述包括TADF材料的瞬态荧光材料和延迟荧光材料。
在一些实施方式中，本文中描述的物品和方法使用具有不同定时的捕获发射事件。有利地，一些实施方式展示了信息的融合如何产生生物诊断的灵敏度和保真度的增强，包括但不限于侧流测定(LFA)和用于确定例如是否存在生物标志物的其他测定。本文中描述的实施方式可以适于与其他方法一起工作，例如与用于核酸检测和/或竖向流测定的环介导等温扩增(LAMP)一起工作。在一些实施方式中，可以以提供互补信息的方式捕获不同的光学特征，光学特征可以以图像、图像的部分(例如，一个或更多个像素)以及由一个或更多个光敏元件捕获的任何其他信号的形式。例如，在一些实施方式中，可以在不同的时域内收集检测到的与诊断测定相关联的光子，时域的范围从有或没有外部激发的立即收集的那些到在例如相对于光学激发的时间延迟(例如，从10纳秒至几秒或更大的范围内)之后收集的那些。有利地，在这些不同条件下拍摄的数据和/或图像的组合与一些传统诊断测定相比提供了更好的方法。本文中还描述了在这样的实施方式中实现不同定时处理的各种类型的材料和处理。
在一些实施方式中，本文中描述的实施方式可以有利地用于监测医学对象(例如，服用药剂的对象、参与临床试验的对象)的依从性。例如，在一些实施方式中，物品和/或发射物类可以包括来自FDA的“一般认为安全”物类(GRAS)数据库和/或在21C.F.R.§182(出于所有目的，其中的每一个以其全部内容通过引用并入本文中)中列出的化合物或与所述化合物相关联。仅作为示例并且不希望因此限制，在一些实施方式中，GRAS是核黄素。这样的GRAS分子可以例如并入到胶囊中(例如，包括药剂)使得可以在由对象产生的流体(例如唾液、尿液等)中检测到该分子。
如本文中所使用的，术语“对象”是指个体有机体，例如人或动物。在一些实施方式中，对象是哺乳动物(例如，人类、非人类灵长类动物或非人类哺乳动物)、脊椎动物、实验动物、驯养动物、农业动物或伴侣动物。在一些实施方式中，对象是人。在一些实施方式中，对象是啮齿动物、小鼠、大鼠、仓鼠、兔子、狗、猫、牛、山羊、绵羊或猪。
在一组示例性实施方式中，通过组合第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号来确定化学物类和/或生物物类的身份或特性(例如，反应、存在等)。在一些实施方式中，第一信号至少包括第一光子发射事件。在一些实施方式中，第二信号至少包括第二光子发射事件。在一些实施方式中，第一光子发射事件和第二光子发射事件可以在不同的时标内发生。例如，在一些实施方式中，第一光子发射事件可以在引起第一光子发射事件的激发事件的小于或等于10纳秒期间发生。在一些实施方式中，第二光子发射事件可以在引起第二光子发射事件的激发事件之后至少10纳秒发生。
在一些实施方式中，稳态光子发射在发射材料被稳定和/或静态(例如，相对于收集光子发射的速率静态)的光源连续激发时发生。在一些实施方式中，光源可以以非常高的频率闪烁，这平均将在收集光子发射的时间段内产生相对静态的激发。在一些这样的实施方式中，发射材料产生相对恒定的强度发射。在一些实施方式中，发射的稳态性质在移除引起发射的激发之后的小于或等于10纳秒(例如，小于或等于10纳秒、小于或等于8纳秒、小于或等于6纳秒、小于或等于4纳秒、小于或等于2纳秒、小于或等于1纳秒、小于或等于0.5纳秒)内基本上消失。在一些实施方式中，非稳态光子发射包括来自发射材料的光子的连续发射，其中连续发射在移除引起发射的激发之后发生至少10纳秒(至少10ns、至少20ns、至少50ns、至少100ns、至少200ns、至少500ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或至少10s)。例如，在一些情况下，在移除引起发射的激发之后，发射的强度可能会改变(例如，降低、增加)和/或处于非稳态。
如本文中描述的，发射通常指以任何方式产生的光子(例如，包括荧光、磷光、化学发光、散射和/或反射的产物)，其中在本发明的系统/过程中测量定义发射的光子。在一些实施方式中，第一发射事件由以下物类(例如，部分地、全部地)产生，该物类可以是孤立的或在混合物中，包括混合物中的次要组分，其中该物类具有小于10纳秒的激发态寿命。例如，在一些实施方式中，第一光子发射事件包括来自具有小于或等于10纳秒、小于或等于8纳秒、小于或等于6纳秒、小于或等于4纳秒、小于或等于2纳秒，小于或等于1纳秒、小于或等于0.5纳秒的激发态寿命的发射物类的发射。在一些实施方式中，第一光子发射事件包括来自具有大于0.1纳秒、大于0.5纳秒、大于1纳秒、大于2纳秒、大于4纳秒、大于6纳秒或大于8纳秒的激发态寿命的发射物类的发射。上面提到的范围的组合也是可以的(例如，小于或等于10纳秒且大于0.1纳秒)。其他范围也是可以的。
在一些实施方式中，第一光子发射事件包括稳态发射(例如，稳态光子发射事件)。基于说明书的教导，本领域的普通技术人员将理解，第一信号可以包括反射(例如，反射的电磁辐射、散射的电磁辐射)，使得第一光子发射事件是反射的结果。下面更详细地描述包括反射的信号。
在一些实施方式中，第一光子发射事件和第二光子发射事件由相同的激发事件引起。在一些实施方式中，第一光子发射由第一激发事件引起，并且第二光子发射由不同于第一激发事件(例如，波长不同、强度不同、在不同的时间开始和/或发生、发生的时间长度不同、以根据时间的强度振荡)的第二激发事件引起。
在一些实施方式中，第一光子发射事件对应于稳态发射(例如，由激发事件引起的)。
在一些实施方式中，第一光子发射事件的至少一部分基本上瞬时发生(例如，响应于引起第一光子发射事件的激发事件)。在一些实施方式中，第一光子发射事件的至少一部分在引起第一光子发射的激发事件的小于或等于10纳秒、小于或等于8纳秒、小于或等于6纳秒、小于或等于4纳秒、小于或等于2纳秒、小于或等于1纳秒、小于或等于0.5纳秒内发生。在一些实施方式中，第一光子发射事件的至少一部分在引起第一光子发射的激发事件的大于0.1纳秒、大于0.5纳秒、大于1纳秒、大于2纳秒、大于4纳秒、大于6纳秒或大于8纳秒内发生。上面提到的范围的组合也是可以的(例如，小于或等于10纳秒且大于0.1纳秒)。其他范围也是可以的。
在一些实施方式中，第二光子发射事件包括来自具有至少10ns、至少20ns、至少50ns、至少100ns、至少200ns、至少500ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或至少10的激发态寿命(例如，发射时间段)的发射物类的发射。在一些实施方式中，第二光子发射事件包括来自具有10s或更小、5s或更小、2s或更小、1s或更小、500ms或更小、100ms或更小、50ms或更小、10ms或更小、5ms或更小、1ms或更小、500μs或更小、100μs或更小、50μs或更小、10μs或更小、1μs或更小、500ns或更小、200ns或更小、100ns或更小、50ns或更小、10ns或更小、5ns或更小或者1ns或更小的激发态寿命的发射物类的发射。上面提到的范围的组合也是可以的(例如，至少10ns且10s或更小)。其他范围也是可以的。
在一些实施方式中，第二光子发射事件包括非稳态发射(例如，非稳态光子发射事件)。
在一些实施方式中，第二光子发射事件在移除引起第二光子发射事件的激发事件之后发生至少10ns、至少20ns、至少50ns、至少100ns、至少200ns、至少500ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs，至少100μs，至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或至少10s。在一些实施方式中，第二光子发射事件在移除引起第二光子发射事件的激发事件之后发生10s或更小、5s或更小、2s或更小、1s或更小、500ms或更小、100ms或更小、50ms或更小、10ms或更小、5ms或更小、1ms或更小、500μs或更小、100μs或更小、50μs或更小、10μs或更小、1μs或更小、500ns或更小、200ns或更小、100ns或更小、50ns或更小、10ns或更小、5ns或更小或者1ns或更小。在一些实施方式中，第二光子发射事件发生。上面提到的范围的组合也是可以的(例如，至少10ns且10s或更小)。其他范围也是可以的。
在一些实施方式中，激发事件的移除是指产生激发事件的电磁辐射源的强度降低和/或波长改变。在一些实施方式中，激发事件的移除包括激发源的完全移除(例如，关闭)。
通常，智能电话提供对高分辨率相机和强大计算资源二者的访问以进行图像分析。为此，智能电话读取器已经被开发以改善比色测定的准确性；然而，这些方法利用时间静态数据——图像仅从反射光/散射光中收集。例如，并且不希望受理论束缚，反射光/散射光通常对于静态光源是不随时间变化的，并且被称为稳态的。在一些实施方式中，利用合适的激发和可能的滤波器，也可以获得稳态荧光信号。如本文中描述的，发明人发现并认识到，在时间序列的(稳态和非稳态)过程中组合例如反射光/散射光和发射光提供了对更丰富的信息的访问，这些更丰富的信息可以用于显著地改善测定的准确性和灵敏度。例如，根据一些实施方式融合稳态发射信息和非稳态发射信息显著地增强测定保真度，超过当前智能电话和便携式读取器方法可以做到的程度，从而导致改善的生物诊断。
如本文中描述的，在一些实施方式中，一个或更多个发射的光学检测使用智能电话执行，可选地与单独的激发源或单个激发源组合使用。
在一些实施方式中，激发源是消费电子设备的部件(例如，与消费电子设备集成)。
有利地，与需要视觉分析或利用被配置成分析仅单个类型的信号的简单读取器的测定相比，本文中描述的这样的系统提供了具有增加的灵敏度的更稳健的测定。如本文中使用的术语“信号”是指光(其入射在读取器上)的强度的测量结果以及这种测量结果的处理版本(例如，图像)。在一些实施方式中，光的波长、其偏振和/或其空间分布提供关键信息(例如，发射物类的特性或身份)。本文中描述的实施方式通常不限于与智能电话一起使用，并且可以替代地使用包括用于根据本文中描述的技术捕获和处理来自测定的发射的电子器件和光学器件的任何合适的读取器。在一些实施方式中，使用智能电话(或其他消费电子设备)具有优势，因为智能电话(或其他消费电子设备)利用现有硬件，包含用于数据融合的板载传感器的阵列，提供方便的位置跟踪和通信，并且智能电话已经变得无处不在。
基于本说明书的教导，本领域的普通技术人员将理解智能电话或相关设备可能不一定捕获图像，以及/或者甚至可能不具有创建图像的能力。在一些实施方式中，来自一个或更多个物类的稳态发射和非稳态发射的存在提供了来自至少非稳态发射信号以及可选地来自稳态(光子)发射信号和非稳态(光子)发射信号二者(例如，信号融合)的数据，其对应于期望数据(例如，对应于期望物类的特性和/或身份)。
在一组示例性实施方式中，侧流测定(LFA)中的智能电话读取器模态是比色检测。虽然该方法可以与光源一起使用，但是图像通常是作为减色的结果创建的，并且智能电话被配置成检测反射(或散射)光。在一些情况下，反射光可能包括相对嘈杂的信号。不希望受理论束缚，这样的嘈杂信号可能是由于来自诊断所基于的相关信号之外的要素的反射光的存在。在一些情况下，这些杂散的非特定信号例如由于入射光的方向和入射光强度的动态变化的结果而可能会变化。然而，比色信号可以提供其他有用的信息，包括测定盒的图像、可以用于对齐的标记、文本、数字、图片、标志、条形码或QR码。在一些实施方式中，图像是减色的结果，其中电磁光谱的一部分被吸收。在一些情况下，比色分析可以使用基本上反射的和/或通过特定波长的反射产生颜色的材料。在比色反射光的情况下，在测定中与染料、纳米颗粒或反射器相互作用的光与光到达读取器(智能电话)之间通常没有可检测的延迟。纯色度读取器的示例性合适替选方案是利用发光信号的读取器。例如，为了创建发光状态，可以由材料吸收光子以创建具有有限寿命的激发态。存在用于创建信号的不同类型的发光材料和激发态寿命。
本文中描述的一些实施方式通常涉及融合不同类型的信号及其时间序列的方法以创建以提供优于现有方法的灵敏度和准确性的方式读取生物测定的方法。根据一些实施方式，系统的部件(例如，图像传感器、光敏部件)在其中发射物类被照明(激发)的时间段内检测由发射物类产生的可检测发射的至少一部分。在一些情况下，部件在照明被移除之后在发射时间段内检测光，发射时间段的长度与合成物中发射物类的发射寿命相关。本领域普通技术人员将理解，发射物类可以通过例如磷光或荧光来产生可检测的发射。在发射物类在被激发的电磁光谱区域中具有吸收的情况下，也可以通过反射光/散射光检测发射物类。这种情况是许多发射物类具有颜色，并且因此可以以这种方式检测到。本领域普通技术人员还将理解，发射时间段或发射寿命以在任何激发辐射已经被移除之后(例如，在激发部件已经发射电磁辐射脉冲之后)发射物类发射电磁辐射的速率为特征。
在一些实施方式中，瞬态荧光信号由具有小于或等于10纳秒(例如，小于或等于10ns、小于或等于5ns、小于或等于2ns，小于或等于1ns)的激发态寿命的发射材料产生。瞬态荧光材料表示最常见类型的发射材料，并且显示瞬态荧光的染料分子广泛可用。尽管这些材料的激发态具有可测量的寿命，但是时间足够短使得基于寿命的信号分辨率不容易用智能电话的廉价硬件执行。为了用智能电话收集瞬态荧光，材料将通常被光源同时激发，而图像由数码相机或智能电话中常见的标准光学检测器(例如CMOS成像芯片)收集。在一些实施方式中，当移除激发时，在利用这些设备的时间门控检测可以捕获大量发射光之前，材料将在几纳秒内弛豫并且后照明信号将消失。因此，为了用数码相机的智能电话准确地记录瞬态荧光信号，激发可以在测量的持续时间期间持续。这种效果通常会产生恒定(稳态)发射，只要激发源是稳定的并且发射分子在测量的时标内不会光学地/化学地降解(不可逆地漂白)。
在本发明的上下文中，来自具有小于或等于10纳秒持续时间的寿命的源的发射信号的测量结果在同时激发发射材料的同时被检测到并且被称为稳态测量。
显示长于10纳秒且高达50微秒的激发态寿命的示例性荧光材料在本发明的上下文中被称为延迟荧光信号。与瞬态荧光类似，发射的主要成分通常来自单线态(电子自旋配对)激发态的弛豫，并且在发射过程期间通常不需要自旋相互转换。通常缺乏来自元素周期表中第三行或更低行的重原子的有机材料支持延迟荧光，只要存在针对延迟的机制。在一些情况下，延迟机制可能是激发材料中发生的平衡过程的结果。一种机制被称为热激活延迟荧光(TADF)。下面更详细地描述TADF材料。在该过程中，不希望受理论束缚，材料将具有单线态(自旋反平行排列)和三线态(自旋平行排列)激发电子态，它们在能量上足够接近以致它们在环境条件下处于热平衡。在绝大多数材料中，三线态的能量可能较低，并且因此在大多数情况下材料的激发态驻留于三线态。在缺乏重原子的材料中，通常没有足够的自旋轨道耦合来利于来自三线态的有效直接发射，并且因此三线态是长寿的低发射(暗)态。然而，并且不希望受理论束缚，在TADF材料中通常存在平衡，其中激发态可以转换回到单线态，然后通过发射光子快速弛豫到基态。在三线态中花费的时间产生延迟并且因此产生具有大于10纳秒高达50微秒的激发态寿命的延迟荧光。创建延迟荧光的其他方法也是可以的，包括例如其中通过电子转移或诸如扭曲的电荷分离激发态的替选构象变化产生电荷分离态的过程。在一些实施方式中，电荷的重组可以在产生延迟荧光的延迟之后创建单线态。延迟荧光的时标的上限不是确切的数字，但是在实践中经常存在竞争的非发射热弛豫过程。这些过程在环境条件下使激发态减少，并且从而导致在较长时标内产生相对非常弱的信号，因为只有一小部分激发态将存活竞争弛豫过程的该时间长度。可以通过降低温度或将发射物类放置在刚性基质中来减弱竞争的弛豫方法。
在一些实施方式中，如本文中描述的延迟荧光可以被智能电话、数码相机或等效的图像捕获设备读取(检测)，只要用于图像捕获的检测器可以在该时间段内以足够的发射强度收集数据以允许检测。例如，在该过程中，用于创建其中寿命大于10纳秒的激发态的光输入(激发)与使用脉冲闪光、快速闪光或激发源的频率调制的图像捕获硬件时间同步。重要的是要注意，图像捕获与激发之间的时间同步在本发明的上下文中不一定是绝对的，而是可以是相对的。换言之，在一些情况下，可能不需要精确的脉冲绝对定时或调制激发的频率的相位以及图像捕获设备的图像捕获的速率。例如，脉冲或调制光源的频率不需要与图像捕获设备相称。在一些情况下，信号可能会受到图像捕获的时间段和激发的时间段二者的影响。在一些实施方式中，可以计算地推断相对时间和/或频率。有利地，这样的特征否定了对这些事件的绝对定时的精度的需要。可以应用涉及这些过程的混合的复杂激发配置。在本发明的上下文中，输入激发光的时间同步通常是指根据时间变化的光强度。在一些实施方式中，检测系统能够并且被配置成检测这些非稳态过程以提取与时域有关的信息。在一些情况下，这些方法可以允许对发射的光进行时间定相(延迟)捕获，使得可以选择性地检测延迟发射并且可以消除背景信号。在一些实施方式中，在关闭激发光之后检测发射的光，并且当从环境(杂散光)屏蔽时，延迟信号在基本上或完全黑暗的背景上被捕获。可替选地，激发光的时间变化可以用于在包含杂散光和散射光的复杂背景中选择来自感兴趣的发射状态的信号。
许多合适的材料具有高发射性激发三线态，在本发明的上下文中，其显示出激发态寿命为10纳秒至50微秒(例如，10ns至20ns、10ns至50ns、10ns至100ns、10ns至500ns、10ns至1μs、10ns至5μs、10ns至10μs、10ns至50μs、10ns至100μs、10ns至500μs、10ns至1ms、10ns至5ms、10ns至10ms、10ns至50ms、10ns至100ms、10ns至500ms、10ns至1s、10ns至5s、10ns至10s、50ns至100ns、50ns至500ns、50ns至1μs、50ns至5μs、50ns至10μs、50ns至50μs)的瞬态磷光。在本上下文中，材料包含与激发态相互作用的重原子。如本文所述的重原子效应通常是指这些元素提供足以允许激发态在发射过程期间经历容易的自旋相互转换的自旋轨道耦合的能力。在该方法中，三线态激发态通过光子的发射直接弛豫到单线态基态。由光吸收构成的初始激发态通常在本质上会是单线态，因为不希望受理论束缚，单线态到单线态的电子跃迁在光的吸收方面更加有效。在一些实施方式中，一旦创建材料的第一激发单线态，重原子效应就会产生快速的系间窜越并创建较低能量的三线态。不希望受理论束缚，对于三线态直接发光，电子自旋中之一可能在发射弛豫期间翻转到单线态基态，并且重原子提供的自旋轨道耦合可以使该过程高效。重原子通常被定义为核芯结构大于氖的元素。例如，在一些情况下，磷、硫和氯都可以产生一定程度的重原子效应。然而，核芯比氩大的较重元素通常可以产生较大的重原子效应。在一些情况下，也可以通过将另外的重原子附接至分子来增强重原子效应。例如，将卤素诸如Cl、Br或I附接至芳族分子以及添加更多的卤素来增强自旋相互转换过程可以产生这种效应。许多含过渡金属的材料显示出瞬态磷光，并且存在包含金属-碳键的材料(有机金属)以及包含金属-氮键、金属-硫键、金属-磷键或金属-氧键的材料(金属有机物)的许多示例，所述键将材料与电子离域的有机分子亚基连接在一起并且适用于与本文所述的实施方式一起使用。重原子也不需要与材料共价结合，并且重原子的电子云与发射材料之间的物理接触也可以产生瞬态磷光。与延迟荧光类似，发射信号可以通过智能电话、数码相机或等效的图像捕获装置在与时间序列(sequenomptced)激发配对时读取。
与本公开内容相关的另一类分子是显示瞬态磷光的分子。为了具有将三线态激发态转换为单线态基态的足够辐射速率，这通常需要自旋相互转换过程，大多数材料需要通过与重元素电子耦合而提供的自旋轨道耦合组件。可以在带有重原子的有机化合物中获得有效的瞬态磷光。一种这样的示例性材料为以下示出的赤藓红B，其具有附接至促进磷光的发色团的四个碘原子。有利地，这种材料特别有吸引力，因为其被用作食品染料并且被认为是无毒的。然而，本文所述的实施方式并不旨在如此限制，并且其他材料也是可能的。赤藓红B通常显示出两种不同的形式，并且在其去质子化阴离子状态下是发射性的并且可被与智能电话相关联的光源激发。在质子化到其中性状态时，最有利的异构体是缺乏扩展共轭且为非发射性的异构体。存在显示出类似行为的其他相关卤代染料，例如赤藓红B的溴化物衍生物(称为曙红)。此外，玫瑰红(4,5,6,7-四氯-2',4',5',7'-四碘荧光素)具有密切相关的结构，其中向侧苯基添加了四个氯原子。这些系统的酸碱反应性可以用于在发射性智能电话可激发材料与不能被智能电话激发的非发射性材料之间切换。该特性可以例如在检测分子特征、热历史、电离辐射、物理变化、机械应力、断裂、氧、湿气和/或UV辐射的应用中使用。
尽管重碘原子与赤藓红B中的发色团共价结合，但非共价相互作用也可以提供显著的磷光。例如，在一些实施方式中，可以被智能电话的光源激发的另一种受关注的发色团和有机碘化物材料的物理混合物可以显示出磷光。这些相互作用可以通过范德华型相互作用或较强的相互作用(例如，使用通常被称为卤素键合的相互作用)发生。在后一种方案中，不希望受理论束缚，卤化物(通常为碘)通常表现为路易斯酸并与所选发色团的路易斯碱性基团形成弱络合物。可以在固体和薄膜中促进非共价结合，从而产生较高的磷光强度，这又可以通过与其周围环境或不同刺激的相互作用来调节。
在一些实施方式中，将卤化物例如溴和碘并入有机发色团中可以是创建不同有机磷光体的有利方法。当寿命非常长时，使材料位于刚性基质中可以是有利的，例如，在一些情况下，刚性基质可以可选地为发射材料的微晶。可替选地，可以将这样的材料嵌入其他分子聚合物或无机主体中。可以被智能电话的光源激发的含卤素磷光体的示例在以下示出。应当注意，硫基团也可以产生重原子效应，从而促进磷光。
碳点是可以适用于与本文所述的实施方式一起使用的另一类发射材料。这些材料是复杂的，并且其化学结构不均匀，因此不能精确地知晓。在一些情况下，它们是由不同类型的热解产生的，并且通常包含氮和氧杂原子。其组成可以通过起始材料以及热解或燃烧法来确定。碳纳米点可以例如通过以下来产生：碳材料的激光烧蚀、碳材料的电解、高温下加热有机材料、纳米复合材料或有机材料与其他材料(包括硅酸盐)的热解、有机材料的水热处理/溶剂热处理以及有机材料的微波加热。在一些情况下，碳点通常在高温下产生的事实通常可以赋予这些材料高的热稳定性。因此，碳点通常适用于相对高温的制造过程或适用于会遇到高温的材料，例如发动机油。在一些情况下，这样的材料显示出通常被认为是激发态寿命超过10纳秒的单线态发射(荧光)。这些较长的单线态发射通常被称为延迟荧光。材料内的不同对称电子态可以产生足够自旋轨道耦合以实现瞬态磷光。在其他情况下，寿命可以超过通常与瞬态磷光相关联的寿命。在这些系统中，自旋轨道耦合一般不强，并且三线态的辐射弛豫慢。然而，不希望受理论束缚，由于其刚性特性，其他非辐射过程减弱，从而在延迟磷光时间范围内观察到显著的发射。可替选地，由于紧密间隔的单线态与三线态之间的热平衡，这样的材料可能经历TADF型过程。碳点中的能级通常具有相当大的分散性，并且一些变体可以被智能电话的光源有效激发，以创建稳态光子发射事件以及非稳态光子发射事件。
一般类别的瞬态磷光材料包括例如具有被称为邻位金属化环结构的有机金属化合物。这样的材料通常包含涉及有机配体并且具有至少一个碳-金属键的环状环结构。在一些情况下，这样的组合可以产生有利的电子态和来自过渡金属的强重原子效应。存在许多可以容易地被智能电话的光源激发的材料。本文描述了基于Os、Ir和Pt的非限制性示例。这样的化合物可以可选地被取代以产生期望的特性和相容性。类似的配体可以与这些金属和其他金属一起用来创建其他瞬态磷光化合物。在一些情况下，选择邻位金属化化合物以在环境条件下稳定。例如，较重过渡金属元素和后过渡金属元素如Pb和Bi可以提供稳定的碳-金属键。
Figure BDA0003653724750000611
还存在可以被设计成具有能够被智能电话的光源激发的吸光度的其他类别的有机金属发射体。其中C-M键强的碳化合物是非限制性示例。例如，包含“M-CC-Ar”键的稳定Au和Pt化合物通常非常稳定，并且许多是发射性的。通过选择合适的炔基和Ar基团，可以产生可被智能电话的光源激发的不同材料。
其中金属通过非碳基基团与有机配体结合的金属有机化合物也可以显示出有效的瞬态磷光。合适的非限制性示例基于Ru和Os，并且以下描述的化合物是可以被智能电话光源激发以创建非稳态光子发射的瞬态磷光化合物的非限制性示例。存在包含过渡金属的氮结合配体的化合物的许多其他可能的变体，所述变体显示出瞬态磷光，并且可被智能电话(或其他消费电子设备)的光源激发。在一些实施方式中，所示化合物的带电性质允许静电组装过程和/或允许使用能够实现特定应用的功能性抗衡离子。
Figure BDA0003653724750000621
金属卟啉是显示出瞬态磷光并且可以被智能电话的光源激发以创建非稳态光子发射事件的另一类合适的金属有机材料。卟啉具有丰富的配位化学，并且可以与许多不同的过渡金属络合。卟啉可以被设计成阴离子，并且这些化合物可以产生静电组装。例如，Pd卟啉和Pt卟啉对氧猝灭显示出高灵敏度，从而能够生产发射传感器。
Figure BDA0003653724750000622
其他卟啉也是可能的，并且可以利用智能电话(或其他消费电子设备)的光源进行激发。基础结构可以在所有环碳中心处被多种官能团取代。例如，在一些实施方式中，吡咯环可以被卤代和氧化。氧化可以产生具有酮的系统，例如以下示出的非限制性示例，其可以显示出瞬态磷光并且通常能够创建非稳态光子发射事件。尽管本文描述了Pt卟啉化合物和Pd卟啉化合物，但许多其他金属以及在一些情况下甚至是不含金属的卟啉及其衍生物可以用作智能电话可激发的发射元素。与所有其他发色团一样，在一些实施方式中，这些材料可以用于产生稳态光子发射事件。
Figure BDA0003653724750000631
其他合适类别的瞬态磷光金属有机化合物和金属可以通过氮以外的基团与有机配体结合。例如，在一些情况下，它们可以通过氧、磷化氢或硫结合。基于本说明书的教导，本领域技术人员将理解，金属与有机配体之间的许多可能的结合方式可以用于产生具有足够耦合的电子跃迁以实现有效磷光。在一些实施方式中，亲碳金属也可以与有机发色团的π-系统直接结合并利于磷光。例如，银离子可以用作亲碳阳离子并创建磷光合成物。
适于与本文中描述的实施方式一起使用的另一合适类型的发射材料显示在本发明的上下文中通常称为的延迟磷光，其被定义为具有超过50微秒(例如，至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或至少10s)的激发态寿命的发射材料。在这种情况下，并且对于在本发明的上下文中讨论的所有发射材料，陈述的激发态寿命的范围不是排他性的。例如，将存在跨越针对瞬态磷光和延迟磷光定义的激发态寿命的材料。为了实现如此长的寿命，延迟磷光材料的激发态一定不能具有引起快速非辐射弛豫的其他过程。对于许多发射材料，非辐射过程的速率将在发射大部分光子之前耗尽激发态。因此，在一些延迟磷光材料中，发射位点嵌入在非常刚性的环境例如固态无机基质中，其中许多无机磷光体显示延迟磷光。显示延迟磷光的其他构造包括基于重元素(例如来自镧系和锕系的元素)的发射位点，所述重元素具有作为其前沿轨道(frontier orbital)的f轨道。在这些材料中，参与发射的电子云(由它们的轨道定义)收缩并且电子保持足够靠近核以致它们不会与配位配体的电子强烈地相互作用。该特征倾向于将激发态与有助于激发态的非辐射弛豫的周围环境动力和振动隔离。然而，这些材料并非完全地不受其环境影响并且必须小心设计在生物诊断测试的背景下产生明亮发射的发射物类。例如，在许多情况下，水(H2O)与金属离子的配位可以引起快速弛豫。在一些实施方式中，在这些合成物中用H2O替代D2O(重水)导致非辐射速率的降低以及延迟磷光强度的增加。显示延迟磷光的典型元素包括但不限于铕、铽、钆和铒。与延迟荧光和瞬态磷光类似，延迟磷光当与材料的时间同步激发配对以创建发射状态时可以被智能电话、数码相机或等效的图像捕获设备选择性地检测到。
在一些实施方式中，可以用于这些方法的光信号是化学发光的光信号。在该过程中，化学反应通常通过添加试剂或反应途径的原位激活以产生激发态来触发。在这种情况下，定时是由释放试剂或激活化学发光的途径的触发引起的。触发可以是生物测定的一部分或在测定结束时执行。触发可以通过物理、光化学或电脉冲来执行。在一些实施方式中，在这种情况下不需要光激发，并且在化学发光的触发之后产生的信号将由智能电话、数码相机或等效图像捕获设备在稳态模式下收集。
上文和本文中描述的不同光信号可以以多种组合使用以增强生物诊断测定的灵敏度和保真度，生物诊断测定包括侧流测定、竖向流测定和LAMP测定。有利地，本文中描述的方法和信号用于使小移动(抖动)的影响最小化以及/或者减少例如由非特定信号和杂散光引起的光噪声。在一些实施方式中，组合图像的能力可能需要图像对齐的精度，这可以由光学(基准)标记、参考信号、图像分析、关于测定的信息和计算方法提供。从在替选照明下收集的或在不同时域收集的不同光学元件收集的图像的组合用于确定和减轻光噪声。
在一些实施方式中，基于颜色的(比色)信号是通过减色或光的选择性反射创建的，并且可以在环境条件下或在附加照明的情况下收集。不希望受理论束缚，如果例如入射光保持恒定，则该稳态信号是时间不变的。在一些实施方式中，不使用入射光与检测到的信号之间的时间序列。在一些情况下，作为在测定期间有色材料的定位或反应的结果，颜色变化将伴随生物诊断。比色信号可以与所有例如由智能电话、数码相机或其他图像捕获设备或部件收集的发光信号结合使用。在一些实施方式中，图像可以替选地对关于测定的信息进行编码，关于测定的信息包括关于测定的性质、应当用于最佳地读取测定的方法以及/或者期望感兴趣的信号所在的设备上的物理位置的指示。例如，图像可以包括基准标记。在一些实施方式中，还可以收集图像，其提供用于校准的关键信息并且可以例如包括来自在测定中不变的参考信号的强度和/或寿命数据。在一些实施方式中，可以使用测定信号相对于这些参考信号的相对强度或寿命来说明会限制测定的准确性的其他差异。例如，一个测定中使用的光源可以比另一测定的光源亮。在一些情况下，内部参考可以用于说明这样的变化并且提供较高的信号精度和定量。参考可以在测量与检测感兴趣的信号相关联的信号的测量结果之前或之后单独地读取，或者替选地可以从同一图像同时收集。在一些这样的实施方式中，通过具有不同的发射波长、图像(测定)中的不同位置和/或不同的激发态寿命将参考信号与和检测事件相关联的信号分离。
在一些实施方式中，收集和组合来自多个图像和空间、波长和时域的信息有利地允许从背景噪声中辨别信号以及对信号进行量化的更大能力。例如，生物诊断测定可以在具有杂散光的环境中实施。在一些这样的情况下，这些方法从背景中区分信号的能力将有利地允许应用计算方法，其增加测定的灵敏度和保真度。在一些情况下，响应于(外部)照明收集比色信号。在一些实施方式中，这样的照明可以由正在读取测定的同一智能电话的闪光灯产生。在其他情况下，照明由另外的光源提供。在一些情况下，可以使用光源的方向来提供信号，光源的方向可以使测定的光学属性的差异或反射/散射最小化或利用测定的光学属性的差异或反射/散射以增强信号。在一些情况下，读取的信号可能会随着入射光和/或检测到的光的偏振而变化。在一些实施方式中，可以收集来自颜色及其色度的信息，所述信息可以以不同的方式测量，包括例如图上的位置、用智能电话收集的不同颜色像素的相对强度、或者根据波长的强度。
在一些实施方式中，比色信号可以与一个或更多个不同的发光信号结合使用。例如，当与瞬态荧光组合时，可以在稳态模式下获取两个信号。在一些实施方式中，可以在白光照明下收集比色信号，并且可以通过在其中激发发光材料的不同光刺激下收集该信号来区分瞬态荧光。这种类型的过程可以用于提供补充信息。例如，在一些情况下，可以通过应用特定波长的光源来选择性地激发瞬态荧光材料。
在一些实施方式中(例如，为了创建高对比度的荧光信号)，用于激发瞬态荧光材料的光被选择成使得其不被智能电话、数码相机或其他检测器检测到。在一些情况下，如果在黑暗背景上检测到荧光信号，则可能会有检测优势。例如，在一些情况下，可以使用可以通过添加的滤波器、吸收性支持件或通过检测系统中的光学元件(透镜)的固有吸收而从检测设备排除的光来执行激发。在一些实施方式中，实现该特征的一种示例性方式是使用较高能量的紫外(UV)光来激发荧光材料。在一些情况下，诊断测定可以在环境光或者在白光照明下使用比色信号读取，然后与瞬态荧光信号结合。有利地，比色信号不必是生物分子检测事件的直接结果，而是可以(另外或可替选地)提供关于其中预期荧光信号的位置的信息以及/或者提供可以用于识别要分析的区域的基准标记。可以借助于或不借助于照明收集这样的图像以及/或者以快速演替的方式激发瞬态荧光材料并收集信号。在一些实施方式中，组合信号可以用于确保所有信号的准确配准(减轻任何抖动并提供校准)以及补偿其他光噪声，从而创建改善的信号。在一些情况下，将使用盒或其他设备进行测量以防止来自周围环境的杂散光入射在测定上。在一些情况下，比色图像和荧光图像二者将在照明下收集，其中前者使用白光而后者使用将激发瞬态荧光材料的光，但是会从包括智能电话、数码相机或其他光学检测系统的检测设备中过滤掉。在一些情况下，也可以通过用白光源激发来产生瞬态荧光信号，并且位于检测器之前的光学滤波器可以用于滤除白光背景。瞬态荧光信号也不需要与生物事件直接相关，但是也可以用于提供基准空间或校准信息。在一些实施方式中，比色信号可以与化学发光信号结合使用。在这样的实施方式中，化学发光信号可能不需要照明，并且可以有利地在排除杂散光的背景中检测。
在一些实施方式中，比色信号、瞬态荧光信号或化学发光信号也可以与延迟荧光、瞬态磷光或延迟磷光结合使用。例如，可以结合智能电话相机、数码相机或其他检测系统使用时间同步光激发来选择性地检测延迟荧光信号、瞬态磷光信号或延迟磷光信号。在一些情况下，在这些设备中检测光利用允许光的时间门控检测的快门机制，如下面更详细描述的。根据发射物类的寿命，智能电话或等效设备上的参数可以选择成使得单个图像可以包含关于发射物类的寿命的信息。以这种方式，例如，信号可以在整个图像捕获中演变。对于延迟磷光，能够捕获整个图像的智能电话或数码相机也可以与在激发与图像收集之间的简单延迟一起使用。在一些情况下，可以通过使用这些设备常用的视频(帧)捕获选项来捕获图像。在一些实施方式中，这些图像与其他图像组合以提供关于测定的信息、基准空间信息、校准或互补信号以产生稳健的测定。
在获得图像的许多情况下(一个示例是用手机拍照)，单个图像不是简单地在一个时刻获得的，而是单个图像的各部分是在不同时间拍摄的(尽管在非常短的时间跨度内)以构造单个图像。例如，图像的一个部分(例如，顶部)是在与图像的另一部分(例如，底部)略微不同的时间获得的。对于手机相机，“快门”(例如，电子快门)可能会根据图像中的位置在不同时间阻止图像的部分形成，使得整个图像不会过度曝光，并且在任何特定时间，正在记录某些部分而不是整个图像，但是随着时间的推移(非常短)构造了整个图像。通过了解何时获得图像的特定部分，人们可以识别关于该图像的对象在这两个(或更多个)不同的时间和/或图像形成的整个时间段(或该时间段的一部分)内发生了什么的信息。例如，如果发射物类的特征(化学物类或生物物类、发射标记等)在图像形成的时标上变化，则形成的单个图像可以用于确定关于该变化的某些事情。在一些实施方式中，整个图像(或各图像)包括与感兴趣的信号不相关的相当数量的数据，并且该分析可能取决于选择数目的像素。在一些这样的实施方式中，选择特征或数目的像素可以构成根据测量结果的图像和/或信息。在一些实施方式中，像素被组合以产生表示信号的空间分布的数据。例如，图像可以显示相对于水平方向的竖直信号线。在这种情况下，竖直和水平是相对方向并且通常不是绝对的。在一些实施方式中，信号的分析可以包括沿着竖直方向的像素的强度的总和。在一些实施方式中，在水平维度上的这些总和强度的绘图提供了分析线相对于背景的总强度的方法。在一些情况下，与校准信号合作的这样的分析可以用于产生测定中的定量测量。
从贯穿该公开内容的描述中将明显的，本发明包括上面描述的许多变体，不限于任何特定类型的图像、图像的数目、用于获得图像的设备的类型等。
在一些实施方案中，物品(例如诊断测定物)与包括发射物类的发射材料相关联。在某些情况下，发射物类具有如上文和本文中描述的发射寿命。本领域普通技术人员将理解，可以例如基于图像传感器的时间分辨率来选择合适的发射时间线。对于一些图像传感器，合适的寿命可以是毫秒级，而对于其他图像传感器，合适的寿命可以是微秒级。具有更快时间响应的图像传感器通常允许使用具有较短寿命的发射物类来获得基于寿命的图像。在某些情况下，可以通过获得包括与发射物类相关的时间相关信息的图像(或一系列图像)来确定发射物类的特性(例如，身份、真实性、年龄、质量、纯度、存在)。在某些情况下，例如，可以从图像(或一系列图像)中确定发射物类的发射寿命。由于发射物类的发射寿命可能会被许多因素修改，这些因素包括但不限于结合或接近其他分子(例如水、氧气、二氧化碳、一氧化碳)、温度、pH和辐射暴露，发射寿命的测量长度(例如，观察到的发射寿命、发射时间段)可以提供关于相关联的物品的特性的信息。在某些情况下，包括一个或更多个发射物类的发射材料可以用于识别和/或认证相关联的物品。
根据一些实施方案，物品(例如，诊断测定物)与包括发射物类的发射材料相关联。在一些实施方案中，发射物类是化学和/或生物物类。在某些情况下，激发部件发射非稳态脉冲和/或调制电磁辐射，其至少一部分被发射物类吸收。在某些情况下，脉冲和/或调制激发分量可以具有偏振，或者一个或更多个波长带。在某些情况下，多个激发分量可以按顺序使用和/或在其施加到物品的时间上可以交叠。在某些情况下，吸收的电磁辐射将发射物类的一个或更多个电子激发到更高的能量状态。一个或更多个激发态通常是亚稳态的，并且在某些情况下可以通过电磁辐射的发射、热消散(例如，通过振动能量转移)和/或化学反应弛豫到更低的能量状态。在某些情况下，一个或更多个激发态还可以将能量转移至相邻物类，这些物类可以是具有不同发射波长、偏振和/或寿命的发射物类。当激发态通过发射电磁辐射而弛豫时，其可能会在一段时间(也称为“发射时间段”或“发射寿命”)内产生可检测的发射。在某些情况下，图像传感器可以检测可检测的发射的至少一部分。在某些情况下，电子硬件部件(例如，电路系统、一个或更多个处理器)可以随后生成包括对应于发射时间段的第一部分的第一部分和对应于发射时间段的第二部分的第二部分的图像(或一系列图像)。
在某些情况下，电子硬件部件可以通过以许多不同的寿命捕获来自不同发射部分的电磁辐射(例如，可见光或其他光)来生成图像。捕获图像的顺序和时间段可以是可变的并且可以通过电子硬件的编程或修改来控制。以这种方式，图像(或一系列图像)可以用于获得关于发射物类和/或物品的特性的时间相关信息。通过在与激发分量相关的不同时间段收集图像的不同部分，可以产生唯一的图像。这些图像可以用于传达有关物品的信息并且用作认证码。作为一个非限制性实例，图像(或一系列图像)可以用于确定发射物类的发射寿命。在某些情况下，可以通过结合和/或接近其他分子(例如水、氧气、二氧化碳、一氧化碳)、温度、物理变化、pH、辐射暴露和/或其他环境因素来修改发射物类的发射寿命。因此，在某些情况下，特定的发射寿命值可以提供关于相关联的物品的特性的信息(例如，标签的存在或不存在、环境的特性、关于先前化学、物理或其他暴露的信息)。作为另一非限制性实例，图像的第一部分的属性与图像的第二部分的属性之间的差异可以提供关于物品的特性的信息(例如，标签的存在或不存在、环境的特性，关于先前化学、物理或其他暴露的信息)。
在一些实施方案中，选择发射物类使得如果存在目标分析物，则存在发射物类(或产生发射)。
在一些实施方案中，使用了快门机制，快门机制可以使用在许多智能电话和数码相机中使用的所谓的卷帘快门来提供时间分辨率。卷帘快门通常是电子机制并且与成像芯片的电子读取有关。与旧相机中使用的经典快门类似，读取芯片的速率可能会不同。在智能电话或数码相机中，芯片通过以快速连续的方式顺序地读取光电检测元件的行或列来检测投射到其上的光。该读取的时间延迟允许设备以可以将信息提取为发射物类的寿命的函数的方式运行。该信息可以通过读取不同的行或列从单个图像中提取，或者可以从在不同类型的激发和卷帘快门读取条件的情况下收集的许多图像的叠加中提取。例如，其中强度可以随时间变化的激发可以与卷帘快门结合使用以获取寿命数据。在这种情况下，调制激发的速率可以在大范围内变化，并且理想情况下将会在时间上接近与不同发射物类的激发态寿命类似的循环周期。在一些实施方案中，通过改变图像收集(卷帘快门)速率和激发条件的速率，可以选择性地检测不同的发射物类并且使背景信号最小化。同样值得注意的是，该方法允许在生物测定内选择性地检测具有不同激发态寿命的多个不同物类。该特征可以与发射物类的色度(波长)以及使用光的偏振来降低光学噪声的方法组合。在一些实施方案中，读取器是使用卷帘快门的常规智能电话。智能电话的关键方面是激发与卷帘快门的速度之间的时序。激发可以被脉冲触发，并且在单个脉冲之后收集整个图像。替选地，可以在单个图像的收集期间多次脉冲触发激发。另外，可以使用卷帘快门机制贯穿图像的收集以一个或更多个变化频率连续地调制激发。还可以确定具有不同激发频率和卷帘快门速度的组合的一系列图像。在某些情况下，读取器最初将在许多不同的激发条件和卷帘快门条件下收集数据。计算方法可以用于确定这些试验激发和卷帘快门条件的哪种组合产生了更好的信号。在最佳条件下可以提取该信号或者读取器可以进行另外的测量。通过实例的方式示出了该构思，如果单次分析(或试验测量)需要10毫秒，则可以在一秒内进行100次单独的测量。以这些方式，智能电话、数码相机或检测设备(读取器)可以有利地用于在复杂背景中选择性地检测具有特定寿命的信号。例如，在某些条件下，设备可以用于检测延迟磷光以大大排除延迟荧光、瞬态磷光和比色信号。替选地，在其他条件下，设备可以用于相比于延迟磷光和比色信号优先地检测延迟荧光和瞬态磷光。然而，明显的是这些选择性检测事件虽然本身有用，但是在与包含另外信息的其他图像结合使用时有利地大大增强。例如，可以使用本文中描述的图像分析技术中的任何图像分析技术的成对组合。可以融合为了检测信号中的任何一个而收集的多个图像。在某些情况下，该过程可以被视为信号平均，其通常以等于求平均的多个信号的平方根的速率来增加信噪比。
基于本说明书的教导，本领域的普通技术人员还将认识到，电子全局快门在一些实施方案中可以用于产生时间相关的发射数据(非稳态光子发射数据)。在一些这样的实施方案中，循环时间(每个图像被曝光和读取的时间)足够快以捕获非稳态发射的差异。根据本文中描述的一些实施方案，利用以全局快门操作的光子检测设备来选择发射物类的适当激发态寿命对产生非稳态光子发射信号可能是有用的。在一些实施方案中，基于全局快门的设备可以通过单独读取的多个图像实现非稳态光子发射检测的时间分辨率。在一些实施方案中，关闭脉冲激发与在全局快门条件下收集图像之间的适当延迟用于创建时间信息。在一些实施方案中，仅使用单个延迟。在一些实施方案中，以一个或更多个不同的延迟收集多个图像。在一些实施方案中，电子全局快门也可以用于检测由调制激发产生的非稳态发射。在一些这样的实施方案中，全局快门设备将在相对于调制发射的不同时间点检测发射。延迟发射可以例如由于其与激发波形的相位差异或与瞬态荧光、反射和/或散射的波长差异而被检测到。
光学信号也可以被添加到提供可以使用智能电话的数码相机读取的另外的信息的生物诊断测定。例如，可以添加温度敏感的发射材料以指示执行测定的温度和/或指示测定没有暴露于不利的热条件或冷条件。该信息可以提供有关测定的预期准确度的关键信息。在某些情况下，跟踪或验证测定的真实性以防止欺诈或滥用可能有用。在这种情况下，可以包括对用于认证的复杂信息进行编码的光学代码。在某些情况下，可以包括用于方便校准或测定的基准配准的内部控制。例如，已知性能的发射材料可以作为结果校准的内部参考并入测定中。
为了增加生物测定结果说明的吞吐量，可以同时对多个测定进行成像和分析。例如，同时对四个LFA进行成像和分析可以使吞吐量变为四倍，从而导致显著的时间、劳动力、设备和成本节约；特别是在时间敏感和/或资源有限的环境中。
本文中描述的各种图像的融合可以有利地在生物诊断测定中提供改善的灵敏度和保真度。在某些情况下，可以以快速连续的方式收集该数据，例如，以使测量过程期间发生的物理移动或照明条件的影响最小化。与一些常规技术相比，由来自不同光学元件或相同光学元件的多次测量的信号的融合得到的复合数据提供改善的信噪比。在某些情况下，智能电话或数码相机被配置成无需任何另外的光源或光学滤光片就可读取测定。在一些实施方案中，使用环境光和/或利用智能电话或数码相机的闪光灯(板载白光LED)进行照明来收集图像。通常设计成提供白光的闪光灯可以用于激发具有白光可激发发色团和一种或更多种先前提到的类别的材料的发射材料。闪光灯的激发可以在稳态下执行，其中图像是在连续照明的条件下拍摄的，其中该方法优选地用于从生物诊断测定中收集比色和瞬态荧光信号。通过及时地对闪光强度进行脉冲处理或调制闪光强度并且应用智能电话、数码相机或其他光学成像设备的卷帘快门或视频捕获功能，可以检测到延迟荧光、瞬态磷光或延迟磷光。
例如，在某些情况下，可以有利地利用诸如发光二极管(LED)的外部光源来激发发射物类。该光源可以用于稳态模式或以脉冲/调制模式创建时间序列检测。可以选择LED以产生比从智能电话或数码相机的闪光灯输出的光能量更高的紫外光。由于光学元件对该波长的光缺乏透明性，因此紫外光可以固有地从检测排除。用于激发瞬态荧光的激发光可以通过滤光片的使用从入射在检测器上移除。可以的是，多个LED可以用于选择性地激发不同的发射体，并且这些光源可以以稳态、脉冲或调制方式独立地操作。
在一些实施方案中，除了滤光片之外，偏光片可以用于产生特定信号。偏光片可以与激发结合使用以提供偏振的激发，并且可以在测定与检测器之间放置另外的偏光片以用于选择性地检测不同的偏光片。可以使用激发和检测元件二者上的偏光片的组合使用，并且偏光片的相对布置可以用于创建改善的信号对比度并且消除杂散光(光学噪声)。因此，偏光片可以用于创建增强的信噪比，并且因此创建改善的生物诊断测定的灵敏度。偏光片也可以用于在环境光下执行的测定中消除杂散光并且允许改善的性能。发射物类的去偏振程度也可以在生物诊断测定中使用。在这种情况下，应用了偏振的激发，并且发射光具有相同偏振的程度提供了相关信息。去偏振可以作为发射材料在发射之前的运动的结果或作为多个发射物类之间的能量转移的结果而发生。去偏振的程度也可以与发射材料的寿命有关。
该发明中使用的发射材料的激发态寿命可以作为其环境的函数而变化。卷帘快门方法当与不同的时间同步光学激发配对时可以用于显示有关发射材料的绝对或相对激发态寿命的信息。鉴于激发态寿命是材料的局部环境的函数，该值可能会由于邻近的生物分子识别过程而存在变化。在某些情况下，生物分子识别事件可以触发新络合物的形成。这样的事件可以产生新的发射，这些发射在作为波长的函数的强度以及寿命二者方面都是不同的。同样常见的是，与生物测定相关联的发射材料的溶剂化的变化引起寿命的变化。例如，许多发射材料具有在相对于非极性环境的极性水环境中变化的激发态寿命。
通过固件和/或软件变化，相同的硬件可以选择性地用于稳态和时间门控(非稳态)测量。
在延迟荧光、瞬态磷光和延迟磷光中，在某些情况下可能存在用于读取生物诊断测定的最佳参数。最优化在这些情况下可以涉及创建一组参数，其使信号最大化和/或使背景(例如，包括杂散光)信号最小化(抑制)。这些参数通常取决于实施读取的特定测定和条件。当部署在智能电话上时，比色信号可以用于提供指导用户以相对于测定的特定方式定向智能电话以产生期望信号的信息。在某些情况下，可能包含在测定上的标志、QR码或条形码中的该信息告知智能电话最佳相机设置，例如快门速度(曝光时间)和/或灵敏度(ISO)设置以及激发配置。在某些情况下，电话可以执行快速地探索用于快门速度/ISO的一系列值的测量以及要使用的激发的类型/连续时间。从计算方面上讲，智能电话可以用于确定产生期望信号的成像条件(例如，通过提供高清晰度/对比度、滤去失真和杂散光以及产生明亮的发射信号)。可能在该调查期间收集的数据是足够的，并且可以从许多图像中提取最佳信号。在一些实施方案中，可以将所有图像融合在一起，使得仅一部分图像用于创建测量。在通过快速调查方法指导的情况下也可能是，计算方法产生成像参数，这些参数配置智能电话以使用特定一组参数进行后续测量以创建最佳测量结果。例如，这可以用于确定测定是否远离明亮的干扰光源或者改变由检测芯片收集每个图像的时间(快门速度或曝光时间)，或者如何最好地配置激发。后者可以是脉冲光闪光或频率调制方法。在某些情况下，智能电话可能会指示用户寻找限制环境光的条件。这可以例如通过进入暗室或贮藏室或使用相机上方的暗盖和测定以消除光来实现。后者可以包括能够在阻止杂散光干扰测量的同时相对于测定定位相机的暗布、黑色塑料片或盒子。后者可以包括作为产品包装的部分提供的一次性元件。
在某些情况下，可以有利地将诊断读取器部件或设计特征的部分或全部结合到产品包装中。这些部件可以包括但不限于：用于诊断测定激发或状态指示功能(例如电源或诊断读取时间警报)的UV、蓝光或白光LED；光学滤光片、偏光片或透镜；电池；以及支承电子器件/PCB。在优选的实施方案中，用于诊断测定的产品包装可以用于阻止杂散光并且在结果获取期间通过将智能电话简单地安置在盒子的顶部上来相对于诊断测定定位智能电话的相机。在一个特别优选的实施方案中，产品包装的内部可选地包括用于激发的LED；用于激发和发射光优化的光学滤光片、透镜或偏光片；薄型的一次性电池；合并支承电子器件的PCB；校准、认证或基准标记；和诸如栏杆的物理特征以相对于成像光学器件可靠地定向诊断测定。在该优选实施方案中，产品包装的外部可选地包括印刷的产品信息；认证或防篡改的特征；对齐特征，例如不同智能电话品牌和型号的印刷轮廓；和穿孔区域，其可能会基于智能电话的品牌和型号被移除以使智能电话的摄像头能够对位于产品包装内部的诊断测定进行成像。产品包装可以是一次性的或可重复使用的。可选地，太阳能电池可以位于产品包装外部以供电并且消除电池需求。
在一些实施方案中，外壳被配置成容纳消费电子设备(例如，智能电话)。例如，外壳可以包括与消费电子设备的形状、尺寸和/或配置相对应的一个或更多个特征。在一些实施方案中，特征可以是可调节的(例如，使得不同的消费电子设备可以与外壳集成，使得可以调整消费电子设备的定位)。外壳可以容纳消费电子设备的整体，或仅消费电子设备的一部分。例如，外壳可以被适配和布置成使得其包围消费电子设备的电磁辐射源和/或图像传感器。
在一些实施方案中，外壳包括电磁辐射源。在一些实施方案中，电磁辐射源是外壳的部件。在一些实施方案中，电磁辐射源是消费电子设备的部件。在一些实施方案中，电磁辐射源与消费电子设备通信(例如，经由电路系统、电气通信、处理器等中的一个或更多个)。例如，电磁辐射源可以从消费电子设备接收信号，使得产生电磁辐射。在一些实施方案中，用户与外壳交互使得电磁辐射源产生电磁辐射。
在一些实施方案中，外壳被配置成相对于物品(例如，诊断测定物、与发射物类相关联的物品)定位消费电子设备。在一些实施方案中，定位消费电子设备包括定位消费电子设备的传感器，使得其可以检测和能够检测来自物品(或发射物类)的发射。
在一些实施方案中，一旦消费电子设备被定位，外壳的至少一部分就封闭。例如，在一些实施方案中，在容纳消费电子设备时，外壳被配置成使得阻止外壳外部的光与物品的一部分、与发射物类和/或与传感器相互作用。在一些实施方案中，防止外部光与传感器相互作用意味着传感器通常将仅接收由电磁辐射源产生和/或由发射物类发射的电磁辐射。有利地，封闭的外壳可以减少或消除背景信号和/或噪声，以及/或者防止发射物类暴露于不期望的电磁辐射。
在一些实施方案中，外壳被配置成容纳测定部件(例如，侧向流测定、竖向流测定、芯片、盒、卡、包含样品的物品)。在图14A至图14F中示出了示例性外壳及其示例性部件。在一些实施方案中，外壳被设计成使得用户可以在执行测定时与消费电子设备交互。外壳和/或测定可以与本文中描述的各种应用结合使用，这些应用包括但不限于诊断、认证、检测、识别、纯度和质量控制。
在一些实施方案中，本文所述的实施方案与集成的采样和/或分析盒结合使用。在一些实施方案中，本文所述的方法和系统可以用于对采样和/或分析盒上提供的样品进行分析。在一些实施方案中，在试剂盒中提供采样和分析所需的所有组件。例如，如图14F所示，在一些情况下，该试剂盒可以包括集成盒、样品收集组件(例如，拭子、收集储存器、小瓶)、用于消费者电子设备(例如，智能电话)的可选适配器、以及可选托盘(例如，用于样品制备)。在一些情况下，可以(例如，在试剂盒的一个或更多个组件例如托盘上)提供试剂盒的使用说明。
不同图像的组合通常允许附加信息与测定结果一起存储。这可以包括单个测定、测定类型、进行测定的位置和测定的时间。
在示例性实施方案中，可以在LFA中使用基于铕螯合物的延迟磷光体，其中独立读取器用于对这种测定进行读取。使用本文所述的方法的智能电话读取器可以被配置成对这些测定进行读取。在无法使用智能电话的相机的白光闪光灯(板上LED)对铕进行最佳激发的情况下，与智能电话结合使用具有较短波长激发频率的补充光源(UV或蓝光)。
在一些实施方案中，与专用读取器相比，现成的智能电话和蓝色LED的组合是有用的替选方案。智能电话具有相当大的计算能力，可以为附加的计算资源和/或结果报告目的而连接至云，提供空间-时间数据，以及/或者可以被配置成捕获和读取其他图像(QR码、文本、条形码)。智能电话系统也可以更广泛且更快速地部署。在电话上可以容易地下载和升级将智能电话转换成侧向流读取器的应用(app)。如果与外部LED进行配对，则这些设备可以容易地与和脉冲或频率调制的LED激发同步的智能电话配对。卷帘快门连同时间同步激发可以用于从杂散光中消除或识别干扰(noise)，所述杂散光可以通过基线校正在测量中得到补偿。在一些实施方案中，智能电话不需要依赖于蓝色LED激发并且将能够使用其板上白光闪光灯来对测定进行读取。有利地，在一些情况下，与脉冲或频率调制的LED激发同步的智能电话可能不要求数据采集和激发同步，而是可以根据所获得的数据/图像计算上推导出相对时间并因此同步。
智能电话读取器可以提供比定制硬件更广泛读取的生物诊断测定，并且在一些实施方案中，可以用于启用具有简单的交叉引用结果的包括护理点、近家测试和在家测试的部署场景。
在一些实施方案中，描述了可以用于监测产品的热降解的光学方法。在一些实施方案中，智能电话可以用于确定热降解程度，热降解程度是累积时间和温度暴露的函数。在一些实施方案中，光学方法可以用于确定峰值温度。在一些实施方案中，测量用于确定产品是否已超过推荐的热暴露。在一些情况下，这些确定可以与其他信息例如产品的认证、产品的制造日期或暴露于光结合使用。
有利地，例如与常规的时间温度指示器和/或剂量测定标签相比，本文所述的一些实施方案可以提供更高的精度以及/或者本文所述的一些实施方案容易地与信息或通过产品的光学询问进行的感测集成。例如，考虑到材料中的降解过程的性质和控制降解过程的热活化的统计性质，在温度和时间的乘积与利用常规方法将产品降解的程度之间可能不存在明确的线性关系。在本文所述的一些实施方案中，有利地，可以使用对可以表现为用于量化热暴露的“集成设备”的其他热激活过程进行监测。不希望受到理论的约束，这些过程无需是与导致产品降解的那些过程相同类型的过程，而可以是与热降解程度相关并提供对热降解程度的测量。因此，在一些实施方案中，本文所述的组件和方法提供了与产品的质量(和/或认证)相对应的时间热分布(temporal thermal profile)。
在一些实施方案中，本文所述的组件和方法使用材料的延迟发射的热激活变化来确定温度暴露，以监测产品的热降解。延迟发射(被定义为在10纳秒后从激发材料发射的光)有利地提供了可以由任何检测器系统(例如，能够对10纳秒后发射的光和在少于10纳秒中发射的光进行区分，能够检测非稳态发射)读取的高保真信号的收集。在一些实施方案中，在发射材料被激发后至少1微秒收集光，而在一些情况下去除激发光。在一些实施方案中，智能电话(和/或与智能电话相关的组件)可以用作延迟发射的检测器，并且在下面更详细地描述。在一些情况下，来自所设计的发射材料系统的延迟发射可以(并且在一些实施方案中，以多种方式)报告产品的热历史。对热暴露的响应可以包括例如光学吸收和发射波长变化、光学吸收和/或发射的新的物理图案、发射寿命的变化、强度的变化以及/或者它们的组合。在一些实施方案中，发射信号可以与其他光学码结合使用，光学码包括允许串行跟踪、认证、记录到期日期、确定总的光暴露等的方法。
在一些实施方案中，组合物包括被配置成与物品相关联的发射物类。在一些实施方案中，发射物类的激发产生可检测信号(例如，具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射)。如本文所述，在一些实施方案中，可检测信号对应于物品的时间热历史。
在一些实施方案中，标签包括一个或更多个发射物类。在一些实施方案中，标签与物品相关联。例如，本文所述的标签可用于确定物品的时间热历史。在一些实施方案中，标签包括可选地具有与发射物类的第一时间热历史相对应的持续时间大于或等于10纳秒的一个或更多个第一可检测延迟发射的发射物类。在一些实施方案中，标签包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个、八个或更多个、十个或更多个、二十个或更多个、或者五十个或更多个发射物类(例如，每个发射物类与时间热历史相对应)。
在一些实施方案中，如果在激发第一发射物类时存在可检测延迟发射，则可检测延迟发射对应于对正在暴露于时间热历史的发射物类的识别。
在一些实施方案中，如本文所述，标签被配置成被主动地添加至物品，使得标签提供物品的时间热分布。
在一些实施方案中，激发组件被配置成使用电磁辐射激发发射物类，使得如果单个或多个发射物类或者其前体暴露于时间热历史，则产生大于或等于10纳秒的可检测延迟发射(例如，非稳态发射)。在一些实施方案中，检测器被配置成对可检测延迟(例如，非稳态)发射的至少一部分进行检测。在一些情况下，检测器可以与激发组件相关联。
如下面更详细描述的，在一些实施方案中，检测器包括卷帘快门机构。
在一些实施方案中，可检测延迟发射包括峰强度、发射寿命、吸收波长和/或发射波长。
在一些实施方案中，对激发的响应涉及与延迟发射相关的吸收波长或发射波长的变化。在一些实施方案中，响应涉及可检测信号的强度变化。在一些实施方案中，响应涉及延迟发射寿命的变化。在一些实施方案中，响应涉及新的延迟发射的产生。在一些实施方案中，响应涉及延迟发射的去除。在一些实施方案中，响应涉及两个组件组合用于产生或去除延迟发射。
在一些实施方案中，响应涉及改变其物理特性以引起延迟发射信号的变化的基质。在一些实施方案中，响应涉及用于引起延迟发射信号的变化的一个或更多个材料的扩散。在一些实施方案中，响应涉及经历了产生或改变延迟发射信号的相变的基质。在一些实施方案中，响应涉及产生延迟发射信号的化学反应。在一些实施方案中，响应涉及产生或改变延迟发射信号的聚集变化。在一些实施方案中，响应是通过使从天线分子或聚合物到延迟发射组件的能量转移增强来产生的。在一些实施方案中，响应根据延迟发射信号产生图案。在一些实施方案中，响应从对于人类消费安全的材料产生。
在一些实施方案中，通过将第二材料沉积至延迟发射材料上来产生标签，以便产生能够显示时间热历史的系统。
在一些实施方案中，组合物是使用彼此接近的组分产生的。在一些实施方案中，组合物、标签和/或系统的组分之一被融合至玻璃上或玻璃中。在一些实施方案中，组分在物理上彼此分离。
在一些实施方案中，组合物、标签和/或系统通过喷雾沉积、喷墨印刷、印刷或层压来产生。
在一些实施方案中，延迟发射具有大于10纳秒、大于100纳秒、大于1微秒、大于100微秒或大于1毫秒的寿命。在一些实施方案中，延迟发射具有小于10毫秒、小于1毫秒、小于100微秒、小于1微秒或小于100纳秒的寿命。上面提到的范围的组合也是可以的(例如，大于10纳秒且小于10毫秒)。其他范围也是可以的。
在一些实施方案中，延迟发射物类包含金属离子。在一些实施方案中，延迟发射物类是有机分子。在一些实施方案中，延迟发射物类是纳米粒子。在一些实施方案中，延迟发射物类是晶体。在一些实施方案中，延迟发射物类是微粒。在一些实施方案中，延迟发射物类是包含重原子的有机分子。
在一些实施方案中，发射物类的激发是通过在不同频率下具有调制强度的光源完成的。在一些实施方案中，发射物类的激发是通过闪光或激光脉冲完成的。
在一些实施方案中，检测器(例如，读取器)是智能电话组件。在一些实施方案中，检测器是超高速扫描相机的组件。在一些实施方案中，检测器是能够选择性地检测延迟发射的设备的组件。在一些实施方案中，检测器是能够在存在非延迟发射、环境光和反射光的复杂环境中选择性地检测延迟发射的设备的组件。在一些实施方案中，检测器是能够选择性地检测延迟发射并且还能够检测瞬时荧光、环境光和反射/散射光的设备的组件。在一些实施方案中，检测器能够对延迟发射的图案进行检测以产生关于热暴露或冷暴露的信息。在一些实施方案中，检测器能够对延迟发射的图案以及来自反射/散射、环境或非延迟发射的图案进行检测以产生关于热暴露或冷暴露的信息。在一些实施方案中，检测器能够将热暴露或冷暴露的信息与光学编码在产品上的其他信息集成。
在一些实施方案中，检测器包括CMOS成像芯片。
在一些实施方案中，检测器被配置成使用滚动快门效应来收集延迟发射数据。
在一些实施方案中，检测器被配置成使用全局快门来收集可以在不同时间排序的图像(例如，关于非稳态激发)。
在一些实施方案中，时间热历史是物品(和/或标签和/或组合物)经历特定温度或温度范围的时间累积量，并且在较高(或较低)温度下较短时间可相当于在不太高(或不太低)温度下较长时间。
在该发明中，存在用以将热暴露转化成延迟发射的可检测变化的许多方法。对于许多发射体(发射材料)而言，发射强度通常会随着温度的升高而降低。不希望受到理论的约束，这通常是包括分子运动的内部动力学的结果，其中旋转、振动、摇摆、聚集、碰撞和/或这些过程的组合导致材料更快地从激发态弛豫至基态而不释放光学光子。这些热弛豫过程统称为非辐射过程，并导致激发材料弛豫至其基态(非激发形式)。在非辐射过程中，能量通常作为由局部环境吸收的局部热量而消散。在一些情况下，材料经历非辐射过程的速率可以取决于环境。例如，在内部动力学(运动)提高非辐射速率的情况下，那么限制材料的物理动力学的环境会影响非辐射过程的速率。由于特定热历史而增加的非辐射弛豫速率可能会产生降低的发射信号强度，但是可以用于创建时间温度指示器(TTI)，以检测发射材料的发射寿命的变化。这是因为发射强度取决于最初激发的材料量，并且至少需要参考信号。与TTI响应无关的其他二次过程也可能导致发射材料的降解而给出非发射材料，并且从而降低发射强度。在一些情况下，对发射寿命的监测可以不依赖于活性发射材料的量及活性发射材料被激发的程度。发射寿命通常与分子保持在其激发态下的时间有关。在一些实施方案中，发射寿命与所有非辐射过程和辐射过程的增加的速率成反比。在一些情况下，染料的非辐射速率或辐射速率的增加可能降低染料的发射寿命。相反，在一些情况下，非辐射速率或辐射速率的降低可以增加材料的发射寿命。然而，发射强度和发射寿命可能不会给出相同的信息。例如，在一些情况下，较快的发射速率可以允许较亮的发射，但是仍会导致材料寿命的缩短。替选地，在一些情况下，较快的非辐射速率可能降低发射亮度和材料寿命二者。因此，在一些情况下，发射强度和发射寿命可以在一些情况下独立地改变，并且在一些情况下，其他信息对于产生有用的TTI可能是必需的，在一些情况下，这些信息可以通过在产品或其包装上的不同发射体或位置进行多次延迟发射来赋予。
寿命感测的附加优点在于，在一些情况下，它可以用于从产品及其包装中发现的材料中去除干扰荧光信号，这些干扰荧光信号通常显示出从材料被置于电子激发态下的时间起小于10纳秒的寿命。在一些情况下，排除具有从激发时间起小于100纳秒的寿命的发射是有利的，而在另一些情况下，排除从激发时间起小于1微秒的发射信号是有利的。然而，本文描述的一些实施方案并不旨在被限制如此。
通过检测更长命的发射信号可以去除固有的环境发射，以及根据测量和产品的环境可以期望对不同时间段的发射进行测量。许多产品具有固有荧光，并且通常会将发射染料添加至产品以使产品具有吸引力。然而，通过检测延迟发射，仅记录所选择的发射材料。还清楚的是，在一些情况下，可以通过使多个发射信号具有不同的发射颜色和寿命或者发射颜色和寿命的变化来产生更多信息。例如，在一些TTI应用中可以期望具有在一些情况下可利用仅略长于10纳秒的非常短命的信号的高性能读取器。在涉及消费者的其他应用中，最好使用在一些情况下可以通过智能电话读取的关于TTI的信号。在一些实施方案中，感兴趣的发射信号在一些情况下可以被图案化以创建附加的TTI信息，而在其他情况下，发射信号可以在一些情况下与其他光学图案协同使用，所述光学图案包括产品包装上的商标标志、QR码、条形码和图片或图案。
在一些情况下，智能电话可以用于基于延迟发射对TTI设备进行读取。在一些实施方案中，脉冲或调制激发光与使用智能电话相机单元中的卷帘快门效应的检测结合使用。在一些情况下，仅检测来自延迟(例如，非稳态光子)发射的光就足够了。在其他情况下，捕获延迟发射的图像将是很有用的，并且在一些情况下，卷帘快门机制可以用于解析空间位置和发射寿命二者。
发射物类可以具有任何合适的结构。在一些情况下，发射材料可以是任何合适的发射材料，包括聚合物、蜡、颜料、金属配合物、主族配合物、镧系元素配合物、无机氧化物、无机硫化物、无机盐、金属有机分子、有机金属分子、有机分子、有机半导体、无机半导体、卤化有机分子、多分子的超分子复合物、分子聚集体、纳米粒子或纳米结构材料。基于该说明书的教导，本领域技术人员将认识到，存在落入这些一般分类中的许多发射材料以及具有在该发明中使用的必要光学特性的许多其他材料。在一些情况下，材料的激发可以通过光、通过电学方法或通过化学方法来执行，如下面更详细描述的。可以以在一些情况下可用于确定发射材料的寿命的方式执行激发。例如，在一些情况下，可以使用闪光灯的光激发，以及然后在一个或更多个时间段内收集发射。替选地，在一些情况下，可以使用激发，前提是强度被调制。通常，调制光强度的频率(赫兹＝周期/秒)可以对应于与发射信号的寿命相似或比发射信号的寿命短的周期时间。使用多个不同的频率进行TTI测量可以是有利的。
在一些实施方案中，发射物类是化学物类和/或生物物类。在一些情况下，发射物类是荧光团、磷光体或热激活延迟荧光(TADF)分子或分子复合物。在一些实施方案中，发射物类被配置成与化学物类和/或生物物类结合。
构造该TTI发明或等效的热暴露测量设备的方法需要一个或更多个发射材料或者在一些情况下可以转变成发射材料的材料以及可能有活性或可能没有活性的支承组合物。在一些情况下，支承组合物包括对来自TTI的光进行调制的辅因子，所述辅因子为在一些情况下也可以是发射性的材料。在一些情况下，辅因子可以改变材料发射寿命、光学吸收特性、发射强度或来自TTI的发射的空间图案。在一些情况下，需要辅因子通过反应或缔合来产生发射材料。在一些情况下，提供TTI指示器的制造材料的结构很重要。例如，可以使发射材料最初与辅因子物理分离。在一些情况下，发射材料和各种辅因子的相对浓度很重要。在其他情况下，材料组合物的变化和物理分离的变化将被用于创建提供TTI信息的独特图案。在其他情况下，材料的物理特性例如它们的熔点/凝固点或玻璃化转变温度(Tg)将是很重要的。实现这些特征的制造方法包括层压、丝网印刷、喷涂、喷墨印刷、卷对卷方法、或者可以在一些情况下将分散溶剂施加至表面上的任何方法。
在一些情况下，可以单独使用或组合使用以下来确定热暴露：关于如何将发射材料或发射材料前体定位在TTI组合物中的背景以及热暴露通过基质的机械性能、化学反应、浓度和空间扩散使性能改变的程度。在一些实施方案中，存在可检测到的延迟发射变化。在一些情况下，对组合物的热暴露会产生新的延迟发射，而在其他情况下，延迟发射会由于热暴露而减少或去除。在其他情况下，发射物类吸收光或发射光的波长响应于热暴露而改变，以创建TTI。在其他情况下，发射物类的寿命的变化在一些情况下可以用于创建TTI。在其他情况下，选择发射物类将改变的特殊位置来创建TTI。在又一些情况下，这些相应效果中的任何相应效果或全部相应效果的组合在一些情况下可以用于创建TTI。组合物中的发射材料和其他辅因子的组织对于产生对满足产品需求的热暴露的响应是至关重要的。感兴趣的温度范围是从低于-80℃至高于100℃，其中许多预期的应用范围是从-20℃至60℃。在一些情况下，基质可以是单一材料或包含多种组分。例如，在一些情况下，基质可以由蜡、聚合物、无机氧化物、二氧化硅、凝胶、流体、天然纤维、脂肪酸或酯或者它们的组合组成。在一些情况下，不同的活性元素(发射体、辅因子和它们的前体)可以均匀地分布在基质中，或者相对于表面横向或纵向地显示组成变化。在许多情况下，将共同制造不同的材料，以形成分层组合物。在一些情况下，如果材料在一些情况下会由于热暴露而扩散，则基质材料中的不同元素的物理分离可以允许响应发生。在一些实施方案中，基质将显示出其机械性能的变化，这可以包括响应于热暴露的相变、软化或者与组合物中的其他材料的相互扩散(混合)。在其他情况下，基质仅为在热暴露下发生包括化学反应或扩散的其他过程的介质。在一些情况下，组合在一起创建TTI的不同组分在一些情况下可以通过将一个或更多个层层压至产品来产生。在其他情况下，产生TTI的组合物在一些情况下可以被印刷并被定位在彼此附近。在一些情况下，组合物的不同元素的物理尺寸和空间图案可以用于给出特定的TTI。例如，当热暴露允许发射物类、发射前体和/或辅因子在给定距离上扩散时，需要对不同的元素进行图案化以产生与目标TTI相关的可读取响应。发生扩散的距离将高度依赖于热暴露。在大多数情况下，扩散距离将随着温度的升高和持续时间的延长而增加。在一些情况下，由于热暴露而生成的新的发射特性(寿命、波长、强度变化)的物理间隔和图案可以用于产生TTI。在一些情况下，发射物类的图案在一些情况下也可以用于认证产品。在该方法中，对发射物类的特性的测量提供了不容易复制的识别码。
在一些情况下，材料的动力学和流动性可能会受到其局部环境的影响，并且因此也会受到基质的特性的影响。在一些情况下，增加的刚度可能会降低材料的自由度，例如围绕化学键的旋转、弯曲运动、摇摆运动以及与其他分子的碰撞。在一些情况下，由于这些过程的减少，因此分子在更刚性的环境中将具有降低的非辐射速率。相对于更动态的状态，非辐射速率的这种降低将产生增加的发射寿命。在一些其他情况下，材料在一些情况下可能会被困在刚性环境中的特定构造中，并且有具有与材料在较少约束较少刚性的环境中所具有的寿命、波长或亮度不同的寿命、波长或亮度的发射行为。在一些情况下，热处理会导致引起发射寿命变化的材料扩散。材料在一些情况下也可以被困在基质中的非平衡较高能态或构象中，使得材料以不同的波长发射光、材料没有延迟发射、材料是非发射性的、材料具有非常不同的激发态寿命或者它们的组合。在一些情况下，热暴露可以允许材料弛豫至较低的能量状态并改变材料的发射效率、激发态寿命、发射波长和吸收波长或它们的组合。
材料或基质材料可以在热暴露的情况下从一个微环境/相扩散(移动)至另一微环境/相或者两个单独的相，在一些情况下可以变成一个相。在其他情况下，升高的温度在一些情况下可能会导致相分离。在其他情况下，升高的温度在一些情况下可能会导致固相熔化成液体。在其他情况下，聚合物或溶质在一些情况下可以溶解在溶液中，在热暴露情况下析出。这种聚合物或溶质具有所谓的上临界溶解温度，并且存在许多在水中的实例。例如，苯酚和水具有上临界溶解温度，并且已知许多N-异丙基丙烯酰胺共聚物具有一定范围的上临界溶解温度。在一些情况下，创建微环境的基质可以具有不同材料的组成梯度或独立域，并且可以是蜡、脂肪酸或酯、聚合物、凝胶、纸、流体或其他固体。例如，在一些情况下，发射材料可以被定位在较高刚性的基质中，并且软化材料在一些情况下可以通过热激活扩散至刚性基质中并使所述刚性基质变得不那么刚性。存在许多潜在的会由于热处理例如材料构象的变化、基质中的内应力的降低、物理相互作用的破坏、或者甚至键的热断裂而软化的基质材料。如果基质材料的变化允许发射材料的内部动力学增强，则在一些情况下可以检测到发射寿命的减少。
热暴露在一些情况下也可以导致发射材料周围的局部环境的有效刚度增加，并且从而降低非辐射过程的速率。在这些情形下，发射寿命在一些情况下可以增加。例如，基质材料可以以亚稳相被捕获并通过热暴露转变成更稳定的更高刚性相。发射材料可以溶解在基质材料的溶液或熔化物中，并且在一些情况下可以使用快速去除溶剂或快速冷却来产生基质和发射材料的更高能量的复合材料。在一些情况下，该相可以是所谓的固溶体，其中正如溶液所预期的那样，固体含有相对的组成物均匀性。固溶体在一些情况下可以无限期地稳定，而在许多情况下是热力学不稳定的。在一些情况下，加热固溶体可以允许组分的扩散并导致相分离、反应和/或聚集。这样，在一些情况下，发射材料周围的局部环境可以以剧烈的方式改变。如果两种组分结晶，则它在一些情况下可能会导致局部环境的改变，并改变发射材料的动力学，并因此改变发射材料的非辐射速率。析出、冷却或蒸发过程也可以产生特征为具有无定形玻璃态的基质，其中基质中存在一些小的局部动力学。在一些情况下，玻璃态可以在延长的时间段内是稳定的，并且对于许多材料，应力或热处理在一些情况下可能引发结晶。在一些情况下，刚才讨论的所有过程都可以用于在发射材料周围创建不同的动态环境，所述环境在一些情况下可以产生可测量的发射寿命的变化，所述发射寿命的变化在一些情况下可以用于确定产品的热历史。
存在显示出寿命变化作为材料内部动力学的函数的材料的大量实例。一类分子是那些表现出所谓的热延迟活化荧光的分子。所示出的分子显示出该过程并且具有减少的非辐射过程，这在更刚性的聚集环境中时提供了较长的寿命。(参考Tsujimoto,H.；Ha,D.-G.,Markopoulos,G.；Chae,H.S.；Baldo,M.A.；Swager,T.M.的“Thermally Activated DelayedFluorescence and Aggregation Induced Emission with Through-Space ChargeTransfer”，J.Am.Chem.Soc.2017,139,4894-1900,这出于所有目的通过引用以其整体并入本文)。
Figure BDA0003653724750000841
不希望受到理论的约束，许多分子在聚集时具有降低的非辐射速率(较长的寿命)，并且该一般过程被称为聚集诱导发射。该发明的关键在于发射材料以及聚集的发射分子具有超过10微秒的寿命。较长的寿命由热延迟激活荧光、从三重激发态的发射引起或者由于发射材料内的其他动态平衡引起。存在许多显示出与温度相关的发射的材料(参考Wang,X-Dong；Wolfbeis,O.S.；Meier,R.，“Luminescent Probes and Sensors forTemperature”Chem.Soc.Rev.,2013,42,7834,这出于所有目的通过引用以其整体并入本文)。这些材料已经被用于测量特定时间下的温度，然而，延迟发射材料尚未被用于给出通过单一测量作为本发明主题的TTI进行热暴露的分析。为了监测热暴露，随着时间的推移需要对发射温度敏感材料进行持续地监测或至少进行多次测量。这种方法不适用于本发明的其中产品的热暴露(或其热历史)将通过单次测量来确定的预期应用。例如，在给予药品之前，在一些情况下，可以使用选择性地对发射寿命进行检测的单一测量来确保产品没有经受热降解。已知为热响应的且具有延迟发射的材料和分子与本发明相关，所述材料和分子在一些情况下可以用于生产能够确定产品的热历史的TTI设备。在这种情况下，发射材料周围的基质材料的结构和性质的变化可能会在一些情况下产生发射寿命、颜色或强度的变化。
在一些情况下，通过使材料陷于不同高能量状态下引起的能量紊乱可能对材料远距离传输能量的能力产生大的影响。众所周知，半导体/共轭聚合物充当天线以远距离传输能量。已经发现，当这些材料处于更规则的状态或当这些材料被放置成聚集状态时，这些材料在传输能量方面更有效。在一些情况下，可以通过以下来创建TTI：使用热暴露促进共轭聚合物的组织变化以具有带有更大离域或者共轭聚合物与基质的热诱导相分离的更平坦结构。大多数的纯发射性共轭聚合物的激发态寿命小于10纳秒，并且在一些情况下可以使用通过直接共轭、作为悬垂物或作为物理混合物将小百分比的延迟发射组分并入至聚合物混合物中来创建响应。在一些情况下，可以使用具有延迟发射组分的共轭聚合物从无序状态到有序状态的转换、共轭聚合物延迟发射组分与基质材料的相分离或它们的组合来创建TTI。在一些情况下，共轭聚合物和发射组分的无序状态可以通过加热样品的快速猝灭、通过由析出引起的快速溶解、通过机械作用、通过溶剂的快速蒸发或它们的组合生成。附加地，在一些情况下，由于热暴露，延迟发射组分或能够引起延迟发射的物类可能会扩散至共轭聚合物的膜中，并且还会产生新的延迟发射信号以构成TTI。
在一些情况下，热处理可以用于在材料中产生无序。例如，聚合物可以被拉伸，使得聚合物的链处于更高能量的构象中。如果聚合物的温度低于聚合物在一些情况下可以弛豫的温度，则聚合物在一些情况下可以在延长的时段内保持与聚合物链相关的排列。在一些情况下，链排列可以用于对在拉伸聚合物主体材料内的具有延迟发射的染料或各向异性纳米粒子进行定向。由于该效应，该材料将具有偏振的发射，并且因此将具有角度特定的光学特性例如反射和吸收。在简单的方案中，在一些情况下，可以通过使用对排列的具有延迟发射的材料的偏振光进行限制的偏振组件来使发射衰减。不希望受到理论的约束，在一些实施方案中，通过热活化，主体聚合物的熵驱动弛豫将促进发射材料的更随机取向，并且如果聚合物在无序状态下具有降低的非辐射速率，则光强度可以增加。在一些情况下，主体材料可以是很多东西，包括聚烯烃、丙烯酸酯、乙烯基聚合物、聚芳基醚、聚砜等，它们在一些情况下可以在选择的温度下选出并对客体延迟发射材料进行排列。也可以拉伸弹性聚合物材料并在该过程中将它冷却以使其保持聚合物链的定向。在一些情况下，热暴露在此再次可以用于侵蚀链排列和客体延迟发射物类的排列。在一些情况下，与固体表面的结合也可以用于将主体聚合物“保持”在所排列的结构中。在一些情况下，可以通过物理连接例如波纹和粗糙表面、通过静电、或通过粘合剂的应用来进行与表面的结合。在这些情况下，在机械应力下将拉伸材料施加至物品。在一些实施方案中，热暴露可以使到表面的锚定变弱，或允许实现受应力的聚合物，并允许聚合物链随机化且再次降低显示出延迟发射的客体材料的排列。在一些情况下，尚未在拉伸聚合物中排列或具有替选的排列的延迟发射材料也可以用于创建TTI。
通过活性光解在各种主体材料中产生排列的具有延迟发射的材料的替选方法。例如，发射材料可以通过光解被激活(产生)或失活(破坏)。在这种情况下，将使用更高能量(更低波长)的光源，并且偏振光解将使被排列成使得发射材料有效地与偏振光相互作用的发射材料群激活或失活。在大多数情况下，用于使延迟发射材料激活或失活的光源将位于电磁光谱的UV部分中。然后，这种光解处理将产生延迟发射物类，但是随着热暴露，发射材料会随机化并失去其偏振性。与任何方案一样，主体材料和发射材料的选择将是创建具有针对物品所期望的性能的TTI的关键。
在一些情况下，热处理也可以用于改变发射材料的局部浓度和影响发射寿命的其他辅因子。在一些情况下，来自固溶体中的热引发结晶和/或相分离过程可以产生组合物不均匀性。在一些情况下，这些可能导致发射材料和其他辅因子集中在一个相中、在晶界处、在界面处和/或在表面处。在一些情况下，这些事件在一些情况下可以用于创建具有较长寿命的发射物类。例如，作为固溶体组分的两个分子在一些情况下可以通过结晶或相分离被浓缩以形成聚集体。在一些情况下，分子可以相同或不同的，并且所述分子中的一个分子可以是发射材料，而所述分子中的另一个分子在一些情况下可以是辅因子。在一些情况下，这些过程可以用于生产组合物，其中在一些情况下在照射时可以形成的新的激发态复合物，称为激基复合物。当由具有不同特性的分子形成时，激基复合物在一些情况下可以具有所谓的电荷转移特性。这通常导致电子从供体分子部分转移至受体分子。由于供体分子和受体分子上的相应轨道的低交叠，因此这些类型的材料在一些情况下可以显示出热激活延迟荧光。这些物类的延迟发射将允许在本发明的上下文中用作TTI。在其他情况下，在一些情况下可以通过热暴露使发射材料和猝灭剂靠近。猝灭剂是调制发射材料的寿命的辅因子。在一些情况下，猝灭事件可以由于结合事件例如结合金属中心的配体、酸碱反应、氢键、激发态质子转移、金属螯合、电子转移和/或能量转移而发生。通过所描述的不同机制，在一些情况下，可以生成具有激发态寿命、发射强度、吸收波长和发射波长或它们的组合的变化的发射材料。在一些情况下，这些延迟发射特征，或在猝灭的情况下缺乏这些特征，可以用于被设计成确定热暴露程度的图案中。
在一些情况下，不同材料之间相互扩散可能会以很多其他方式影响分子周围的局部环境。如果将发射分子放置在具有接近自由空间的环境中并与另一材料共同沉积以给出相分离的混合物。在一些情况下，环境可能会由于加热而改变，其中材料将以填充自由空间的方式移动。例如，如果混合物的较低密度部分包含发射染料/材料，则材料在一些情况下可以通过另一材料的扩散而致密，以填充接近于染料/材料的空白空间，并且从而限制发射材料的内部运动。在一些情况下，更受限制的运动可能会降低非辐射过程的速率并增加发射寿命。替选地，如果致密化导致将猝灭剂分子带至接近于发射材料，则在一些情况下，非辐射过程的速率可能会增加，并且在一些情况下，寿命可能会降低。发射材料在一些情况下可以与自身或与其他分子形成复合物，这在一些情况下可能会降低发射材料的内部动力学并导致非辐射速率降低。以下在分子发射体的背景下也是可以的：第二染料或相同染料在一些情况下可以扩散至具有自由体积的材料中并与客体染料形成复合物。在一些情况下，这些过程可以产生具有不同寿命的物类。在一些情况下，这些情形中的所有情形中的自由体积可以是在聚合物中或通过主客体相互作用产生的。例如，已知包含双环环系统的聚合物会促进自由体积。替选地，在一些情况下，发射分子可以在大环腔形成分子中形成超分子主客体配合物，例如杯芳烃、环糊精、葫芦[n]脲或柱烷。如果大环的腔中比发射客体大，则其他分子在一些情况下可以在热激活下扩散以及变得接近并改变发射寿命。发射客体也可以在热激活下被进入的分子取代，并且一旦客体被释放，则其将具有不同的发射寿命。
在一些情况下，热激活化学反应可以用于产生材料的发射寿命的变化或者产生具有延迟发射的新材料。与先前讨论的类似，在一些情况下，材料可以包含多个组分，这些组分的扩散在热激活下增强，并且不同的组分被带至彼此接近。除了非共价缔合之外，在一些情况下，辅因子的接近可以促进化学反应。在一些情况下，当辅因子是酸或碱时，这些反应可以是简单的并被催化的。替选地，在一些情况下，本身不一定是发射性的两种元素可以结合以形成或破坏具有超过10纳秒的发射寿命以供检测的发射材料。例如，在一些情况下，反应可能导致有机分子与金属中心或金属纳米粒子的配位。在一些情况下，配位事件可能导致有机分子的发射寿命的巨大变化，或者替选地有机分子在一些情况下可以将能量转移至金属离子的局部状态中并基本上用作天线。例如，在一些情况下，Eu+3金属中心可以与包含氮原子的配体例如吡啶或氧化膦配体配位，配体也是能够捕获光的发色团。在这种情况下，天线配体在一些情况下可以将能量转移至Eu+3核心态以产生具有大于10ns的寿命的新的发射。本领域技术人员将认识到，存在许多与来自主族的其他重原子(包括碘化物、铋、碲化物、铅等)的金属配体组合和相互作用，在一些情况下，金属配体组合和相互作用也可以促进不同的寿命。对于许多应用，重要的是发射材料和包含金属离子/重原子的材料是无毒的。值得注意的无毒材料包括用作食品添加剂的染料。在一些情况下，这些材料可以具有固有的发射特性，以及实例包括诱惑红、核黄素、非瑟酮、奎宁、姜黄素、香草醛、日落黄、4,4'-双(2-苯并
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唑基)二苯乙烯和赤藓红B。赤藓红B的情况与此高度相关，因为在一些情况下，该分子可以在较长波长的发射形式与具有碱的无色形式之间转换，如图所示。
Figure BDA0003653724750000881
例如，当赤藓红B处于其中性状态下时，离域受到限制，并且它不是有效的发色团。然而，随着去质子化，螺内酯打开以产生非常有效的发色团。作为重原子的碘在结构中的附加存在促进了激发态下的系间窜越，并且由于所产生的三重态，因此该分子具有长存的激发态。对于该系统，碱会产生在一些情况下可以被检测到的具有延长的寿命的发射，而酸会使发色团失活以去除长存的激发态。在一些情况下，赤藓红B可以例如以其封闭的非发射形式沉积在基质材料中，而能够使其转化成发射状态的碱以该材料的顶部上的图案的形式沉积在相同或不同的基质中。在一些情况下，可以选择基质材料以允许碱在规定的热活化时扩散。碱向分子扩散的结果将产生在一些情况下可以被检测到的具有超过10ns的寿命的新的发射。在一些情况下，热暴露的持续时间和温度可以由碱的扩散程度确定，并且在一些情况下，该特征可以通过访问横向维度或竖直维度上的扩散长度来确定。用于染料和碱二者的基质材料的厚度不一定相同，并且在一些情况下可以具有厚度梯度。扩散也可以由插入在染料基质与碱之间的附加材料层确定。在一些实施方案中，还可以以横向偏移的几何形状印刷染料和碱印刷。也可以以有颜色的带负电荷形式的赤藓红B开始，以及通过使其与在一些情况下可以扩散的酸反应来猝灭发射。在一些情况下，赤藓红B或其碱形式也可以在热活化时主动扩散。在一些情况下，碱和酸可以是基质的一部分或与基质共价连接。例如，在一些情况下，基质材料其中之一可以是聚合酸或聚合碱。在一些情况下，赤藓红B以及酸或碱也可以共同沉积在产品上，前提是各自在基质内均为微粒形式。这样，基于小胶束或胶体的可能以水的连续相形式的分散体在一些情况下可以沉积在材料扩散处，从而在热暴露时改变寿命。存在包括产生扩展π-电子共轭的消除反应的其他碱催化反应，这些反应在一些情况下可以用于产生具有延迟发射的物类。还应当注意，此处建议的不同机制中的全部在一些情况下可以适用于许多其他染料，并且也不一定限于酸和碱。在一些情况下，这些机制可以应用于本发明中描述的许多通用材料组。
在一些情况下，纯热反应也可以用于产生具有延迟发射的新的材料。在一些情况下，这些过程可以与脱水一样简单。例如，Eu+3物类在水的存在下具有缩短的寿命。水合金属配合物可以利用脱水缩合，以形成新的发射配合物或纳米粒子。在一些情况下，有机分子的水合物例如醛水合物可能失去水分以产生或猝灭延迟发射物类。存在多种消除反应，在一些情况下，所述消除反应可以热进行以产生扩展共轭，并引起延迟发射物类的光学吸收波长和发射波长的变化。例如，在一些情况下，分子可以消除卤酸例如HBr、HI或HCl。附加地，在一些情况下，可以使用诸如Cope消除反应的反应来产生新的双键。各种周环反应是可行的，包括环丁烯的热开环以产生共轭二烯，共轭二烯当其与能够产生延迟发射的一些其他材料的重原子结合时在一些情况下可以用于产生能够用作本发明的TTI的组合物。类似地，在一些情况下，Diels-Alder或逆Diels-Alder反应可以用于产生新的发射。Diels-Alder反应是化学中最常用的反应其中之一，并且在一些情况下，存在使用该反应产生或破坏显示延迟发射的分子的多种方式。
在一些情况下，发射材料可以是纯无机材料，并通过在水或其他溶剂中分散的方式应用于产品。在一些情况下，纯无机材料可以被视为陶瓷并且能够承受高温。例如，在一些情况下，可以将前体材料与其他材料例如表面活性剂一起施加于表面，以允许精确印刷图案，以及然后加热至高温(>300℃)，其中有机材料被去除并且在诸如玻璃的表面上充分加热，这些材料在一些情况下可能会熔合至玻璃。在一些情况下，无机发射材料不熔化的事实可能导致结合(熔合)至玻璃支承物的表面的纳米粒子或分离的元素。在一些情况下，该过程可以与形成诸如条形码或QR码的图案的其他粒子结合执行。在一些情况下，如果一旦物品冷却就添加具有被设计成产生TTI的元素的层合体，则可以使用在高温下处理的无机材料形成TTI。还应当注意，尽管无机发色团的一些应用需要高温处理，但是此处描述的方法不需要具有高温处理步骤。此处详细说明的用于创建TTI的过程是一般性的，并且在一些情况下，无机材料可以在不加热的情况下沉积在塑料、木材、纸、陶瓷或玻璃上。在一些情况下，无机发射材料中的一些无机发射材料在一些情况下可以可选地被钝化并提供具有在化学暴露时不变的寿命的参考信号。在一些情况下，可以通过产生其中粒子具有保护性无机壳的结构化无机发射材料以及其他方式来发生钝化。为了由在高热量条件下制造的这些材料生产TTI设备，将需要在一些情况下可以在稍后阶段处执行的最后的辅因子外涂步骤。在一些情况下，辅因子可以是猝灭剂或捕光天线(light-harvesting antenna)或结合至粒子的材料或它们的组合。在一些情况下，辅因子在一些情况下可以被应用来猝灭无机发射材料，而辅因子在一些情况下可以由于热挥发或扩散至外涂层材料中而损失。在这种情况下，热事件将增加无机发射体的强度和/或无机发射体的发射寿命。不需要将猝灭剂均匀地施加遍及包含无机发射体的区域。在一些情况下，仅无机发射体中的一部分需要使用猝灭剂处理，并且以这种方式与热响应发射材料结合产生参考发射材料。也可以以已知的模式施加不同量的猝灭剂，其中在产品上施加猝灭剂的位置通过较低程度的热暴露而更少量地激活(显示发射强度和/或寿命的增加)。产品上较大量施用猝灭剂的位置将在较高温度时间剂量下激活。在一些情况下，这些效果的比较可以产生针对给定产品的感兴趣的TTI信息。
也可以使用表现为具有无机发射体的天线的辅因子，所述发射体已经在高温下被熔合至表面。例如，没有配位有机配体的分离的Eu+3离子特别地在电磁光谱的可见区域中具有非常有限的吸收。在一些情况下，铕离子可以通过加热纳米粒子或加热由EuCl3分散施加的材料而被嵌入至玻璃或类似基板中。在一些情况下，然后，施加能够吸收光并结合至Eu+3离子的辅因子可以用于产生具有适当的发射寿命的发射状态。天线发色团表现为配体，并且在一些情况下，与Eu+3结合更强或更丰富的其他添加配体可以用于产生TTI。例如，在一些情况下，包含吡啶的发色团可以结合至Eu+3物类，并且在存在更强结合配体的情况下，包含吡啶的发色团在一些情况下可以通过热处理被置换。如果置换配体，在一些情况下可以包括氧化膦、4,4'-联吡啶、三联吡啶或1,10-菲咯啉，则不产生在激发波长处吸收的Eu+3配合物，然后基于铕的发射物类将减少。在一些情况下，置换配体的量可以变化，并且在一些情况下，可以存在过量的起始天线配体。与其他方法一样，在一些情况下，基质、浓度和环境的其他方面的变化可以用于产生产生期望TTI的热激活响应。
也可以具有其中Eu+3位点中的一些或全部与不允许在所施加的波长处激发的配体结合的初始状态。在一些情况下，施加可以在期望的热暴露条件下置换这些配体的天线发色团在一些情况下然后可以产生用于产生TTI的方法。在一些情况下，配体浓度、基质材料、空间定位等的组合可以用于产生具有针对给定产品的适当响应曲线的TTI。
在一些情况下，对于其他金属离子(包括铽(Tb+3)、铒(Er+3)、钇(Yb+3)和各种其他金属(包括金、银、钯、铂、锰、钛和钌)，可以预期类似的方案。在一些情况下，包括锡、铅、铋、镉、铟和其他重元素的主族元素也可以用于产生能够响应于热暴露而产生发射行为的响应材料，以创建TTI。在一些情况下，还可以使用包含主族离子或过渡金属离子的纳米粒子系统以及氟化物、氧、硫、硒和碲化物。
在一些情况下，一些产品可能由于过冷的温度而损坏，而样品的冷冻在一些情况下可能对产品造成不可逆转的损坏。产品在冷冻时可能不稳定，并且无法恢复至它们的初始状态。在许多情况下，这些产品涉及水溶液或水凝胶，但是这些产品在一些情况下可以具有多种形式。例如，可能感兴趣的是确定在零售商店中出售鱼之前是否已经将鱼冷冻。类似地，冷冻会损害许多饮料。凝胶溶液的冷冻在组分之一结晶时通常会导致相分离。在一些情况下，这样的过程可能导致显示延迟发射的材料的组合或解构。在一些情况下，检测发射强度、吸收波长和发射波长以及激发态寿命的变化可以用于产生反映产品的冷暴露的TTI。在一些情况下，凝胶材料可以用于容置用于创建这些冷暴露TTI的组分，并且这些材料的优势在于它们在一些情况下可以被图案化以创建更多信息。
在一些情况下，对显示延迟发射的材料的空间模式的分析可以用于量化热暴露。在一些情况下，由相分离材料制成的组合物可以以能够产生比简单阈值暴露提供更多信息的TTI码的方式进行图案化。例如，通过以必须一起扩散以产生信号的多个活性元素之间具有不同间距创建产生TTI所需的组分的图案，在一些情况下，然后可以确定热暴露的梯度，以产生更精细的数据。图案仅需要短程扩散的材料将首先响应，并且较宽间隔的材料仅在较长热暴露的情况下才能实现所需要的扩散。类似于光学条码和QR码，由热暴露或冷暴露产生的延迟发射标志在一些情况下可以用于提供信息。在一些情况下，该同一信息也可以用于产品认证，并且在许多情况下，从延迟发射中收集的图案在一些情况下可以与提供有关产品的信息(批号、制造日期、原产地等)的其他光学码结合使用，所述信息在一些情况下可以与来自TTI的信息集成。在一些情况下，所述图案可以是复杂的，并且不一定限于作为TTI的单一延迟发射物类，而是在一些情况下可以包含多个延迟发射物类以及用于TTI响应的不同机制。在一些情况下，参考发射也可以集成至提供空间定位、激发态寿命和强度信息的材料中。在一些情况下，从TTI捕获信息的延迟发射读取器也可以有所不同。在一些情况下，读取器的范围可以从具有时间分辨寿命的快速激光脉冲到使用快门来门控激发和发射收集二者的设备。在一些情况下，可以使用读取器来解析寿命和波长，并且在这种情况下，读取器在一些情况下可以是超高速扫描相机。在一些情况下，智能电话和并入有CMOS成像芯片的其他设备例如数码相机也可以用于经由滚动快门效应读取TTI。
如上所述，在一些实施方案中，系统包括激发组件。在一些情况下，激发组件包括电磁辐射源。电磁辐射源可以是任何类型的电磁辐射源(即，任何波长的电磁辐射)。可以由电磁辐射源发射的合适类型的电磁辐射包括但不限于紫外线辐射(例如，具有约10nm至约380nm范围内的波长)、可见光(例如，具有约380nm至约740nm范围内的波长)、近红外辐射(例如，具有约700nm至约800nm范围内的波长)和红外辐射(例如，具有约740nm至约3μm范围内的波长)。
在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射宽带辐射。在某些情况下，电磁辐射源被配置成发射跨至少350nm、至少360nm、至少370nm、至少380nm、至少390nm、至少400nm、至少500nm、至少1μm、至少2μm或至少3μm的波长范围内的电磁辐射。在某些情况下，电磁辐射源被配置成发射跨350nm至400nm、350nm至500nm、350nm至1μm、350nm至2μm、350nm至3μm、400nm至500nm、400nm至1μm、400nm至2μm、400nm至3μm、500nm至1μm、500nm至2μm、500nm至3μm、1μm至2μm或1μm至3μm的波长范围内的电磁辐射。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射基本上白色的光。
在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射跨至少350nm、至少360nm、至少370nm、至少380nm、至少390nm、至少400nm、至少500nm、至少600nm、至少700nm或至少800nm的波长范围内的电磁辐射。在某些情况下，电磁辐射源被配置成发射大于或等于350nm、大于或等于400nm、大于或等于450nm、大于或等于500nm、大于或等于550nm、大于或等于600nm、大于或等于650nm、大于或等于700nm、或者大于或等于750nm且小于或等于800nm、小于或等于750nm、小于或等于700nm、小于或等于650nm、小于或等于600nm、小于或等于550nm、小于或等于500nm、小于或等于450nm、或者小于或等于400nm的波长范围内的电磁辐射。以上参考范围的组合也是可以的(例如，大于或等于350nm且小于或等于800nm)。其他范围也是可以的。
在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射相对窄波长范围的电磁辐射。在某些情况下，例如，电磁辐射源被配置成发射离散波长范围内的选择性地激发特定发射物类的电磁辐射。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射跨350nm或更小、300nm或更小、200nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、或者10nm或更小的离散波长范围内的电磁辐射。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射跨10nm至20nm、10nm至40nm、10nm至50nm、10nm至60nm、10nm至80nm、10nm至100nm、10nm至200nm、10nm至300nm、10nm至350nm、20nm至40nm、20nm至50nm、20nm至60nm、20nm至80nm、20nm至100nm、20nm至200nm、20nm至300nm、20nm至350nm、40nm至60nm、40nm至80nm、40nm至100nm、40nm至200nm、40nm至300nm、40nm至350nm、50nm至100nm、50nm至200nm、50nm至300nm、50nm至350nm、100nm至200nm、100nm至300nm或者100nm至350nm的离散波长范围内的电磁辐射。
在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射跨500nm或更小、400nm或更小、350nm或更小、300nm或更小、200nm或更小、100nm或更小、90nm或更小、80nm或更小、70nm或更小、60nm或更小、50nm或更小、40nm或更小、30nm或更小、20nm或更小、或者200nm或更小的离散波长范围内的电磁辐射。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射跨200nm至20nm、200nm至40nm、200nm至50nm、200nm至60nm、200nm至80nm、200nm至100nm、200nm至200nm、200nm至300nm、200nm至350nm、20nm至40nm、20nm至50nm、20nm至60nm、20nm至80nm、20nm至100nm、20nm至200nm、20nm至300nm、20nm至350nm、40nm至60nm、40nm至80nm、40nm至100nm、40nm至200nm、40nm至300nm、40nm至350nm、50nm至100nm、50nm至200nm、50nm至300nm、50nm至350nm、100nm至200nm、100nm至300nm或者100nm至500nm的离散波长范围内的电磁辐射。
在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射基本上紫色的光(例如，具有在400nm至450nm范围内的峰值波长的光)、基本上蓝色的光(例如，具有在450nm至490nm范围内的峰值波长的光)、基本上青色的光(例如，具有490nm至520nm范围内的峰值波长的光)、基本上绿色的光(例如，具有520nm至560nm范围内的峰值波长的光)、基本上黄色的光(例如，具有560nm至590nm范围内的峰值波长的光)、基本上橙色的光(例如，具有590nm至635nm范围内的峰值波长的光)以及/或者基本上红色的光(例如，具有635nm至700nm范围内的峰值波长的光)。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射多个相对窄的波长范围内的电磁辐射。在某些情况下，电磁辐射源被配置成发射在至少2个离散范围、至少3个离散范围、至少4个离散范围或至少5个离散范围内的电磁辐射。
在一些实施方案中，电磁辐射源具有包括大于或等于425nm与小于或等于475nm之间(例如，大于或等于425nm且小于或等于450nm)的波长的电磁辐射光谱的至少第一部分。在一些实施方案中，由电磁辐射源产生的电磁辐射光谱的第二部分包括大于或等于525nm且小于或等于725nm(例如，大于或等于600nm且小于或等于725nm、大于或等于600nm且小于或等于700nm)的波长。在一些实施方案中，电磁辐射源具有包括大于或等于425nm与小于或等于525nm之间(例如，大于或等于425nm且小于或等于525nm)的波长的电磁辐射光谱的至少第一部分。在一些实施方案中，由电磁辐射源产生的电磁辐射光谱的第二部分包括大于或等于525nm且小于或等于725nm的波长。在一些实施方案中，电磁辐射源产生白光。
在示例性实施方案组中，电磁辐射源被配置成发射基本上白色的光。例如，电磁辐射源发射的光的范围在至少350nm与小于或等于800nm之间，并且具有在跨至少350nm、至少360nm、至少370nm、至少380nm、至少390nm、至少400nm、至少500nm、至少600nm、至少700nm或者至少800nm的范围内的峰值。在某些情况下，电磁辐射源被配置成发射大于或等于350nm、大于或等于400nm、大于或等于450nm、大于或等于500nm、大于或等于550nm、大于或等于600nm、大于或等于650nm、大于或等于700nm、或者大于或等于750nm且小于或等于800nm、小于或等于750nm、小于或等于700nm、小于或等于650nm、小于或等于600nm、小于或等于550nm、小于或等于500nm、小于或等于450nm、或者小于或等于400nm的波长范围内的电磁辐射。
在一些实施方案中，源产生与发射物类相互作用的电磁辐射波长，使得发射物类产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，如本文所述。
激发组件可以包括一个或更多个电磁辐射源，并且一个或更多个电磁辐射源可以包括任何合适的电磁辐射源。合适的电磁辐射源的实例包括但不限于发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、闪光灯泡、发射物类(例如荧光染料、无机磷光体)、室内灯和放电源。在一些实施方案中，激发组件包括多个电磁辐射源(例如，多个LED、OLED、闪光灯泡、发射物类和/或放电源)。在一些情况下，两个或更多个电磁辐射源被配置成发射相同波长范围内的电磁辐射。在一些情况下，多个电磁辐射源中的每个电磁辐射源被配置成发射相同波长范围内的电磁辐射。在一些情况下，两个或更多个电磁辐射源被配置成发射不同波长范围内的电磁辐射。在一些情况下，多个电磁辐射源中的每个电磁辐射源被配置成发射不同波长范围内的电磁辐射。
在一些实施方案中，由激发组件发射的电磁辐射是脉冲的和/或调制的。时变激发通常被称为非稳态激发。在一些实施方案中，激发组件被配置成发射电磁辐射，使得电磁辐射的至少一个特性(例如，强度、波长、偏振)随时间而调制。在一些实施方案中，激发组件被配置成发射一个或更多个电磁辐射脉冲。在一些实施方案中，激发组件发射脉冲和经调制的电磁辐射的复杂图案，所述图案可以在时间、偏振、物品上的空间位置和/或波长方面按顺序或交叠。激发组件可以以任意脉冲速率发射一个或更多个任意持续时间的脉冲。在一些实施方案中，激发组件被配置成发射具有10毫秒(ms)或更短、1ms或更短、100微秒(μm)或更短、10μm或更短、1μm或更短、100纳秒(ns)或更短、10ns或更短、5ns或更短、2ns或更短、1ns或更短、500皮秒(ps)或更短、200ps或更短、100ps或更短、50ps或更短、20ps或更短、10ps或更短、或者1ps或更短的持续时间的一个或更多个电磁辐射脉冲。在一些实施方案中，激发组件被配置成发射具有从1ps至10ps、1ps至20ps、1ps至50ps、1ps至100ps、1ps至200ps、1ps至500ps、1ps至1ns、1ps至2ns、1ps至5ns、1ps至10ns、10ps至50ps、10ps至100ps、10ps至200ps、10ps至500ps、10ps至1ns、10ps至2ns、10ps至5ns、10ps至10ns、100ps至500ps、100ps至1ns、100ps至2ns、100ps至5ns、100ps至10ns、1ns至5ns或者1ns至10ns的范围内的持续时间的一个或更多个电磁辐射脉冲。
在一些实施方案中，激发组件被配置成以相对高的脉冲速率(例如，类似于或高于图像传感器的图像捕获速率)发射一个或更多个电磁辐射脉冲。在一些情况下，激发组件被配置成在由图像传感器的单个图像捕获周期内(或在一些情况下，在多个图像捕获周期内)发射一个或更多个电磁辐射脉冲。在一些情况下，激发组件被配置成产生在由图像传感器进行的单个图像捕获周期内(或在一些情况下，在多个图像捕获周期内)变化的经调制的电磁辐射强度。在一些情况下，激发组件使用图像捕获来定时，使得产生由在关于激发脉冲或调制的不同延迟时间下的光子发射产生的图像。
在发射一个或更多个电磁辐射脉冲之后，由发射物类发射的任何电磁辐射可以作为时间的函数由图像传感器监测。
在一些实施方案中，激发组件被配置成以至少1个脉冲/秒、至少2个脉冲/秒、至少5个脉冲/秒、至少10个脉冲/秒、至少15个脉冲/秒、至少20个脉冲/秒、至少50个脉冲/秒或者至少100个脉冲/秒的脉冲速率发射一个或更多个电磁辐射脉冲。在一些实施方案中，激发组件被配置成以在从1个至5个脉冲/秒、1个至10个脉冲/秒、1个至15个脉冲/秒、1个至20个脉冲/秒、1个至50个脉冲/秒、1个至100个脉冲/秒、5个至10个脉冲/秒、5个至15个脉冲/秒、5个至20个脉冲/秒、5个至50个脉冲/秒、5个至100个脉冲/秒、10个至20个脉冲/秒、10个至50个脉冲/秒、10个至100个脉冲/秒、20个至50个脉冲/秒、20个至100个脉冲/秒或者50个至100个脉冲/秒的范围内的脉冲速率发射一个或更多个电磁辐射脉冲。
在一些实施方案中，激发组件包括被配置成发射脉冲和/或经调制的电磁辐射的电磁辐射源。在一些实施方案中，激发组件包括被配置成发射基本上连续的电磁辐射流的电磁辐射源。
在一些实施方案中，激发组件包括被配置成促进由电磁辐射源发射的电磁辐射的脉冲和/或调制的组件。该组件可以是机械的和/或电子的。合适的机械和/或电子部件的非限制性实例包括光学快门、旋转元件(例如斩波器)、激光器、移动镜、动态耐火材料和其他光学调制器。合适的光学快门的实例包括响应于机械和/或热应力以及/或者响应于电场的机械快门、光阀(例如，液晶光调制器)和分子晶体，但是本领域普通技术人员将理解可以使用其他类型的快门。在一些情况下，经调制的电磁辐射的频率或时间段可以与成像设备的响应时间(帧速率)配对。在一些实施方案中，调制时间段通常比整体帧速率快，但是可以接近于使用卷帘快门机构对图像像素的行或列进行读出之间的时间。在一些情况下，当与具有相似时间段的时间相关发射配对时，使调制时间段在时间上接近于对行或列进行读出之间的延迟将产生信息。
在一些实施方案中，本文描述的系统和方法将由激发组件发射的电磁辐射的脉冲分布(例如，速率、形状)与发射物类的寿命和图像传感器的图像捕获速率耦合。有利地，在一些实施方案中，这些组件的耦合使得能够确定特定发射物类的特性(例如，发射寿命)，这转而可以提供关于相关的物品的特性的信息。通过实例的方式，特定发射物类的经测量的发射寿命可以提供关于发射物类所位于的环境的信息(例如，某些分子的存在、温度、pH)。
作为说明性实施方案，图4示出了由智能电话使用滚动快门方法捕获的脉冲LED的单个图像以及指示LED是开启还是关闭的顶部说明。在图4中，LED的脉冲速率比智能电话的总图像捕获速率快，并且带结构是可见的。特别地，图像的某些行捕获到处于“开启”状态的LED，而随后的行捕获到处于“关闭”状态的LED。
为了进一步说明，图5示出了由智能电话使用滚动快门方法捕获的激发快速发射物类(左)的脉冲UV-LED的图像。快速发射物类的图像伴随着像素强度图。图5还示出了由智能电话使用滚动快门方法捕获的激发延迟发射物类(右)的脉冲UV-LED的图像。延迟发射物类的图像也伴随着像素强度图。从图5可见，延迟发射物类的图像包含看起来“模糊”的带。这种“模糊性”可能至少部分是由于UV-LED关闭后发生的延迟发光。
根据一些实施方案，系统的组件(例如，图像传感器)检测在发射时间段(也称为发射寿命)期间由发射物类产生的可检测的发射中的至少一部分(例如，可检测的非稳态发射)。本领域普通技术人员将理解，发射物类可以通过磷光、荧光和/或反射/散射(例如，环境电磁辐射和/或由激发组件发射的电磁辐射的反射)产生可检测的发射。本领域普通技术人员还将理解的是，发射时间段或发射寿命通常指在任何激发辐射被去除之后(例如，在由激发组件发射电磁辐射脉冲之后)发射物类发射电磁辐射的时间。
发射物类通常具有固有发射寿命(也称为激发态寿命)，所述固有发射寿命可以由固有辐射衰减速率和非辐射衰减速率确定，如由以下公式表示：
k辐射+k非辐射＝1/固有发射寿命
然而，发射寿命通常取决于环境，并且值可以随着不同的溶剂或固体形式而改变。例如，观察到的物类的发射寿命可以不同于固有发射寿命。例如，当存在其他猝灭过程时，观察到的发射寿命可以根据以下公式计算：
k辐射+k非辐射+k猝灭＝1/观察到的发射寿命
因此，观察到的发射寿命将比固有发射寿命短。如以下所讨论的，许多因素(例如，其他分子的存在、温度、辐射暴露)可能影响发射物类的发射寿命，使得观察到的发射寿命不同于(例如，大于、小于)发射物类的固有发射寿命。辐射速率(k辐射)包含所有不同的发射过程，并且可以作为具有不同发射速率的过程的加权平均值来测量。在一些情况下，所测量的辐射速率可以在物类的测量值内变化。例如，在具有激发的TADF延迟荧光中，可能存在瞬时荧光，然后过渡至TADF过程，其中激发态显示单线态-三线态平衡。
在本文所述的系统和方法中，发射物类具有任何合适长度的固有发射寿命。在一些情况下，发射物类具有相对长的固有发射寿命。在一些实施方案中，发射物类具有至少1纳秒(ns)、至少5ns、至少10ns、至少20ns、至少50ns、至少100ns、至少200ns、至少500ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少3s、至少4s、至少5s、至少6s、至少7s、至少8s、至少9s或者至少10s的固有发射寿命。在一些实施方案中，发射物类具有在从1ns至10ns、1ns至20ns、1ns至50ns、1ns至100ns、1ns至500ns、1ns至1μs、1ns至5μs、1ns至10μs、1ns至50μs、1ns至100μs、1ns至500μs、1ns至1ms、1ns至5ms、1ns至10ms、1ns至50ms、1ns至100ms、1ns至500ms、1ns至1s、1ns至5s、1ns至10s、10ns至20ns、10ns至50ns、10ns至100ns、10ns至500ns、10ns至1μs、10ns至5μs、10ns至10μs、10ns至50μs、10ns至100μs、10ns至500μs、10ns至1ms、10ns至5ms、10ns至10ms、10ns至50ms、10ns至100ms、10ns至500ms、10ns至1s、10ns至5s、10ns至10s、50ns至100ns、50ns至500ns、50ns至1μs、50ns至5μs、50ns至10μs、50ns至50μs、50ns至100μs、50ns至500μs、50ns至1ms、50ns至5ms、50ns至10ms、50ns至50ms、50ns至100ms、50ns至500ms、50ns至1s、50ns至5s、50ns至10s、100ns至500ns、100ns至1μs、100ns至5μs、100ns至10μs、100ns至50μs、100ns至100μs、100ns至500μs、100ns至1ms、100ns至5ms、100ns至10ms、100ns至50ms、100ns至100ms、100ns至500ms、100ns至1s、100ns至5s或者100ns至10s的范围内的固有发射寿命。其他范围也是可以的。
在一些实施方案中，发射物类具有任何合适长度的观察到的发射寿命(例如，测量的发射时间段)。在某些情况下，相对于存在于许多物品中或自然体系中的典型荧光染料，发射物类具有相对长的观察到的发射寿命(例如，至少10ns)。在一些情况下，相对长的观察到的发射寿命可以允许单个图像显示出当激发源关闭时来自发射物类的发射。在这样做时，一旦不存在较快的发射，就可以观察到较慢的发射。在某些情况下，发射物类具有可以使用消费者级别的电子设备(例如智能电话、数码相机)测量的观察到的发射寿命。在一些实施方案中，发射物类具有至少1纳秒(ns)、至少5ns、至少10ns、至少20ns、至少50ns、至少100ns、至少200ns、至少500ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs、至少1ms、至少5ms、至少10ms、至少50ms、至少100ms、至少500ms、至少1s、至少2s、至少5s或至少10s的观察到的发射寿命(例如，经测量的发射时间段)。
在一些实施方案中，发射物类具有10s或更短、5s或更短、2s或更短、1s或更短、500ms或更短、100ms或更短、50ms或更短、10ms或更短、5ms或更短、1ms或更短、500μs或更短、100μs或更短、50μs或更短、10μs或更短、1μs或更短、500ns或更短、200ns或更短、100ns或更短、50ns或更短、10ns或更短、5ns或更短、或者1ns或更短的观察到的发射寿命(例如，测量的发射时间段)。在某些情况下，具有较短的观察到的发射寿命(例如，0.1秒或更短)的发射物类可以提供比具有较长的观察到的发射寿命的发射物类高的平均信号，因为电磁辐射发射在较短的时间段内传播。另外，与具有较长的观察到的发射寿命的发射物类相比，具有较短的观察到的发射寿命(例如，0.1秒或更短)的发射物类可以有利地允许寿命图像的收集以较快的速率发生。
在一些实施方案中，发射物类具有在从1ns至10ns、1ns至20ns、1ns至50ns、1ns至100ns、1ns至500ns、1ns至1μs、1ns至5μs、1ns至10μs、1ns至50μs、1ns至100μs、1ns至500μs、1ns至1ms、1ns至5ms、1ns至10ms、1ns至50ms、1ns至100ms、1ns至500ms、1ns至1s、1ns至5s、1ns至10s、10ns至20ns、10ns至50ns、10ns至100ns、10ns至500ns、10ns至1μs、10ns至5μs、10ns至10μs、10ns至50μs、10ns至100μs、10ns至500μs、10ns至1ms、10ns至5ms、10ns至10ms、10ns至50ms、10ns至100ms、10ns至500ms、10ns至1s、10ns至5s、10ns至10s、50ns至100ns、50ns至500ns、50ns至1μs、50ns至5μs、50ns至10μs、50ns至50μs、50ns至100μs、50ns至500μs、50ns至1ms、50ns至5ms、50ns至10ms、50ns至50ms、50ns至100ms、50ns至500ms、50ns至1s、50ns至5s、50ns至10s、100ns至500ns、100ns至1μs、100ns至5μs、100ns至10μs、100ns至50μs、100ns至100μs、100ns至500μs、100ns至1ms、100ns至5ms、100ns至10ms、100ns至50ms、100ns至100ms、100ns至500ms、100ns至1s、100ns至5s、100ns至10s、1μs至5μs、1μs至10μs、1μs至50μs、1μs至100μs、1μs至500μs、1μs至1ms、1μs至5ms、1μs至10ms、1μs至50ms、1μs至100ms、1μs至500ms、1μs至1s、1μs至5s、1μs至10s、10μs至50μs、10μs至100μs、10μs至500μs、10μs至1ms、10μs至5ms、10μs至10ms、10μs至50ms、10μs至100ms、10μs至500ms、10μs至1s、10μs至5s、10μs至10s、100μs至500μs、100μs至1ms、100μs至5ms、100μs至10ms、100μs至50ms、100μs至100ms、100μs至500ms、100μs至1s、100μs至5s、100μs至10s、1ms至5ms、1ms至10ms、1ms至50ms、1ms至100ms、1ms至500ms、1ms至1s、1ms至5s、1ms至10s、10ms至50ms、10ms至100ms、10ms至500ms、10ms至1s、10ms至5s、10ms至10s、100ms至500ms、100ms至1s、100ms至5s、100ms至10s、1s至5s或者1s至10s的范围内的观察到的发射寿命(例如，测量的发射时间段)。
可以选择用以发射任何合适类型的电磁辐射(即，任何波长的电磁辐射)的发射物类。可以由发射物类发射的合适类型的电磁辐射包括但不限于紫外辐射(例如，具有在从约10nm至约380nm范围内的波长)、可见光(例如，具有在从约380nm至约740nm范围内的波长)、近红外辐射(例如，具有在从约700nm至约800nm范围内的波长)和红外辐射(例如，具有在从约740nm至约3μm范围内的波长)。在一些实施方案中，发射物类被配置成发射具有在从200nm至380nm、200nm至400nm、200nm至600nm、200nm至740nm、200nm至800nm、200nm至1μm、200nm至2μm、200nm至3μm、380nm至600nm、380nm至740nm、380nm至800nm、380nm至1μm、380nm至2μm、380nm至3μm、400nm至600nm、400nm至740nm、400nm至800nm、400nm至1μm、400nm至2μm、400nm至3μm、600nm至740nm、600nm至800nm、600nm至1μm、600nm至2μm、600nm至3μm、700nm至800nm、740nm至1μm、740nm至2μm、740nm至3μm、800nm至1μm、800nm至2μm、800nm至3μm、1μm至2μm或者1μm至3μm的范围内的波长的电磁辐射。
在一些实施方案中，发射物类被配置成发射可见光。在某些情况下，发射物类被配置成发射基本上紫色的光(例如，具有在400nm至450nm范围内的峰值波长的光)、基本上蓝色的光(例如，具有在450nm至490nm范围内的峰值波长的光)、基本上青色的光(例如，具有490nm至520nm范围内的峰值波长的光)、基本上绿色的光(例如，具有520nm至560nm范围内的峰值波长的光)、基本上黄色的光(例如，具有560nm至590nm范围内的峰值波长的光)、基本上橙色的光(例如，具有590nm至635nm范围内的峰值波长的光)以及/或者基本上红色的光(例如，具有635nm至700nm范围内的峰值波长的光)。在某些情况下，发射物类被配置成发射可由消费者级别的电子设备(例如，智能电话、数码相机)检测到的电磁辐射。
在一些情况下，发射物类的发射曲线(即，作为时间函数的、由发射物类发射的电磁辐射强度的图)可以拟合成一个或更多个函数(例如，指数函数)。多个寿命可以由发射物类周围的不同环境引起和/或具有多个辐射速率。这些环境会随着暴露于化学品、热、机械应力、湿气、冷却、气体、光和电离辐射而改变。在某些情况下，当激发组件以固定或变化的频率发射具有振荡强度的电磁辐射时，来自吸收该电磁辐射的发射物类的发射可以表现出由复杂的激发配置引起的变化。在说明性的非限制性实例中，如果由激发组件发射的电磁辐射具有接近于发射物类的发射寿命的频率的正弦曲线，则所得的由发射物类(即，被激发辐射激发的物类)发射的电磁辐射通常具有相同频率下的、但从激发辐射相移的振荡强度。即，在一些情况下，由发射物类发射的光子的振荡强度可以从由激发组件发射的光子的振荡强度延迟。在一些情况下，可能存在所发射的辐射的强度从激发辐射的纯正弦波形的失真。
在一些情况下，来自发射曲线的波形和延迟信息可以用于计算或估计发射物类的发射寿命。根据一些实施方案，发射物类可以暴露于许多不同的激发频率，并且可以检测不同的发射响应。在一些情况下，使用具有已知和不变的发射寿命的标准发光体用于确定或估计发射物类的绝对或相对寿命。在一些情况下，激发组件可以发射具有复杂波形的电磁辐射，并且吸收该电磁辐射的发射物类可以产生具有复杂的强度调制的发射。
在一些实施方案中，发射物类的发射时间段(例如，观察到的发射寿命)可以基于环境条件而变化，所述环境条件包括但不限于与其他分子(例如，氧气、水、二氧化碳、一氧化碳、猝灭分子)结合或接近、物理变化、温度、pH和辐射暴露。作为说明性实例，图6示出了在使用卷帘快门进行图像采集期间暴露于不同温度的包括两种发射物类的薄膜的光学显微图。特别地，图6示出了薄膜在冷藏(左)下在7℃下、在室温(中)下和在加热(右)下在54℃下的图像。随着温度升高，可归因于在LED的“关闭”状态期间的发射物类的发射量减少。不希望受到特定理论的约束，这可能是由于发射物类的寿命由于附加的失活途径而缩短。
在一些实施方案中，猝灭分子或材料被添加至发射物类的环境中。猝灭剂分子或材料可以充当动态和/或静态猝灭剂。在某些情况下，猝灭分子或材料通过与发射物类结合或持续接近于发射物类而与发射物类形成静态配合物。在一些情况下，猝灭分子或材料与发射物类结合或持续接近于发射物类改变了由发射物类发射的电磁辐射的至少一个特性(例如，波长、强度、发射寿命)。在一些情况下，猝灭分子或材料与发射物类结合或持续接近于发射物类猝灭了来自发射物类的发射，使得无法检测到来自发射物类的发射。
在一些实施方案中，猝灭分子或材料与发射物类动态地相互作用。在一些这样的实施方案中，猝灭分子或材料与发射物类之间的动态相互作用可以通过扩散或其他运动来控制。这种额外的失活猝灭率(kQ)可以减少观察到的发射物类的发射寿命。在一些情况下，猝灭分子或材料与发射物类之间的动态相互作用改变了由发射物类发射的电磁辐射的至少一个特性(例如，波长、强度、发射寿命或极化)。在一些情况下，猝灭分子或材料与发射物类之间的动态相互作用猝灭了来自发射物类的发射，使得无法检测到来自发射物类的发射。这可以称为饱和动态猝灭，因为它要求所有的猝灭相互作用在比发射物类的寿命快的时间内发生。在说明性的非限制性实例中，氧气存在于发射物类周围的环境中，但是不与发射物类结合。通过扩散，氧分子可以变得足够接近发射物类以猝灭发射物类的发射(例如，氧分子与发射物类之间的距离可以足够小到会发生电子转移或能量转移)。氧分子将通过扩散变得足够接近于发射物类以猝灭发射物类的发射的可能性可以取决于诸如环境中的氧气浓度和温度的因素。例如，较高的氧气浓度和/或较高的温度可以增加氧分子猝灭发射物类的可能性。因此，在一些情况下，观察到的发射物类的发射寿命可以提供有关氧气浓度和/或温度的信息。在某些情况下，例如，暴露于包装内部的发射物类可以用于在不打开包装的情况下确定包装内的氧气含量。在其他情况下，包装或胶囊可以包含使发射分子猝灭或防止发射分子的猝灭的气体或分子。可以通过发射物类的寿命和强度的变化来对打开了包装或胶囊或者对包装或胶囊的密闭壳(containment)的损害进行检测。
合适的猝灭分子的非限制性实例是包含胺的分子。胺可以充当动态猝灭剂或静态猝灭剂。在一些情况下，胺可以作为路易斯碱或布朗斯台德碱进行反应以产生改变发射物类的颜色和/或强度的静态配合物。在一些情况下，胺参与发生可能降低发射寿命的动态猝灭过程的电子转移过程。在某些情况下，胺可以与其他物类反应以产生新的动态猝灭剂。作为一个实例，胺可以使分子去质子化以使其更富有电子并且能够通过扩散和电子转移过程动态地猝灭发射物类。胺是食品腐败的指标，并且可以允许在不打开包装的情况下进行食品质量的检测。在一些情况下，胺可以是主要的扩散猝灭剂，其可以通过与二氧化碳结合来改性以制造氨基甲酸，这可能会改变其猝灭特性。在一些实施方案中，包括可以通过与二氧化碳结合而改性的动态猝灭剂的体系可以用于测量二氧化碳。这样的体系或方法可以用于许多生物和包装环境中。
在一些情况下，发射物类可以通过发射量子产率来表征。本领域普通技术人员将理解发射量子产率是指由发射物类吸收的光子数量与由发射物类发射的光子数量的比率。该比率通常取决于各种失活过程的相对速率。作为一个实例，如果发射物类的发射过程相对于非发射过程快，则发射量子产率将相对高。在一些情况下，发射量子产率可能受到发射物类的一个或更多个固有特性的影响。在一些情况下，发射量子产率可能受到一个或更多个外在特性(例如，与基质、溶剂和/或反应性分子相关的性质)的影响。在某些情况下，猝灭分子或材料可以完全猝灭发射物类，这通常意指发射物类的发射量子产率在检测限制以下。
在一些实施方案中，发射物类的至少一个特性(例如，发射量子产率、发射寿命、强度、波长、偏振)根据其环境而改变。作为说明性的非限制性实例，发射物类在疏水性环境中的发射量子产率会比在水性环境中的发射量子产率高。不希望受到特定理论的约束，该效应可以与发射物类的激发态的溶剂化变化有关，所述激发态可以具有与基态不同的电荷分布。在其他情况下，与发光金属离子或发射远红光的染料结合的水可以通过振动状态吸收能量并猝灭发光。在一些情况下，重水(D2O)可以用于防止这些过程。作为另一实例，某些发射物类的聚集可以增加发光强度和/或改变观察到的发射寿命。作为又一实例，某些分子与发射物类的结合可能影响观察到的发射物类的发射寿命。例如，伽马环糊精分子配合物在单个发色团结合在其腔中时可以表现出特定的观察到的发射寿命，但是当第二分子结合在腔中时可以表现出不同的观察到的发射寿命。
发射物类可以具有任何合适的结构。在一些实施方案中，发射物类是化学物类和/或生物物类。在一些情况下，发射物类是荧光团、磷光体、无机固体、盐或热激活延迟荧光(TADF)分子或分子复合物。
在一些实施方案中，发射物类是TADF分子或分子配合物。TADF分子或分子复合物通常是指被配置成具有低自旋态(即单重态)和高自旋态(即三重态)的一个或更多个分子，其能量足够接近使得它们在室温下经历动态平衡。在一些情况下，该动态平衡过程涉及自旋轨道耦合。在一些情况下，该动态平衡过程导致发射速率比对于单重态预期的发射速率慢得多，这至少部分是因为三重态充当了用于所激发的电子的容置储存器。在一些情况下，光子可以被TADF分子或分子配合物吸收，并且可以最初产生具有高发射速率的单重态。单重态可以与具有低发射速率的低能量三重态快速平衡。当分子热恢复至单重态时，分子有机会在其转换返回至较低能量的三重态之前发射光子。因此，电磁辐射可以通过荧光从少数单重态泄漏，但是发射速率比对于单重态所预期的发射速率慢得多。
在一些实施方案中，TADF分子具有包括富电子区域和缺电子区域的结构。合适的富电子区域的实例包括但不限于胺基。合适的缺电子区域的实例包括但不限于亚胺基和腈基。在基态中，最高占据分子轨道(HOMO)可以位于富电子区域上，而最低未占分子轨道(LUMO)可以位于缺电子区域上。为了产生有效的发射，处于激发态下的半填充轨道具有有限的交叠。在一些实施方案中，TADF分子处于扭曲的非平面状态。在一些实施方案中，TADF分子被排列成使得富电子区域和缺电子区域处于共面排列(即，富电子区域和缺电子区域的π电子体系在面对面排列中相互作用)。
在以下结构中说明TADF分子的非限制性实例。
Figure BDA0003653724750001051
以下描述了示出TADF行为的材料的非限制性实例，这些材料具有合适的吸收带以允许被智能电话的光源激发。这些材料的吸收带可以通过添加不同的取代基来移动，以使它们的吸收带与由智能电话光源产生的光强度分布最佳交叠。结构的系统性变化可以通过提高HOMO能量、通过降低LUMO能量或者提高HOMO能量和降低LUMO能量将吸收移动至更长的波长。
Figure BDA0003653724750001061
TADF材料也可以通过不同材料的缔合产生。例如，具有高能量HOMO的供给电子的材料可以与具有低能量LUMO的接受电子的材料配合。在这些类型的材料中，不希望受到理论的约束，供体分子和受体分子相互作用，使得它们的π-轨道混合并且观察到基态电荷转移相互作用。当产生激基复合物激发态时，材料间相互作用在激发态下可以大大增强。HOMO和LUMO轨道分别主要存在于供体材料和受体材料上的事实可能导致一些激基复合物材料显示出TADF行为。存在在这些激基复合物的产生中涉及两个单独的材料的事实，可以创建许多成对组合以产生多样性的激基复合物结构。在一些情况下，激基复合物结构可以通过分子彼此扩散形成，并且可以用于创建上述TTI。激发态激基复合物结构的发射效率和寿命将随环境和材料对而变化。附加地，用于产生基态电荷转移配合物以及激基复合物的能力基于环境而变化。创建能够被激发以产生TADF活性激基复合物的组合将涉及选择供体和受体对。
以下描述了可以用于与合适的供体分子产生组合物以产生TADF行为的的受体分子的合适的非限制性实例。可以选择X取代基来产生可以与所选择的供体材料配对的LUMO状态。附加地，X取代基可以用于通过限制通过与基质相互作用而与供体相互作用的几何形状来控制激基复合物的结构。X取代基可以独立地变化，并且Ar基表示具有支持所期望的性质的功能性的芳香族片段。芳基可以是杂环或经取代的烃。
Figure BDA0003653724750001071
以下描述了可以用于与合适的受体分子在激基复合物中产生TADF行为的合适的供体分子的非限制性实例。在一些实施方案中，Ar(芳族)基团可以包括杂环。在一些实施方案中，Ar基团可以由通过改变HOMO能量和/或通过促进/引导特定结构排列来促进TADF行为的基团取代。
Figure BDA0003653724750001081
本文所述的结构仅旨在为代表性的，并且存在可以配对以在特定背景/环境中产生TADF的许多其他可能的受体分子和供体分子。本申请的发明人已经认识到，考虑到π电子体系能够轨道交叠的事实，可以进行选择可以由智能电话(或其他消费者电子设备)的光源激发的特定供体和受体组合。例如，如果取代基的空间位阻阻止了允许这些相互作用的几何形状，则产生激基复合物的能力可能受损。附加地，供体分子和受体分子的相对能量水平需要具有适当的水平，以产生与智能电话的光源的输出交叠的吸收特征。对于第一近似值，合适的对可以包括供体的HOMO和受体的LUMO的能量差近似为2.75eV或更小的那些对。接近于许多智能电话光源的峰值光子输出的在450nm下的光子通常具有约2.75eV的能量(尽管其他能量也是可以的)。在一些实施方案中，例如因为吸收的固有带宽仍将允许在450nm处的有限吸收，因此HOMO和LUMO可以分开略大于2.75eV。还应当注意，相应基态分子的HOMO态和LUMO态通常仅为近似值。电荷转移基态配合物通常利用涉及成分的电子水平的变化的吸收来转变能级。环境的复杂性也可以改变吸收的能级和发射的能级。单独的供体材料和受体材料也可以是独立发光的，并且显示出可以产生非稳态光子发射事件的瞬时荧光。
在一些实施方案中，本文所述的TADF材料的非限制性实例是低摩尔质量分子。然而，TADF效应不限于小分子。活性TADF组分可以是例如聚合物上的侧基，或可以被直接整合至聚合物主链中。它们可以是有组织的或无定形固体的一部分。它们可以是共价结晶或无定形框架材料的成分，该材料可以具有或者可以不具有孔隙率。它们可以是受体中的客体。例如，环糊精分子可以在其腔中容置供体发色团和受体发色团二者以促进TADF激基复合物。替选地，与受体或基质的相互作用可以用于通过促进构象、通过呈现偶极电位、通过近距离放置能够猝灭激发态或通过有效地将分子与其周围环境隔离来防止猝灭的材料来增强或降低材料的TADF行为。TADF材料也不需要是天然纯有机的，并且可以具有许多其他元素，所述其他元素包括但不限于硼、硅、磷、硒和其他主族元素。有机金属、金属有机材料或纯无机材料也可以作为活性组分或结构组分存在于TADF组合物中。
在一些实施方案中，发射物类包括由两个或更多个分子形成的TADF分子复合物。在一些情况下，TADF分子复合物包括激基复合物。激基复合物可以由两个或更多个分子形成，其中分子的π电子体系具有某种程度的共面排列。有利地，通过分子的组合(例如，分子的成对组合)形成TADF激基复合物可以产生多种发射寿命、发射波长和对环境因素的响应。在激基复合物中，发射效率通常取决于组分分子相对于彼此的动力学。至少出于该原因，介质的刚性和/或其他分子的存在大体上会影响发射速率和/或量子产率。
在一些情况下，TADF材料可以附着至生物物类，或固定在粒子上，和/或结合至表面，以在测定中产生所期望的信号。
在一些情况下，TADF激基复合物可以具有比组分分子大体上更长的波长和/或大体上更长的发射寿命。在某些情况下，例如，每个组分分子都可以是具有相对短的发射寿命(例如，纳秒级)的固有荧光。一旦形成TADF激基复合物，则TADF激基复合物可以具有较长的发射寿命(例如，微秒级)。在一些情况下，形成TADF激基复合物有利地将发射寿命增加达数百倍至数千倍。
在一些情况下，TADF激基复合物由至少两个单独的分子形成的事实可以允许分子最初分开达特定距离，以及然后允许相互作用并通过扩散形成TADF激基复合物。因此，可以开发基于材料发射的寿命和波长对材料进行成像的热剂量计。在一些情况下，TADF激基复合物形成可能是由物理过程(例如，破坏胶囊)以及/或者粘度或其他物理特性的改变引起的。
在一些实施方案中，分子间TADF激基复合物响应于组分在特定位置处的定位的生物分子缔合或分子缔合而产生。在一些这样的实施方案中，激基复合物通过两种组分的共定位来促进，这可以被设计至测定中。
以下示出了显示TADF行为的分子对的附加非限制性实例。在这些说明性实施方案中，具有胺的分子是富电子元素，而具有亚胺的分子是缺电子元素。
Figure BDA0003653724750001101
本领域普通技术人员将理解，对TADF分子或分子复合物的取代基和支架(scaffold)进行改性可以改变任何发射的寿命和波长。在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有至少100ns、至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs或至少1ms的固有发射寿命。在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有从1μs至5μs、1μs至10μs、1μs至50μs、1μs至100μs、1μs至500μs、1μs至1ms、10μs至50μs、10μs至100μs、10μs至500μs、10μs至1ms、100μs至500μs、100μs至1ms或者500μs至1ms范围内的固有发射寿命。
在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有至少1μs、至少10μs、至少50μs、至少100μs、至少500μs或至少1ms的观察到的发射寿命(例如，测量的发射时间段)。在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有在从1μs至5μs、1μs至10μs、1μs至50μs、1μs至100μs、1μs至500μs、1μs至1ms、10μs至50μs、10μs至100μs、10μs至500μs、10μs至1ms、100μs至500μs、100μs至1ms、或500μs至1ms范围内的观察到的发射寿命(例如，测量的发射时间段)。
在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有相对高的发射量子产率。在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有至少0.3、至少0.4、至少0.5、至少0.6、至少0.7、至少0.8、至少0.9或约0.95的发射量子产率。在一些实施方案中，TADF分子或分子复合物具有在从0.8至0.9、0.8至0.95、0.8至0.95、0.8至0.95、0.9至0.95范围内的发射量子产率。
在一些实施方案中，发射物类基本上是磷光的。在一些实施方案中，磷光发射物类包括重原子。在一些实施方案中，磷光发射物类包括有机金属化合物。
在一些实施方案中，发射物类包括重原子。合适的主族重原子的实例包括但不限于氯、溴、碘、硫、硒、碲、磷、硅和锡。不希望受到特定理论的约束，重原子可以将通过吸收光子产生的初级单重态转换成三重态和/或提高发射速率，使得发射寿命处于最佳可检测范围内。在一些实施方案中，重原子可以与有机支架缔合。
在一些实施方案中，发射物类包括有机金属或金属有机化合物。有机金属化合物通常具有与一个或更多个配体共价结合的金属离子。在一些情况下，有机金属化合物包含一个或更多个金属-碳键。合适的金属的非限制性实例包括金、银、铂、铱、铼、钌和锇。合适的配体的非限制性实例包括炔基、芳基、杂芳基、羰基、吡啶基、联吡啶基、三联吡啶基、卟啉、硫醇和酞菁基团。合适的有机金属化合物的实例包括但不限于铼羰基联吡啶化合物、铂乙炔化合物、钌联吡啶化合物、钌三联吡啶化合物、铂卟啉化合物和铂酞菁化合物。在一些情况下，有机金属化合物可以用于氧感测。在一些实施方案中，例如，铂卟啉化合物和/或铂酞菁化合物可以用于氧感测。
在一些实施方案中，发射物类包括铋。本领域普通技术人员将认识到铋作为被认为是后过渡金属元素的无毒重金属。在一些实施方案中，铋与一个或更多个配体(例如，吡啶基配体)形成磷光化合物。在其他情况下，铋形成纯无机性质的磷光材料。在某些情况下，铋形成生物友好的盐。在一些情况下，生物友好的盐可以用染料来配制。
在一些实施方案中，发射物类包括镧系元素和/或锕系元素。镧系元素和/或锕系元素通常具有高度收缩的电子态，并且经常产生具有窄的发射线的类似原子的发射曲线。在一些实施方案中，镧系元素和/或锕系元素与配体(例如，有机配体)形成配合物。在一些情况下，配体可以用于提供不同的电磁辐射吸收和/或发射曲线。在某些情况下，与镧系元素和/或锕系元素结合的一个或更多个配体充当收获电磁辐射的天线。在一些情况下，包含镧系元素的发射物类的发射特性可以在结合水时变化。在某些情况下，可以通过用重水(即，D2O)取代H2O来减轻水的影响。在某些情况下，可以通过将重水与镧系元素和/或锕系元素结合来制备发射物类，并且可以通过与水交换将发射寿命降低至不同程度。在一些情况下，可以使用这样的过程来确定材料是否已暴露于包含水蒸气的气氛中。
纯无机磷光体也可以由智能电话的光源激发。在一些情况下，基于重量的吸收效率可能低于有机材料中的一些有机材料，然而，这些材料可以有利地显示出高的热稳定性和化学稳定性。纯无机磷光体通常包含具有高的熔点且可以被分类为陶瓷的不同的氧化物材料(铝酸盐、硅酸盐、硼酸盐)。它们也可以分散在包括氟化物或硫酸盐的其他盐中。在一些情况下，发光特性可以源自活性金属离子到无机材料中的整合。这样的结构可以被组织为单晶或可以被认为是固溶体。例如，Cr+3可以并入至Al2O3基质中，并且通常称为红宝石的这些组合物显示磷光并且可以被智能电话的光源激发。存在可以置于无机材料中的许多其他活性元素，并且一些活性元素可以处于不同的氧化态。可以用于产生无机磷光体的合适的金属离子的非限制性实例包括Eu、Bi、Ce、Cr、Nd、Yb、Pb、Gd、Dy、Er、L、U、Ta、Sr和Y。
在一些实施方案中，将多种金属离子并入至组合物中以产生无机磷光体。这些材料的取决于材料的激发态寿命可以表征为瞬时磷光或延迟磷光，并且从而可以用于产生非稳态光子发射事件。不同的元素取代可能影响寿命，并且作为非限制性实例，将Mn+2取代至不同的组合物中可以用于产生延长的激发态寿命。
许多无机磷光体属于被称为钙钛矿的化合物的结构类别，并且根据本文所描述的实施方案也可以是合适的。在这些类型的化合物中，通常存在被视为不同多面体基团之间的阳离子的原子，通常由金属氧化物或卤化物组成。钙钛矿的子区域是其中阳离子是有机铵离子的材料。这些有机/无机杂化盐配合物中的一些在低温下很容易合成，并且可能会被智能电话激发。智能电话可激发晶体的非限制性实例包括(n-丁基铵)2PbI4和(N-甲基丙烷-1,3-二铵)PbBr4。这些有机/无机杂化钙钛矿的激发寿命可以与对应于瞬时荧光和瞬时磷光的激发寿命不同，并且通常能够产生非稳态光子发射事件。使用不同的成分(例如，使用比铅更环境友好的元素)，较长的激发态寿命也是可能的。
另一类纯无机发射物类是由纳米结构半导体产生的物类，并且根据本文所描述的实施方案也可以是合适的。存在许多不同类型的这些材料并且不希望受理论束缚，由于它们的离域电子状态，纳米颗粒的尺寸可能与它们的吸收特性相关。因此，在一些实施方案中，这些材料的所选择的尺寸可以用于产生智能电话可激发材料。半导体纳米材料的非限制性列表包括包含以下中的一个或更多个的纳米颗粒：CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、InP、Ge、PbS和PbSe。这些材料的激发态寿命可能随尺寸和成分而变化，并且已经观察到显示对应于瞬时荧光至瞬时磷光的激发态寿命的激发态寿命的材料。
在一些情况下，Eu+3、Tb+3和其他镧系元素或锕系元素的金属有机类似物可能会显示延迟磷光。在一些实施方案中，与金属中心相互作用的有机配体充当用于捕获光子的天线。不希望受理论束缚，配体一旦被激发到其单重激发态，通常会经历快速的系统间穿越到三重态，并且然后将三重态能量转移到金属中心。三重态的相对能量和金属中心上的相对能量可能会影响能量转移的效率。因此，应当注意选择可被智能电话激发并且可以有效参与三重态能量转移到金属中心的配体。在一些情况下，金属中心上的轨道会收缩，并且电子态可以被认为是严重局限在金属中心上的。因此，特定金属的不同配合物即使具有非常不同的天线配体和配位环境，特定金属的不同配合物的发射光谱也可能非常相似。可以选择配体以具有其他期望的特性，包括对不同化学、热、光学、环境和/或光学刺激的敏感性。
根据本文所描述的实施方案，基于铕(Eu+3)的发射器特别值得注意，这是因为它们通常显示红光发射。可以使用能够吸收来自智能电话光源的光的天线配体。非限制性实例是下面描述的酮配合物。酮通常是非离子配体，并且通常比其他三种阴离子1,3-二酮配体结合更弱。在一些情况下，Eu+3周围的配位球可能是动态的，并且示出为L的另外的配体也可以与金属中心配位。不希望受理论束缚，配位度通常受金属中心周围的空间约束和由配体强加的空间约束。在一些情况下，基质材料的空间影响也可能起作用。例如，在一些实施方案中，两种酮可以与Eu+3中心相互作用或者不存在L配位。L基团可以是阴离子的并且例如可以是羧酸根、硫酸根或卤化物离子。酮的弱结合性质通常使其易于被取代。在需要更稳健关联的情况下，基质材料可以用于通过限制几何形状和/或通过将材料置于高刚性环境中来加强强关联。在一些应用中，使酮金属相互作用受到化学、光学、热、环境、电离辐射和/或机械刺激的调制会是有用的。例如，这些应用可以利用酮与Eu金属中心的弱结合。这样的变化可以是不可逆的或可逆的，这取决于应用。除了所示的那些的其他酮以及其他离子配体，也可以用于创建智能电话可激发配合物。
Figure BDA0003653724750001141
在一些情况下，可以使用与金属中心缔合的阴离子配体来产生具有延迟磷光的多种材料。下面示出了具有整合到离子1,3-二酮配体中的咔唑的智能电话可激发的Eu+3配合物的非限制性实例。在一些实施方案中，不希望受理论束缚，由咔唑对π电子体系的延伸允许该化合物被智能电话激发。如所示出的，中性1,10-菲咯啉配体通常占据Eu+3上的两个配位点。与Eu位点结合的另外的配体也是可以的。在一些实施方案中，许多其他配体可以与所示的咔唑1,3-二酮酸酯配体配对(例如，增强对来自智能电话的光的吸收，以及/或者产生以替选波长激发配合物的机会)。
Figure BDA0003653724750001142
下面示出了具有可以被可见光激发的含有稠合芳环(例如菲和苯并苯)的阴离子配体的铕配合物的非限制性实例。不希望受理论束缚，将可见光吸收部分结合到阴离子配体中通常会产生提高白光活化磷光体，这是因为与中性配体相比，离子配体与Eu+3结合更紧密。
Figure BDA0003653724750001151
R＝H、烷基或烷氧基
R'＝CnF2n+1
下面示出了具有三配位天线配体的Eu+3配合物的非限制性实例。这仅是可能的许多潜在类似物之一，并且本领域普通技术人员将基于本说明书的教导理解可以使用不同的替换来增强对来自智能电话(或其他消费者电子设备)的光的吸收、与基质材料的相容性、配合物的稳定性、防止不需要的猝灭和/或提高延迟磷光的量子产率。
Figure BDA0003653724750001161
在下面的实例8至实例21中，本文提供了基于铕的发射器的另外合适的非限制性实例，并且一些示例性结构在图35A中示出。
其他能够显示延迟磷光的智能电话可激发材料包括如下所示的硼和铝配合物。这些材料通常具有非常刚性的结构，可以将其激发电子态的非辐射弛豫限制为基态。不希望受理论束缚，缺少重原子通常导致比结合有重原子所预期的发射速率更慢的发射速率。然而，如果将这样的材料结合到适当的基质中，这样的材料可能会显示出强的发光。这些化合物的长寿命会引起氧猝灭，并且因此这些材料可以用作例如氧传感器。
Figure BDA0003653724750001162
在许多应用中，智能电话可激发发光材料(例如，发射物类)可以悬浮在另一材料(例如，基质)中。发光材料可以处于流体或固体溶液中，其中它们在分子水平上随机溶解。发光材料的晶体或颗粒可以分散在固体、薄膜、液晶、油或溶液中。发光材料可以与另一材料共结晶。发光材料可以通过热促进扩散、通过物理压力和/或通过溶剂辅助输送到材料中而被吸入到聚合物或塑料中。材料可以通过单体聚合来制备，将材料包裹在分散体中或作为本体材料/膜。发光材料可以通过粘合剂附着到材料上，粘合剂包括压敏粘合剂、环氧树脂、聚氨酯或热塑性塑料。聚合物密封剂可以应用于发光材料的分散体以产生涂层颗粒。发光材料可以被合成在在本质上可以是有机或无机的基质材料中。
在一些实施方案中，发光材料可以用于水性环境中并且可以连接(缀合)至其他物类，其他物类包括诸如蛋白质、抗体、DNA和RNA的生物识别元素。它们也可以直接连接至真菌、细菌、组织或细胞。材料可以以溶液或粉末的形式分散，并且聚合物可以围绕它们组装以产生涂层聚合物。例如，如果发光材料是相对非极性的，则可以使用聚合物、分子或可聚合表面活性剂将其分散在水中。结构为Z(OCH2CH2)x(OCH(CH3)CH2)y(OCH2CH2)xOZ的聚合物可以用于分散材料。这种嵌段共聚物在中心具有可以与疏水性发光材料相互作用的疏水基团，而(OCH2CH2)x基团通常是允许水分散的亲水的。可以具有一个以上官能团的Z基团可以用于交联材料以形成坚固的涂层和/或将它们缀合到另一材料例如抗体、蛋白质或DNA/RNA。存在许多类型的合适的聚合物表面活性剂和聚苯乙烯与其他极性材料的二嵌段共聚物，其他极性材料包括代表非限制性实例的聚(环氧乙烷)的丙烯酸酯。也可以将发光材料分散在可聚合单体中以产生聚合物包封的材料。例如，可以通过使用表面活性剂与苯乙烯来将发光材料分散在水中以产生颗粒。发光材料可以作为固溶体均匀地分散在聚合物颗粒中或者分离成小晶体或聚集体。在一些情况下，聚合承载发光材料的材料的行为可能导致材料分离以产生嵌入的晶体或聚集体。共聚单体可以用于交联聚合物或在颗粒的表面上产生可以参与生物缀合反应的官能团。也可以根据需要在聚合后添加官能团。可置于结合发光材料的颗粒的表面上的优选的非限制性官能团包括羧酸基团、胺、硫醇、酯、烯烃、应变环状烯烃、应变环状炔烃、亲电烯烃、马来酰亚胺、四嗪、异硫氰酸酯、封端异氰酸酯、唑啉、碳二亚胺或叠氮化物。可用的多种方法(反应序列)使用这些基团来创建与不同生物分子物类的连接。
在一些实施方案中，可以用发光材料对预先存在的聚合物颗粒进行功能化。说明性但非限制性的实例是在其表面上具有羧酸酯基团的聚苯乙烯颗粒的情况。将这些颗粒分散在溶胀聚合物例如二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、甲苯或1,2-二氯苯但是也含有发光材料的溶剂中可以用于制备发光颗粒。在一些实施方案中，一旦颗粒被含有发光材料的有机溶液溶胀，则材料被干燥。如果材料都不溶于水，则颗粒可以溶解在水中并且应用用于缀合至不同生物分子识别元素的方法。缀合方法包括胺与反应性酯的反应、硫醇加成烯烃受体分子(硫代迈克尔反应)、四嗪与反应性烯烃之间的点击反应、胺加成异硫氰酸酯、有机叠氮化物与末端炔烃的铜催化点击反应、和/或有机叠氮化物与应变环状烯烃和炔烃的点击反应。
可以将官能团添加到材料或包含材料的颗粒中，这可以将材料共价连接至感兴趣的对象。发光材料可以结合至带并且通过层压添加至制品。高温工艺可以应用于纯无机材料，使得能够与玻璃、陶瓷或聚合物反应或融合。一些材料能够具有足够高的温度，使得它们可以被热吸入至玻璃中。在一些应用中，期望多种发光材料的混合物。在其他情况下，一个或更多个发光材料可以在制品上进行空间图案化。空间图案化可以在所有三个维度上完成，并且可以通过例如层压、喷涂、丝网印刷、凹版印刷、喷墨印刷、压花、冲压或3D印刷来完成。
制造后，材料可以通过加热、聚合、光解、层压或通过外涂层而锁定在最终稳定的形式中。材料也可以经由封装被钝化。
在一些情况下，电子转移过程可以用于产生具有发射寿命的材料，其可以用于在制品中或制品上编码信息。在一些情况下，这些过程包括使用电子转移过程来产生激发态。
在一些实施方案中，发射物类可以用作晶体、陶瓷、颗粒、在聚合物复合材料中使用和/或封装在玻璃中。在一些实施方案中，发射物类沉积在具有连续成分、梯度或图案的对象上。在某些情况下，图案可以类似于可由激光扫描仪或图像分析装置读取的线性条形码或矩阵码。在一些实施方案中，一个或更多个发射物类直接整合到印刷图像中或者与其他染料混合。在一些实施方案中，一个或更多个发射物类均匀地沉积在固体、表面或溶液上。本领域普通技术人员将认识到，可以将发射物类添加至组合物或与其他发射或有色材料一起图案化地沉积以产生独特和复杂的信息内容。
检测到的发射可能取决于存在的发射物类的激发方法、频率、延迟、波长和强度。脉冲后的延迟可能会改变图像，如果多个发射物类在空间上图案化，这可能会特别明显。在一些情况下，所有发射物类可以同时被激发。在一些情况下，可以通过选择所使用的电磁辐射的波长来选择性地激发某些发射物类。在一些情况下，制品可以具有固有发射。例如，印刷的对象可以使用蓝色染料来防止纸或织物呈现黄色。来自这些增白剂的发射可能会因在其上印刷或沉积材料而被阻断。例如，碳基油墨可以沉积在白纸上。类似地，较长寿命的发射物类可以沉积在纸上，并且然后通过在纸上印刷碳墨来图案化。
在一些实施方案中，可以发生淬灭发射的二次过程。在一些实施方案中，发射材料可以包含可以仅读取一次或几次的发射物类。例如，二次过程可以由读取过程启动，该读取过程引起包含发射物类的制品中的不可逆的变化。这种变化可以是立即的，或者需要一些时间来形成。这样的变化可以通过光致变色分子和/或酸、碱、自由基或猝灭剂的光生成来激活。在一些情况下，可以将发射物类配置成产生可检测的发射，但是二次过程可能会改变材料，使得重复读取时不存在可检测的发射。在一些情况下，二次过程可以由反应性分子、有色染料、自由基、酸、碱、还原物类或氧化物类的光化学生成触发和/或引起化学级联触发。二次过程也可以通过机械应力、空气暴露、水分暴露或电离辐射例如伽马射线或X射线启动。
不同发射物类的丰富性使得可以创建许多不同的响应机制，不仅用于确定材料的固有特性，而且用于确定其化学状态。本文所描述的许多发射物类是具有键、缔合和/或连接的多组分，该多组分可以被改性以对光、温度、辐射、感兴趣的分子、酶、核酸、蛋白质、细胞、细菌、病毒、孢子或其他生物分子、物理修饰、压力、气体、氧气、水分、二氧化碳、花粉、环境污染物、微粒、药物、pH、过敏原等产生可逆或不可逆的响应。
在一些实施方案中，一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个、七个或更多个、八个或更多个、九个或更多个、十个或更多个、十五个或更多个、或者二十个或更多个(不同)发射物类可以存在(例如，与制品相关联、在系统中、在化学标记上、在标签上)以及/或者被激发成分激发。在一些实施方案中，与制品相关联的不同发射物类的数量在1至2、1至5、1至7、1至10、1至15、1至20、2至5、2至7、2至10、2至15、2至20、5至7、5至10、5至15、5至20、10至15或10至20的范围内。在一些实施方案中，每种发射物种可以对不同的刺激(例如，针对特定温度、pH、溶剂、化学试剂、气氛类型(例如，氮、氩、氧等)、电磁辐射的变化)进行响应(例如，可以改变发射光的强度、发射光的偏振、发射光的空间分布或发射物种的发射寿命的变化中的一个或更多个)。在一些这样的实施方案中，刺激的特征(例如，存在、标识等)和/或制品可以基于哪一个或更多个发射物类产生可检测的信号来确定。
通过说明性实例并且不希望如此限制，在一些实施方案中，系统包括第一发射物类和第二发射物类。在一些实施方案中，第一发射物类(而不是第二发射物类)的可确定变化对应于特定特征(例如，与发射物类相关联的制品的特定特征)。在一些实施方案中，第二发射物类(而不是第一发射物类)的可确定变化对应于特定特征。在一些实施方案中，第一发射物类和第二发射物类两者的可确定变化对应于特定特征。在一些实施方案中，第一发射物类或第二发射物类中没有可确定的变化对应于特定特征。在一些实施方案中，存在第三发射物类。在一些实施方案中，三种发射物类中的一者的变化对应于特定特征。在一些实施方案中，三种发射物类中的两者的变化对应于特定特征。在一些实施方案中，三种发射物类中的三者的变化对应于特定特征。在一些实施方案中，三种发射物类中的三者没有变化对应于特定特征。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员将理解，可以使用发射物类的更高阶组合(四种或更多种、五种或更多种等)，并且选择发射物类的选择变化可以对应于特定特征(例如，与发射物类相关联的制品的特定特征)。
通过进一步说明性实例并且不希望如此限制，在一些实施方案中，系统包括多个发射物类(例如，至少第一发射物类、第二发射物类和第三发射物类)，使得选择每个发射物类以响应于特定的刺激。例如，刺激可以是分析物的浓度、pH和/或温度。在示例性实施方案组中，每个发射物类可以对不同的温度响应(例如，发射物类经历诸如波长和/或强度的特性变化)。在一些这样的实施方案中，一个或更多个发射物类的变化指示暴露于特定温度(或温度组)。例如，第一发射物类的变化指示暴露于至少第一温度，并且第二发射物类的变化指示暴露于不同于第一温度的至少第二温度。如本文所描述的，其他刺激也是可以的。
在一些情况下，可以通过使用复杂的激发方法、偏振、空间图案化、时间延迟和/或二次曝光从不同发射物类的子集中提取信息。
图7示出了包括两种发射物类的示例性系统。在图7所示的示例性系统中，一种发射物类的发射寿命大于10ns，并且一种发射物类的发射寿命小于10ns。如图7所示，卷帘快门效应可以与脉冲电磁辐射源结合以解析各个部件。图7(左)示出了包含两种发射物类的小瓶的光学显微照片。图7(中)示出了在脉冲照明下使用卷帘快门成像的同一小瓶的光学显微照片。如图7(中)所示，在“开启”状态期间，观察到来自两个物类的发射，并且在“关闭”状态期间，仅观察到来自发射寿命大于10ns的物类的发射。如从图7(右)所示的放大图像可以看出，卷帘快门法将时域叠加在空间域上。
本文所描述的系统和方法可以用于许多应用。例如，在一些实施方案中，本文所描述的系统和方法可以用于产品识别、产品认证等。在一些实施方案中，本文所描述的系统和方法可以用于确定制品的特征。在一些情况下，制品的特征可能包括制品的标识、制品的起源点、制品的位置、制品的真实性(或伪造性质)、制品的质量、制品的使用年限、制品是新的还是经使用的、制品的变质、制品的错误处理、制品的篡改、制品的污染等。例如，这样的特征可以用于检测盗窃、检测未经授权的分发、识别非法销售、识别伪造产品、识别掺假产品、质量控制、质量保证、篡改和跟踪制品。
在一些实施方案中，优化可以涉及创建使信号最大化和/或使背景(例如，包括杂散光)信号最小化(抑制)的参数组。这些参数通常取决于特定的测定和进行读数的条件。当部署在智能电话上时，比色信号可以用于提供指导用户以相对于测定的特定方式定向智能电话以产生所期望的信号的信息。在一些情况下，关于测定的可能包含在图片、徽标、二维码或条形码中的该信息告知智能电话关于最佳相机设置，例如快门速度(曝光时间)和/或灵敏度(ISO)设置和激发配置。在一些情况下，电话可以执行快速探索要使用的快门速度/ISO的值范围以及激发类型/持续时间的测量。在计算上，智能电话可以用于确定产生所期望的信号的成像条件(例如，通过提供高清晰度/对比度、抑制伪影和杂散光以及产生明亮的发射信号)。可以是这样的情况：这次调查期间收集的数据足够，并且可以从许多图像中提取最佳信号。在一些实施方案中，可以将所有图像融合在一起，使得仅一部分图像用于创建测量。也可以是这样的情况：在由快速调查方法的指导下，计算方法产生成像参数，该成像参数将智能电话配置成使用特定参数组进行后续测量以创建最佳测量。例如，这可以用于确定测定是否远离明亮的干扰光源或者改变由检测芯片收集每个图像的时间(快门速度或曝光时间)，或者如何最好地配置激发。后者可以是脉冲闪光或频率调制方法。在一些情况下，智能电话可以指示用户寻找限制环境光的条件。例如，这可以通过进入暗室或壁橱或者在相机和测定上使用暗盖以消除光来实现。后者可以包括深色布、黑色塑料片或能够相对于测定定位相机同时阻止杂散光干扰测量的盒子。后者可以包括作为产品包装的一部分提供的一次性元件。
在一些实施方案中，发射物类(例如，磷光体)可以用于检测重金属(例如，铅、汞)的存在。作为说明性实例，可以将发射物类(例如，发光体)涂覆在纸条上，并且可以将经涂覆的纸插入水样品中。如果存在重金属，它们会与经涂覆的纸结合，并且可能改变发射物类的发射寿命。可以使用如上所描述的寿命成像来测量每个物类的发射寿命。
在一些情况下，测试条(例如，涂覆在纸条上的发射物类)可以用于检测产品的分子记号。作为一个非限制性实例，可以将香料喷洒在测试条上以产生新对象，当在发射物类的整个寿命中成像时，该新对象可以用于验证其标识。分子记号可以由发射物类的选择性增强或猝灭以及/或者改变发射物类的寿命引起。
在一些情况下，发射标记(例如，化学标记)可以用于标记或信息编码。在一些情况下，这样的发射标记(例如，化学标记)可以依赖于图案化和不同的颜色。可以通过许多可能的复杂和可变激发以及测量方法来准备和读取发射图像。在一些情况下，可以通过单个发射标记生成许多不同的图像图案。测量的寿命图像可以基于应用或根据从中央源传输至读取设备的指令而动态改变。可以将复杂的算法分配给给定位置或获取图像的日期的时间。在一些情况下，辅助信息(例如，对象上的一维条形码或二维条形码)可以包含关于如何读取复杂的发射寿命图像的指令。
在一些情况下，可以将能够猝灭选择的发射物类以产生特定寿命的动态猝灭剂添加至发射材料中。发射物类和/或动态猝灭剂可以结合至膜、本体聚合物、糊剂、凝胶或流体(例如，液体、气体)中。例如，可以将一个或更多个发射物类印刷在表面上，并且可以将一种或更多种动态猝灭剂放置在气相中。在一些情况下，猝灭剂的扩散速率可以通过第二刺激来改变，并且可以使用寿命图像来检测第二刺激的存在。刺激可以是化学的、热的、光化学的、辐射的(例如，涉及暴露于电离辐射)或机械的。第二刺激的作用可以是可逆的或不可逆的。如果可逆，它可以作为第二刺激的实时传感器。合适的第二刺激的非限制性实例包括水和热的存在。公知的是，热可以改变材料内的扩散过程，并且可以通过改变动态猝灭剂的扩散速率来改变发射物类的寿命。它还可以涉及光致变色元件的选择性激发。电磁辐射可以用于改变材料的特性及其扩散。第二刺激也可以用于增加动态猝灭剂的浓度，这可以增加动态猝灭剂接近发射物类的概率。在一些情况下，动态猝灭剂和发射物类两者都可以扩散。在一些情况下，仅发射物类可以扩散。这两个物类的相遇通常由扩散速率和浓度控制。
在一些情况下，制品可以与难以逆向工程或复制的发射标记(例如化学标记)相关联。在发射标记中，可以通过组装组合物的方式将多个不同的发射物类放置在不同的环境、位置或取向中。在一些实施方案中，组装发射标记的过程可能是复杂的并且可能产生独特的信号。在高度多维的处理空间中创建新的独特信号比复制这个信号要容易得多。因此，创建新的独特信号将是有效的，并且试图伪造这些组合物的副本将是徒劳的。在一些实施方案中，发射物类可以共价结合和/或包裹在只能通过导致发射物类降解的侵蚀性物理、热和/或化学过程分解的材料中。在一些情况下，这可能会妨碍对发射物类的容易识别。另外，创建的图案可能非常复杂，将需要大量工作来逆向工程或复制图案。此外，即使可以对发射标记进行逆向工程或复制，代码也可能容易改变并且需要与其他产品信息例如线性条形码和/或矩阵代码匹配。
用于认证制品的一种方式是将专门设计的发射物类直接放置在制品中。发射物类可以嵌入塑料、陶瓷、玻璃、金属、油漆、凝胶、蜡、液体或油中。在一些情况下，发射物类可以是均匀分布的。在一些情况下，可以根据图案印刷发射物类。即使在没有复杂图案的情况下，考虑到发射物类颜色和发射寿命的可能变化，仍然存在相当多的可用信息。
附加地，产品(例如，制品)进入的容器上的辅助标签可以用于向阅读器(例如，智能电话)给出有关如何执行阅读的附加指令。例如，可以通过首先扫描其容器或包装上的光学线性条形码或二维矩阵码并且然后扫描流体来分析流体。以这样的方式，存在可以以最小的费用为产品创建各种代码。在另一代表性实例中，可以将含有标签剂的液体、凝胶、糊剂或固体喷涂或沉积到线性条形码、二维矩阵码、能够产生非稳态光子发射以产生图像的测试条、或者能够识别标签剂的存在的容器或包装的任何其他区域上。以这样的方式，可以容易地验证内容物及其相关联的包装两者的真实性。
可以从无毒的有机和/或惰性无机材料生产多个发射物类。类似地，不溶性碳点材料可以被认为是无毒的、热稳定的和惰性的。在一些实施方案中，这些材料仅需要以痕量浓度存在并且可以在香料和化妆品的情况下应用于皮肤。替选地，发射物类可以是产品上涂层的一部分。在包衣丸剂、片剂或胶囊的情况下，发射物类的组合可以唯一地编码丸剂、片剂或胶囊，同时保持安全食用。在一些情况下，可以组合被批准供人类食用或者应用于皮肤的一个或更多个安全材料。例如，铋化合物用于治疗消化问题。铋可以用于产生具有可食用染料的组合物，以产生长寿命的发射复合物。其他合适的非限制性实例包括可以具有长寿命发射的食用染料。有利地，在一些情况下，长寿命发射可以使得能够通过非稳态方法进行选择性检测。
发射物类可以包括在其他消耗材料例如润滑油中。
发射标记可以结合到包装上、包装材料本身中、集成为线性条形码或矩阵码的一部分、或者包括在图像或商标中。线性条形码或矩阵码可以向阅读器提供关于如何激发发射物类以及在何处阅读代码的指令。例如，在给定的包装中，可以指示用户将他或她的阅读器(例如，图像传感器)放置在特定符号或单词上。可以在单个包装上放置多个代码，并且仅在存在数据表明可能的伪造活动时才会重定向阅读器。这可以是光学条形码表明产品未分布在特定区域中，但是在该区域中存在多个产品被读取的结果。可以是已经检测到可能是伪造的其他可疑代码。因此，发射物类的使用可以有利地提供将认证信息结合到产品包装中的低成本方式，这也可以用于获得信息以跟踪伪造商品的来源。
包装通常用于保护产品免受环境影响，并且发射标记可以用于确定产品的状态。在一些情况下，发射标记可以被设计成响应于特定类型的刺激。例如，如果将发射标记放置在食品包装的内部上，它可以用来确定食品的质量。由微生物活动产生的生物胺可能会导致发射物类响应(例如，寿命、强度、发射波长、颜色)的变化，以及由捕获的图像确定的这些胺的浓度的变化。在一些情况下，如果包装在标签激发和读取波长下是透明的，则无需打开包装就可以确定该测量。类似地，对于用于产品的气调包装，可以开发检测氧气、二氧化碳和/或其他微生物标记的水平的标签。氧气的进入可以用于确定产品的密封是否已经被破坏。
在一些实施方案中，发射标记可以用于感测气体和/或液体状态。在其中产品是液体的一些实施方案中，发射标记可以与液体接触，并且液体成分与发射标记之间的特定相互作用可以用于生成通过发射波长和寿命读取的独特图像。对于泡罩包装等，可以将分析物结合到包装内所包含项目的内容物中以用于随后释放，或者在制造时主动添加至包装的顶部空间中，使得所得的顶部空间分析物与位于包装内部的发射标记相互作用，以影响标签的发射波长和寿命。在一个实施方案中，这种分析物-标签相互作用可以是可逆的，使得标签在打开包装和随后蒸发或去除分析物时恢复到其原始状态。
在一些情况下，产品的热历史可以由放置在包装内或包装上的发射认证码确定。这对于诸如生物制剂、胰岛素和疫苗的热敏感药物会非常有用。发射标记可以用于确定产品的真实性，并且确保已观察到保持其质量所需要的冷藏链。在一个实施方案中，位于小瓶胰岛素上的发射标记可以用于监测累积的冰箱超时。热历史标签也可以用于监测肉类和鱼类以及酒的质量。
发射编码标签、光学线性条形码或矩阵码、全息图、压纹码、波导码和智能电话阅读器或类似互连设备的组合可以用于获得时间、位置和认证数据。该数据可以使用设备应用在本地捕获并且定期传输至中心位置，或者在带宽允许的情况下不断传输。在一些情况下，制造商和/或零售商能够使用该信息来监测他们的产品所在的位置，并且更重要的是，监测伪造产品在哪里渗透到他们的供应链或分发链中。
在一些实施方案中，发射标记是光学各向异性的。在一些实施方案中，发射标记的一个或更多个发射物类可以在一个方向上以第一组波长和发射寿命发射电磁辐射，并且在第二方向上以第二组波长和发射寿命发射电磁辐射。在一些情况下，当发射物类是聚合物或嵌入聚合物中时，这种各向异性可以通过机械方法(例如，吹塑、熔体流动、挤出、橡胶、压花、溶剂流动、拉伸)产生。在一些实施方案中，发射物类可以是液晶的一部分或者溶解在液晶中。发射物类在液晶内的对准可以通过机械方法、光学方法、光化学反应以及/或者施加电场和/或磁场来实现。在某些情况下，可以产生圆极化电磁辐射。在一些情况下，这些对准可能会被保留并且无限期地持续在发射标记中，或者直到施加导致对准丢失的其他条件。在某些情况下，各向异性光学材料可以放置在发射物类周围和/或上方，并且从而可以产生偏振图像。在一些情况下，向发射标记添加偏振和光学各向异性特征可以有利地产生附加的复杂性并且为编码信息提供更多选择。在一些情况下，温度升高可能导致材料内的光学对准降低。在一些这样的情况下，由材料的对准变化引起的发射寿命图像变化可以用于获得关于对象的热历史的信息。
在一些实施方案中，丸剂、片剂和胶囊可以放置在泡罩包装中。通常，该包装的一侧是半球形且透明的，使得可以看到产品，并且通常为箔的背衬是平坦的，其中通过破坏背衬取出产品。这些包装可以包含导致发射标记的特定寿命的气氛。该气氛可以包含气体例如二氧化碳，二氧化碳可以与发射材料中的胺或其他物类相互作用以给出独特的寿命。这可以为产品产生独特的光学特征。在一些情况下，如果产品因破坏密封而受损，这也可以被检测到。在一些实施方案中，气氛可以是氮气或氩气，并且发射标记可以是在氧气存在的情况下改变其寿命的一种，如果密封被破坏，则氧气可以注入到包装中。在一些情况下，气氛可以包含重水，在密封破损的情况下，重水可能会被水代替。
在一些实施方案中，发射物类和/或发射标记可以与识别实体例如RNA、DNA、PNA、嵌合核酸、分子信标、抗体、适体、凝集素、蛋白质、工程化蛋白质、酶、嵌入剂等组合，以产生测定(例如，诊断测定、免疫测定)。在一些情况下，测定可以用于护理点、现场、需求点和/或家庭诊断用途。在一些实施方案中，测定可以基于高通量筛选(HTS)、时间分辨FRET和/或时间分辨荧光猝灭技术。在某些情况下，测定可以与其他诊断、感测和/或信号/分析物扩增技术结合，该技术包括但不限于聚合酶链式反应(PCR)、定量聚合酶链式反应(qPCR)、等温扩增、基因编辑技术等。在某些情况下，测定可以与高通量阵列技术结合，高通量阵列技术包括但不限于DNA微阵列、蛋白质微阵列、芯片上器官设备等。在一些情况下，该测定可以用于测试环境样品(例如，水、土壤、霉菌、油漆)和/或生物样品(例如，血液、汗液、粘液、尿液、粪便)。在一些情况下，这些测定可以被整合到设计成监测pH、出汗率/流失、分析物浓度(例如，葡萄糖、乳酸、氯化物、电解质、代谢物、小分子)的可穿戴传感器中。在一些情况下，此处描述的系统和方法可以被制成测定(例如，诊断测定)以监测指示疾病状态的分析物，疾病状态例如为细菌、病毒或真菌感染、肾衰竭或癌症。本领域技术人员将认识到其他测定是可能的。
在一些实施方案中，发射喷雾、气溶胶、液体、颗粒等可以用于验证食品和饮料样品中过敏原的存在或不存在。
在一些实施方案中，发射固体、液体、颗粒、气溶胶、凝胶、糊剂等可以被广泛分布和远程监测，以验证分析物例如爆炸物、化学试剂、生物试剂、有毒化学品、重金属、麻醉剂、辐射等的存在或不存在。附加地，上述卷帘快门效应可以针对测距应用产生距离信息。
在另一实施方案中，可以将能够检测分析物例如爆炸物、化学试剂、生物试剂、有毒化学品、重金属、麻醉剂、辐射等的发射标记部署在基于空中、陆地和海上的自主车辆上以用于远程监测。
在另一实施方案中，发射标记可以用于朋友/敌人识别。
在另一实施方案中，发射标记可以用于安全徽章或标识证。
在另一实施方案中，发射标记可以用于货币。
在一些实施方案中，本文所描述的发射物类(例如，化学物类和/或生物物类)可以与护理点、现场、需求点或家庭诊断试剂盒或相关方法相关联。
在一些实施方案中，可以将一个或更多个发射物类结合到溶液中，该溶液被滴注、旋涂或喷涂到各种基底上。在一些实施方案中，可以将发射物类结合到薄膜中。
在一些实施方案中，本文中所描述的系统和方法可以用于检测由于例如暴露于极端温度、水分和/或湿度的变化、暴露于光和/或化学反应物而引起的制品的劣化(例如，特征)。例如，在一些这样的实施方案中，一个或更多个化学物类和/或生物物类可以具有依赖于时间的发射和/或反射行为，其通过暴露于不同的温度、水分、湿度、光和/或与特定化学品的反应而改变。在其他情况下，化学物类和/或生物物类可以用作计时器以确保材料的质量。例如，如果作为灭菌过程的一部分，通过暴露于伽马辐射、环氧乙烷、氧气或其他灭菌剂来触发物类特征的变化，则发射物类可以用于指示暴露和/或该过程后已过期多长时间。类似地，可以使用本文描述的方法和系统来识别制品周围的包装的物理打开并且暴露于环境气氛(例如，特征)。
在一些实施方案中，如本文所描述的，在一组(多组)特定条件下，发射物类(例如，如在单个图像中识别的)的发射分布(例如，量、速率)的变化对应于制品或物类本身的一个或更多个特征。也就是说，在一些实施方案中，可以基于一个或更多个化学物类和/或生物物类(例如，主动添加至制品的化学物类和/或生物物类)的发光和/或反射/散射分布来识别制品的一个或更多个特征)。
在一些实施方案中，可以将物类应用于制品并且可以制作与该物类相关联的制品的特征的记录。例如，在一些实施方案中，如果由图像系统检测到特定发射图案，则可以确认制品的标识。
在一些实施方案中，本文中描述的系统和方法可以与一个或更多个附加识别成分组合。例如，在一些实施方案中，可以存在不同于化学物类和/或生物物类的第二识别成分。例如，在一些实施方案中，物类可以进一步与单维或多维光学条形码相关联。基于本说明书的教导，本领域的普通技术人员将理解如何选择附加的识别成分以与本文中所描述的方法和系统一起使用。在一些实施方案中，制品与物类和第二识别成分例如光学条形码、全息图、RFID和/或附加的化学标记和/或生物标记相关联。可以与本文中所描述的系统结合使用的附加化学标记和/或生物标记的非限制性实例包括但不限于比色染料、荧光染料、IR染料、水印、纳米颗粒、纳米棒、量子点、抗体、蛋白质、核酸及其组合。
如本文所使用的术语“与……相关联”意指通常保持紧密接近，例如，与制品相关联的化学标记可以邻近制品的表面。如本文所使用的，当发射物类被称为“邻近”表面时，它可以直接邻近(例如，接触)该表面，或者也可以存在一个或更多个中间成分(例如，标签)。“直接邻近”表面的化学标记意指不存在中间成分。在一些实施方案中，化学物类和/或生物物类邻近制品的表面。在一些实施方案中，发射物类直接邻近制品的表面。在一些实施方案中，发射物类被结合到制品中(例如，存在于制品的至少一部分的主体内，但是在不向制品中添加化学物类和/或生物物类的情况下，将不会固有地存在于制品本身中或者不以实现本文所描述的系统和/或方法所期望的量存在)。
在一些实施方案中，发射物类被动地发射电磁辐射。在一些实施方案中，发射物类不发射电磁辐射并且可以被刺激(例如，触发)以发光和/或反射可以检测到的电磁辐射(例如，在例如使用卷帘快门等产生的单个图像中检测到)。
在一些实施方案中，物类的刺激(例如，触发)产生发射和/或改变发射的寿命。在一些实施方案中，发射的寿命识别出物类和/或制品的特征。
在一些实施方案中，可以通过在第一组条件下检测由一个或更多个物类的第一(与时间无关的)稳态光子发射并且在不同于第一组条件的第二组条件下检测由一个或更多个物类的第二(与时间相关的)非稳态光子发射来确定制品的特征，其中第一发射与第二发射之间的变化识别出制品的特征。
如以上和本文所描述的，一个或更多个物类的发射特征(例如，发射寿命)可以通过使用卷帘快门机构和图像传感器获得发射的单个图像来识别，使得图像的第一部分对应于稳态光子发射，并且图像的第二部分对应于相同发射开始之后的第二时间段。
在一些实施方案中，可以使用单个电磁辐射脉冲来刺激物类。
如上所述，还可以通过调制激发来激发发射物类来识别发射特征。在一些实施方案中，有利地，具有比调制循环时间快得多的寿命的发射物类可以用于提供可检测信号的第一组分，并且具有与调制循环时间相似的长寿命的那些发射物类可以用于提供可检测信号的第二组分。
在一些实施方案中，可以使用多个电磁辐射脉冲来刺激物类。在某些情况下，多个电磁辐射脉冲可以用于制品的重复验证。在一些实施方案中，发射物类可以在特定时间段内受到刺激，使得可以随时间监测由图像传感器响应于发射而产生的信号的强度、寿命和/或颜色。在一些这样的实施方案中，物类的发射分布可以用于确定制品的特征(例如，真实性、新鲜度、项目是否已经被使用等)。在一些实施方案中，一个或更多个化学物类和/或生物物类的多个电磁辐射脉冲可以用于产生例如复杂的可识别信号，使得可识别信号的时域对应于制品的特征(例如标识、真实性等)。
通常，产生来自化学物类和/或生物物类的电磁辐射的可检测发射(和/或反射)的任何刺激都可以与本文所描述的系统和方法一起使用。
在一些实施方案中，本文所描述的方法和系统可以利用两个或更多个发射分布的顺序释放来识别制品的一个或更多个特征。
在一些情况下，可能期望具有可以被激发数月或者甚至数年的物类。在一些实施方案中，可以使用响应于添加的反应物、光、热、辐射或机械化学刺激而发生的电磁发射。
智能电话可激发的发光材料的可用性使得消费者能够无需附加硬件就进行测量。例如，有利地，消费者可以通过测试抗原和抗体来测试他们是否感染了病毒或者他们是否已经对疾病产生了免疫力。通过收集稳态光子发射和非稳态光子发射事件成像的发光材料的一些应用将利用通过常规图像例如条形码、QR码、照片、识别号、公司徽标或其他标记读取的信息。智能电话可激发和可读的发光材料增强了这种常规信息，并且在一些实施方案中，智能电话可激发和可读的发光材料可以组合来创建关于制品的真实性、质量或状态的有价值的信息，以及生物材料或化学材料的存在和数量的确定。
在一些实施方案中，图像传感器被定位在可能包含化学物类和/或生物物类的制品附近。在一些实施方案中，在激发化学物类和/或生物物类以产生发射时，图像传感器可以被配置成产生发射的单个图像。在一些这样的实施方案中，单个图像可以对应于制品的一个或更多个特征。
在一些实施方案中，化学物类和/或生物物类(例如，发射物类)可以在分析物的存在下经历反应(例如，可以使用本文中所描述的系统和方法来检测)。例如，物类(例如，发射物类和/或化学物类和/或生物物类)与分析物之间的相互作用可以包括形成键，例如形成共价键(例如碳-碳、碳-氧、氧-硅、硫-硫、磷-氮、碳-氮、金属-氧或其他共价键)、离子键、氢键(例如，在诸如羟基、胺、羧基、硫醇和/或类似官能团之间的氢键)、配位键(例如，在金属离子与单齿或多齿配体之间的络合或螯合)等。该相互作用还可以包括范德华相互作用。在一个实施方案中，相互作用包括与分析物形成共价键。在一些情况下，物类与分析物之间的相互作用可以包括反应，例如电荷转移反应。在一些其他实施方案中，物类可以在周围环境变化(例如，温度变化)时经历化学或物理转变，以从图像传感器产生可确定的发射分布(例如，图案)。在一些情况下，可确定的信号可能会随着时间的推移而持续存在或消退。
发射物类还可以经由包括蛋白质、核酸、糖蛋白、碳水化合物、激素等的生物分子对之间的结合事件与分析物相互作用。具体实例包括抗体/肽对、抗体/抗原对、抗体片段/抗原对、抗体/抗原片段对、抗体片段/抗原片段对、抗体/半抗原对、酶/底物对、酶/抑制剂对、酶/辅因子对、蛋白质/底物对、核酸/核酸对、蛋白质/核酸对、肽/肽对、蛋白质/蛋白质对、小分子/蛋白质对、谷胱甘肽/GST对、抗GFP/GFP融合蛋白对、Myc/Max对、麦芽糖/麦芽糖结合蛋白对、碳水化合物/蛋白质对、碳水化合物衍生物/蛋白质对、金属结合标记/金属/螯合物、肽标记/金属离子-金属螯合物对、肽/NTA对、凝集素/碳水化合物对、受体/激素对、受体/效应器对、互补核酸/核酸对、配体/细胞表面受体对、病毒/配体对、蛋白A/抗体对、蛋白G/抗体对、蛋白L/抗体对、Fc受体/抗体对、生物素/亲和素对、生物素/链霉亲和素对、药物/靶对、锌指/核酸对、小分子/肽对、小分子/蛋白质对、小分子/靶对、碳水化合物/蛋白质对例如麦芽糖/MBP(麦芽糖结合蛋白质)、小分子/靶对、或金属离子/螯合剂对。物类的具体非限制性实例包括肽、蛋白质、DNA、RNA、PNA。
如本文所使用的，“分析物”或“化学化合物”可以是待分析的任何化学实体、生物化学实体或生物实体(例如分子)。分析物可以处于气相、液相或固相。在一些实施方案中，分析物是气相分析物。在一些情况下，分析物可以是电磁辐射的形式。在一些情况下，分析物可以是悬浮粒子。在一些情况下，可以选择对分析物具有高特异性的设备，并且例如可以是化学传感器、生物传感器或爆炸物传感器。在一些实施方案中，分析物包含能够与设备的至少一部分(例如，物类)相互作用的官能团。在一些情况下，该设备可以确定周围介质的pH、水分、温度等的变化。分析物可以是化学物类，例如爆炸物(例如，TNT)、毒素或化学战剂。在具体实例中，分析物是化学战剂(例如，沙林毒气)或化学战剂的类似物(例如，甲基膦酸二甲酯，DMMP)。
如本文所使用的，术语“反应(react)”或“反应(reacting)”是指在两个或更多个组分之间形成键以产生稳定的、可分离的化合物。例如，第一组分和第二组分可以反应以形成一种反应产物，该反应产物包括通过共价键连接的第一组分和第二组分。术语“反应(reacting)”还可以包括使用溶剂、催化剂、碱、配体或可以用于促进组分之间发生反应的其他材料。“稳定的、可分离的化合物”是指分离的反应产物，并且不是指不稳定的中间体或过渡态。
在一些实施方案中，化学化合物(即分析物)可以是芳族物类，包括任选取代的芳基物类和/或任选取代的杂芳基物类，例如苯、甲苯、二甲苯，或多环芳烃例如苯并[a]芘。在一些实施方案中，分析物可以是含胺物类，例如氨。在一些实施方案中，分析物可以是含腈物类，例如乙腈。在一些实施方案中，分析物可以是含氧物类，例如包含醇、酮、酯、羧酸盐、醛、其他羰基基团、醚等的物类。在一些实施方案中，分析物可以是包含酮、酯、醚或醛的物类，例如环己酮、乙酸乙酯、THF或己醛。在一些实施方案中，分析物是含磷分析物，例如DMMP。在一些实施方案中，分析物可以是含硝基物类，例如硝基甲烷或TNT。分析物的其他实例包括醇、烯烃、一氧化氮、硫醇、硫酯等。
在一些情况下，传感器可以确定周围介质的条件或一组条件的变化。如本文所使用的，“条件”或“一组条件”的变化可以包括例如改变到特定温度、pH、溶剂、化学试剂、气氛类型(例如，氮气、氩气、氧气等)、电磁辐射等。在一些情况下，该一组条件可以包括其中传感器所放置的环境的温度变化。例如，传感器可以包括在温度变化时经历化学变化或物理变化的组分(例如，结合位点)，从而从传感器产生可确定的信号。
针对病毒或抗体存在或不存在的家庭测试通常使用对照来确保测试被正确执行和读取。这样的测试可以提供用于监测和模拟传染病爆发(包括接触追踪)的关键数据。在非限制性实例中，延迟磷光材料与抗体缀合并且用于侧流测定中。例如，可以使用延迟磷光来消除背景信号并且创建高保真数据。具体地，在稳态模式和非稳态模式两者下或仅在非稳态模式下检测发光可以用于消除/减去背景信号，或者从延迟荧光、瞬时磷光、和/或延迟磷光发射材料中分离信号。尽管可以借助于阻断杂散光的制品/结构来评估测定，但是也可以使用检测非稳态光子发射事件来选择性地检测环境光中的延迟荧光、瞬时磷光和/或延迟磷光发射材料。这些方法还可以利用其他稳态信号来增强包括用于图像对准和校准的信息的方法。
例如，可以使用应用于制品的智能手机可读标记来完成产品认证。在一些实施方案中，标记可以被设计成利用以可以与来自云计算资源的光学读取代码和指令配对的图案沉积的不同发光材料对高度复杂的信息进行编码。用于在标记中创建复杂性的能力源于使用激发态寿命、波长(散射光、反射光和照射光)、图案化以及关于智能手机如何询问标记的指令的组合的能力。使用激发态寿命、波长(散射光、反射光和照射光)、图案化以及关于智能手机如何询问标记的指令的组合的能力可以由其他产品信息(条形码或QR码)以及位置和时间数据确定。这些指令可以包括待分析制品上的位置、用于信号检测的灵敏度和曝光时间、以及光源的特征(脉冲速率、延迟或强度调制频率)。认证用途的非限制性实例包括对来自制造商的药品、奢侈品和替换零件的验证。
智能手机可激发和可读的发光材料也可以用于感测气体或其他分子物类的存在或不存在。延迟荧光、瞬时磷光和延迟磷光材料通常具有氧敏感性，其中分子氧猝灭它们的发射。猝灭降低了寿命和发射强度两者，并且智能手机上的参数组合(光源和卷帘快门)可以被配置成提取用于检测和量化氧水平的信息。气调包装通常用于限制产品的氧暴露，并且广泛用于最大限度地延长零售商店中食品的保质期。消费者和零售商可以使用此处介绍的方法和材料来验证包装的完整性是否完好无损。智能手机可激发和可读的发光材料也可以用于检测其他分子特征。许多铕延迟磷光发光材料对水具有敏感性，导致它们的发射因能量转移到水分子而被猝灭。因此，可以以这种方式监测包装中的水分含量。附加地，存在可以用于设计智能手机可激发和可读的发光体用于检测指示变质和/或微生物活性的生物胺、或者用于检测硫化合物和二氧化碳的其他方法。所有这些方法都与包装应用和易腐制品的监测有关。在使用智能手机进行验证时，可以使用多个发光体同时确定这些不同的分子特征中的一个或更多个。在不破坏密封的情况下确定包装内部状态的能力对于消费者和零售商两者都有吸引力。
还可以使用智能手机可激发和可读的发光材料来确定制品是否已经被更改。可以开发指示密封何时被破坏的防篡改方法。破坏密封可能会释放改变发光体行为的分子特征。发光材料也可以被设计成对机械活动、切割、重新密封、加热、拉伸或任何类型的变形敏感。这些可以用于检测包装是否已经被打开或以某种方式被操纵。
智能手机可激发和可读的发光材料也可以用于监测材料的热历史。由于在特定温度下花费的时间而发生的变化可能是累积的，并且被设计成揭示材料在特定时间量内是否已经超出了过热或过冷的范围。可以设计附加的累积发射指示器，允许智能手机确定紫外线或电离辐射曝光。这些可以指示损坏或确认处理，例如作为灭菌协议的一部分。
适合于在本文中所描述的一些实施方案的上下文中使用的其他实施方案在下述中进行了描述：于2009年3月4日提交的题为“Devices and Methods for Determinationof Species Include Chemical Warfare Agents”的国际专利申请序列号：PCT/US2009/001396；于2009年12月11日提交的题为“High Charge Density Structures,IncludingCarbon-Based Nanostructures and Applications Thereof”的国际专利申请序列号：PCT/US2009/006512；于2009年5月29日提交的题为“Field Emission Devices IncludingNanotubes or Other Nanoscale Articles”的美国专利申请序列号：12/474,415；于2010年10月6日提交的题为“Method and Apparatus for Determining Radiation”的国际专利申请序列号：PCT/US2011/051610；于2010年11月4日提交的题为“Nanostructured Devicesincluding Analyte Detectors,and Related Methods”的国际专利申请序列号：PCT/US2010/055395；于2011年9月29日提交的题为“COMPOSITIONS,METHODS,AND SYSTEMSCOMPRISING POLY(THIOPHENES)”的国际专利申请序列号：PCT/US2011/053899；于2011年2月23日提交的题为“Charged Polymers and their Uses in Electronic Devices”的国际专利申请序列号：PCT/US2011/025863；以及于2015年7月10日提交的题为“FORMULATIONSFOR ENHANCED CHEMIRESISTIVE SENSING”的国际专利申请序列号：PCT/US2015/039971；出于所有目的，上述每个专利申请全部内容并入本文。
在一些实施方案中，发射物类已经被主动添加至制品中。也就是说，在一些实施方案中，发射物类并非与制品固有地相关联，而是被添加以例如识别制品的特征。在一些实施方案中，标签可以与制品相关联。在一些实施方案中，发射物类与制品固有地相关联，但是不以实现本发明所期望的量存在，因此出于此目的而添加更多。在一些实施方案中，发射物类与标签相关联，使得标签上化学标记的存在或不存在识别相关联制品的特征。
仅通过说明性实例的方式并且不旨在如此限制，在一些实施方案中，可以将一个或更多个发射物类主动添加至本质上不包含这样的发射物类(或者，如上所述，可以包含这样的化合物，但是添加更多有利于本文所描述的发明)的制品中。在一些实施方案中，传感器对一个或更多个发射物类中的至少一种的检测可以识别制品的特征。例如，可以将两种发射物类主动添加至制品中。通过传感器检测到这两种发射物类可以指示制品的真实性。相比之下，检测到两种发射物类种的零种或一种的传感器可以指示该制品不是真实的。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员将理解，与制品相关联的一个或更多个发射物类的存在(或不存在)可以识别本文中更详细描述的制品的一个或更多个特征(例如，年龄、质量、起源、标识等)。
在一些实施方案中，化学标记包括如本文所描述的一个或更多个发射物类。在一些实施方案中，化学标记包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五种或更多种、六种或更多种、七种或更多种、八种或更多种、九种或更多种或者十种或更多个发射物类。在一些实施方案中，对化学标记中的一个或更多个(或者两个或更多个等)发射物类中的至少一种的存在(或不存在)的检测识别制品的特征。例如，在一些实施方案中，对存在于化学标记中的所有发射物类的检测识别制品的特征。在一些实施方案中，对存在于化学标记中的发射物类的至少一部分的检测识别制品的特征。在一些实施方案中，检测不到化学标记中存在的发射物类识别制品的特征。
在一些实施方案中，化学标记包括多个可识别的(例如，通过一个或更多个传感器可识别的)发射物类。如本文所描述的，在一些实施方案中，化学标记(和/或它所包含的一个或更多个发射物类)并非与制品固有地相关联。在一些实施方案中，化学标记可以包括与制品固有地相关联的一个或更多个发射物类，但是不以实现本文所描述的系统和方法所期望的量存在，并且因此出于此目的而添加更多。在一些实施方案中，本文所描述的化学标记可以用于附加应用。例如，在一些实施方案中，化学标记可以与墨、防腐剂、调味剂、香料、着色剂(例如染料)和/或与制品(或标签)相关联的结构元素(例如胶水、胶带、捆扎带、包装)相关联。
本文所描述的化学标记可以以任何合适的方式实现。例如，化学标记可以与标签相关联。在一些实施方案中，化学标记和/或标签可以是一次性使用的或者被设计用于多次(例如，重复)使用。
在一些实施方案中，本文所描述的化学标记可以与一个或更多个附加的识别部件组合。例如，在一些实施方案中，标签可以包含化学标记(例如，包含一个或更多个发射物类)和不同于化学标记的第二识别部件。在一些实施方案中，包含化学标记的第一标签和包含识别部件的第二标签可以各自与制品相关联。例如，在一些实施方案中，化学标记(或标签)可以与单维或多维光学条形码相关联。基于本说明书的教导，本领域的普通技术人员将理解如何选择附加的识别部件以与本文所描述的化学标记和系统一起使用。在一些实施方案中，制品与化学标记(或包含化学标记的标签)和第二识别部件例如光学条形码、全息图、RFID和/或附加的化学标记物和/或生物标记物相关联。可以与本文所描述的系统结合使用的附加化学标记物和/或生物标记物的非限制性实例包括但不限于比色染料、荧光染料、IR染料、水印、纳米粒子、纳米棒、量子点、抗体、蛋白质、核酸及其组合。
如本文所使用的术语“标签”在本领域中给出其普通含义，并且通常指的是与制品相关联并且给出关于所述制品的信息的部件(例如，包括纸、织物、塑料、墨、电子设备或其他材料)。在示例性实施方案中，标签是包含功能的贴纸。在另一示例性实施方案中，标签是标识。在又一示例性实施方案中，标签是印章。在其他实施方案中，标记被印刷或喷涂在制品上。其他标签也是可能的，并且用于将标签与制品相关联的手段在下面更详细地描述。
本文中所描述的化学标记和标签可以以任何合适的方式应用于制品。例如，在一些实施方案中，化学标记和/或标签可以应用在一个或更多个(例如，两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个)位置处或者多个空间上不同的位置处。例如，在一些实施方案中，制品包含一个或更多个(或者两个或更多个等)化学标记，其中每个化学标记相同或不同。在一些实施方案中，每个化学标记可以识别制品的相同或不同特征。
在一些实施方案中，化学标记可以与一种或更多种不同的材料组合。例如，在一些情况下，聚合或聚合物沉积可以用于与聚合物形成相分离，并且从而与聚合物自发地形成化学标记或化学标记前体的域。聚合物可以是惰性的，并且在一些情况下，化学标记/化学标记前体可以通过材料的机械破坏而释放。替选地，聚合物可以是活性元素，并且是化学标记的触发释放、产生或激活的一部分。在一些情况下，聚合物和化学标记/化学标记前体以及相关元素可以从溶液沉积到标记上，或者单独制造并且在层压步骤中应用。在一些实施方案中，可以原位生产聚合物以制备包含化学标记的膜。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员将理解，化学标记相的尺寸和密度可以通过例如加工条件、表面活性剂等来控制。在一些情况下，可以使用聚合物主体材料或胶体生产中使用的聚合物密封剂的交联来调节通过这些材料的扩散。这样的交联可以被设计成在暴露于化学、光化学、酶促、机械、电化学或热处理时被去除。
在一些实施方案中，聚合物是可变形的，使得聚合物的变形(例如，拉伸、弯曲)释放化学标记的化学化合物。
可以使用任何合适的聚合物。例如，在一些实施方案中，聚合物可以是动力学稳定的(和热力学不稳定的)，使得它通常会随着键断裂而自发解聚。这类聚合物的实例是聚(乙烯基砜)，不希望受到理论的束缚，当在室温下断裂时会自发解聚。这样的材料具有广泛的组成范围，并且通常已经被表明对辐射、碱、电子转移(氧化还原)和热处理敏感。这样的聚合物可以用于制造包含本文所描述的化学标记的聚合物胶囊。其他聚合物也是可能的，并且本领域普通技术人员将能够基于本说明书的教导选择这样的聚合物。
可以使用任何合适的方式将一种或更多种化学化合物施加到制品和/或标签上。沉积方法的非限制性实例包括喷涂、浸涂、蒸发涂层、喷墨印刷、吸收、丝网印刷、移印、凹版印刷或层压。在一些实施方案中，一种或更多种化学化合物可以经由形成键例如离子键、共价键、氢键、范德华相互作用等与标签或制品结合。共价键可以是例如碳-碳、碳-氧、氧-硅、硫-硫、磷、氮、碳-氮、金属-氧或其他共价键。氢键可以例如在羟基、胺、羧基、硫醇和/或类似官能团之间。
在一些实施方案中，化学标记和/或标签是可食用的。也就是说，在一些实施方案中，化学标记和/或标签可以被受试者(例如，人、动物)安全地消耗。可以用于化学标记(或标签)的化学化合物的非限制性实例包括在Sigma-Aldrich成分目录：香精&香料(2014)和Sigma-Aldrich以及Sigma-Aldrich香精&香料成分补充(2018)中列出的化合物，出于所有目的，以上中的每一个通过引用整体并入。
在一些实施方案中，化学标记包括多孔发光硅(例如，在一些情况下，随着时间的推移，其可以转变为二氧化硅，并且因此在一些情况下通常被认为是无害的)。
本文中所描述的标签可以包括用于包含化学标记或以其他方式将化学标记与制品相关联的任何合适的基底。例如，在一些实施方案中，标签可以包含基底和与基底相关联的化学标记(例如，包含一种或更多种化学化合物)。合适基底的非限制性实例包括硅树脂、二氧化硅、玻璃、金属、微孔材料、纳米孔材料、聚合物、凝胶和天然材料(例如，纸、木材、岩石、组织、毛发、毛皮、皮革)。
在一些实施方案中，标签包括用于将标签附接至制品的装置。用于附接标签的合适方式的非限制性实例包括粘合剂、层压、熔融粘合、喷涂、旋涂、印刷、捆扎和其组合。
任何合适类型的传感器可以用于检测化学标记(或化学标记所包含的一个或更多个发射物类)的存在(或不存在)。传感器可以包括能够检测光学特性变化例如波长、强度、颜色、荧光、光散射或其他特征的一个或更多个部件。本领域普通技术人员将能够基于本说明书的教导选择合适的传感器。
在一些实施方案中，传感器被定位在可能包含化学标记的制品附近。在一些实施方案中，在检测到化合物时，传感器可以被配置成发送信号。在一些这样的实施方案中，信号可以对应于制品的一个或更多个特征(例如，时间热历史)。如本文所描述的，在一些实施方案中，化学标记(或化学标记所包含的一种或更多种化学化合物)不是制品固有的。例如，在一些实施方案中，传感器将不会检测与制品相邻的化学化合物的存在(例如，量、浓度、非零释放速率)，除非该化学化合物在感测之前已经主动与制品相关联。
在一组示例性实施方案中，成像设备包括：电磁辐射源，该电磁辐射源被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段期间发射物类中的非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；电磁辐射传感器，该电磁辐射传感器包括布置成行和列的阵列的多个光电检测器，其中该电磁辐射传感器被配置成在发射时间段期间感测来自发射物类的非稳态发射；以及处理电路，该处理电路被配置成：顺序地读出阵列的行或列以提供多个时间编码信号；以及基于多个时间编码信号中的至少两个时间编码信号的比较来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，发射时间段为至少100纳秒。在一些实施方案中，发射时间段为至少1微秒。
在一组示例性实施方案中，成像设备包括：电磁辐射源，该电磁辐射源被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段期间发射物类中的非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；电磁辐射传感器，其中该电磁辐射传感器被配置成在发射时间段期间感测来自发射物类的非稳态发射；以及处理电路，该处理电路被配置成：全局地暴露和/或读取来自电磁辐射传感器的数据以提供多个时间编码信号；以及基于多个时间编码信号中的两个或更多个时间编码信号的比较来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，处理电路还被配置成基于多个时间编码信号生成一个或更多个图像，并且其中识别发射物类的特征基于一个或更多个图像。
在一些实施方案中，处理电路还被配置成：基于所述阵列的一个或更多个第一行或者一个或更多个第一列的时间编码信号生成图像的第一部分；基于所述阵列的一个或更多个第二行或者一个或更多个第二列的时间编码信号生成图像的第二部分，以及其中识别发射物类的特征基于图像的第一部分和图像的第二部分的比较。
在一组示例性实施方案中，被配置成用于化学标记的特征的识别的系统包括：与制品相关联的化学标记，其中该化学标记包括发射物类，其中该发射物类在一组条件下在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，并且其中发射时间段为至少10纳秒；激发部件，该激发部件被配置成在该一组条件下激发发射物类，使得产生随图像捕获时间段变化的可检测非稳态发射；图像传感器，该图像传感器被配置成检测可检测非稳态发射；以及电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将检测到的非稳态发射转换为单个图像，其中该单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分，并且其中第一部分和第二部分的特性之间的差异与化学标记的特征相关联。
在一些实施方案中，可检测非稳态发射的至少一个特征在由图像传感器对可检测非稳态发射的检测期间变化。在一些实施方案中，发射物类是化学物类和/或生物物类。在一些实施方案中，化学标记包括多种发射物类。在一些实施方案中，激发部件被配置成激发多种发射物类。在一些实施方案中，多个发射物类中的至少两种发射物类是化学物类和/或生物物类。在一些实施方案中，激发部件包括电磁辐射源。在一些实施方案中，电磁辐射源被配置成发射基本上白色的光。在一些实施方案中，电磁辐射源包括LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯。在一些实施方案中，电磁辐射源包括闪光灯。
在一些实施方案中，激发部件包括光学快门、光阀、光学调制器、动态折射材料、周期性阻断电磁辐射的旋转元件、和/或动镜。在一些实施方案中，激发部件被配置成通过电刺激、机械刺激、化学刺激、粒子刺激或热刺激来激发发射物类。在一些实施方案中，激发部件和图像传感器集成在单个部件中。在一些实施方案中，激发部件和图像传感器是分开的。在一些实施方案中，图像传感器包括CMOS传感器、电荷耦合装置或光电二极管。在一些实施方案中，图像传感器与卷帘快门机构相关联。在一些实施方案中，图像传感器与全局快门相关联。在一些实施方案中，图像传感器被并入智能手机中。在一些实施方案中，发射物类包括一种或更多种热激活延迟荧光(TADF)分子或分子复合物。在一些实施方案中，发射物类包括无机磷光体。在一些实施方案中，发射物类包括溴、碘、硫、硒、碲、磷、锡、铅、汞和/或镉。在一些实施方案中，发射物类包括铋、铼、铱、铂、金或铜。在一些实施方案中，发射物类包括镧系元素或锕系元素。在一些实施方案中，发射物类与丸剂、胶囊或产品包装相关联。在一些实施方案中，制品包括涂层，其中该涂层包括发射物类。在一些实施方案中，制品和/或化学标记的特征与化学剂、生物剂、爆炸物、有毒化学品、重金属、麻醉剂、异型生物类和/或辐射源的存在相关联。在一些实施方案中，制品的特征是制品的真实性。
在一些实施方案中，该系统包括第二化学标记。在一些实施方案中，该系统包括第二可识别部件。在一些实施方案中，第二可识别部件包括光学条形码、全息图、水印、RFID、隐形墨、染料、比色标记物、荧光标记物、纳米粒子、纳米棒、量子点、抗体、蛋白质、核酸或其组合。在一些实施方案中，发射物类与护理点、现场或家庭诊断试剂盒或方法相关联。在一些实施方案中，一个或更多个部件与提供用于发射物类的激发和/或可检测发射的检测的指令的部件无线通信。
在一组示例性实施方案中，用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法包括：激发物类使得其在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，其中发射时间段为至少10纳秒；使用图像传感器获得与可检测非稳态发射相关联的数据；可选地，基于使用图像传感器获得的数据的至少一部分来创建单个图像，其中用于创建单个图像的第一部分的第一组数据对应于发射时间段的第一部分，并且其中用于创建单个图像的第二部分的第二组数据对应于发射时间段的第二部分；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定发射物类的变化。
在一组示例性实施方案中，用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法包括：使该物类在发射时间段期间发射非稳态电磁辐射；使用图像传感器获得由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分的单个图像；从第一图像部分识别与发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；从第二图像部分识别与发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；以及至少根据来自第一图像部分的信息和来自第二图像部分的信息来确定发射物类的变化。
在一些实施方案中，该方法包括：从单个图像的多于两个图像部分识别与发射物类在多于两个时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；以及/或者获得多个图像，每个图像是由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分，并且对于每个图像，从第一图像部分识别与发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的信息，并且从第二图像部分识别与发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；以及根据从多于两个图像部分识别的信息和/或根据来自多个图像的信息来确定发射物类的变化。
在一些实施方案中，发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，激发物类包括将所述物类暴露于电磁辐射。在一些实施方案中，激发电磁辐射被提供为单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度的脉冲或其任意组合。在一些实施方案中，电磁辐射由电信号、快门、耐火材料、光调制器、动镜、机械装置或光阀调制。在一些实施方案中，电磁辐射包括可见光。在一些实施方案中，电磁辐射包括基本上白色的光。在一些实施方案中，电磁辐射包括离散的波长范围。在一些实施方案中，激发物类包括将所述物类暴露于来自LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯的脉冲和/或调制光。在一些实施方案中，激发物类包括将所述物类暴露于闪光灯。在一些实施方案中，激发物类包括施加电压、电离辐射、物理力或化学反应。在一些实施方案中，该物类与包装部件相关联。
在一些实施方案中，该物类在激发时经历化学反应和/或生物反应。
在一些实施方案中，暴露于分析物引起发射光的强度、发射光的偏振、发射光的空间分布中的一个或更多个的变化，或者发射物类的发射寿命的变化。
在一些实施方案中，该方法还包括激活制品的第二步骤。在一些实施方案中，激活制品的第二步骤引起激发物类的第一步骤的发射寿命、空间分布、偏振、化学敏感性、强度和/或阻断的变化。在一些实施方案中，激发物类的第二步骤产生颜色的生成以及/或者吸收和/或发射的变化。在一些实施方案中，激发物类的不同的第一步骤、第二步骤和附加步骤的组合引起在100纳秒至100毫秒的过程中获取的图像的变化。
在一组示例性实施方案中，系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生电磁辐射，所述电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；传感器，该传感器被配置成：在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，并且在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及处理电路，该处理电路被配置成基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，辐射源被配置成产生电磁辐射，所述电磁辐射用于激发第二发射物类，使得第二发射物类在第二发射时间段期间产生第二可检测非稳态发射，第二发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，传感器被配置成在第二发射时间段的第一部分期间检测来自第二发射物类的第一发射，并且在第二发射时间段的第二部分期间检测来自第二发射物类的第二发射。在一些实施方案中，每个发射物类包括相同的发射体。在一些实施方案中，每个发射物类包括多个发射体。在一些实施方案中，发射时间段小于100毫秒、小于50毫秒、小于5微秒、小于1微秒或小于0.1微秒。
在一些实施方案中，该系统还包括与发射物类相关联的制品，其中发射物类的特征对应于制品的特征。在一些实施方案中，发射物类的特征对应于分析物的存在或不存在。在一些实施方案中，该特征对应于发射物类对于温度、热历史、pH、UV辐射、湿度、灭菌技术、化学品、病原体、生物物类和/或机械应力的暴露。
在一组示例性实施方案中，系统包括辐射源，该辐射源被配置成产生电磁辐射，所述电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射；电磁辐射传感器，该电磁辐射传感器被配置成在单次曝光期间感测：在发射时间段的第一部分期间来自发射物类的第一发射，以及在发射时间段的第二部分期间来自发射物类的第二发射，其中发射时间段为至少10纳秒并且小于单次曝光的持续时间；以及处理电路，该处理电路被配置成基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一组示例性实施方案中，用于识别发射物类的特征的方法包括：产生电磁辐射；使用电磁辐射激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，以及在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，检测第一发射包括将电磁辐射传感器暴露于可检测非稳态发射，电磁辐射传感器包括布置成行和列的阵列的多个光电检测器。在一些实施方案中，该方法包括顺序地读出阵列的行或列以提供多个时间编码信号，其中第一时间编码信号对应于第一发射并且第二时间编码信号对应于第二发射。在一些实施方案中，识别发射物类的特征的步骤包括对第一时间编码信号和第二时间编码信号进行比较。
在一组示例性实施方案中，用于识别发射物类的特征的方法包括：激发物类，使得该物类在发射时间段期间产生可检测发射，其中发射时间段为至少10纳秒；使用图像传感器获得可检测发射的第一图像，其中第一图像的第一部分对应于发射时间段的第一部分，并且其中第一图像的第二部分对应于发射时间段的第二部分；以及基于第一图像的第一部分与第二部分之间的差异来确定物类的特征。
在一些实施方案中，激发物类包括将物类暴露于电磁辐射。在一些实施方案中，激发电磁辐射被提供为单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度的脉冲或其任意组合。在一些实施方案中，电磁辐射由电信号、快门、耐火材料、光调制器、动镜、机械装置或光阀调制。在一些实施方案中，电磁辐射包括可见光。在一些实施方案中，电磁辐射包括基本上白色的光。在一些实施方案中，电磁辐射包括离散的波长范围。在一些实施方案中，激发物类包括将物类暴露于来自LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯的脉冲和/或调制光。在一些实施方案中，激发物类包括将物类暴露于闪光灯。在一些实施方案中，激发物类包括施加电压、电离辐射、物理力或化学反应。
在一些实施方案中，该物类与包装部件相关联。在一些实施方案中，该物类在激发时经历化学反应和/或生物反应。在一些实施方案中，暴露于分析物引起发射的光的强度、偏振、空间分布的变化，和/或发射物类的发射寿命的变化。在一些实施方案中，该方法还包括激活制品的第二步骤。在一些实施方案中，激活制品的第二步骤引起激发物类的第一步骤的发射寿命、空间分布、偏振、化学敏感性、强度和/或阻断的变化。在一些实施方案中，激发物类的第二步骤产生颜色的生成以及/或者吸收和/或发射的变化。在一些实施方案中，激发物类的不同的第一步骤、第二步骤和附加步骤的组合引起在100纳秒至100毫秒的过程中获取的图像的变化。
在一组示例性实施方案中，用于识别制品的特征的方法包括：将图像传感器定位在可能包含发射标记的制品附近；如果存在所述发射标记，刺激制品使得所述发射标记产生可检测非稳态发射；使用图像传感器获得可检测非稳态发射的单个图像，其中单个图像的第一部分对应于刺激分析物之后的第一时间段，并且其中单个图像的第二部分对应于刺激分析物之后的第二时间段，所述第二时间段与所述第一时间段不同；以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异确定制品的特征。
在一组示例性实施方案中，系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生电磁辐射，所述电磁辐射用于激发发射物类使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射；电磁辐射传感器，该电磁辐射传感器包括多个光电检测器，该光电检测器被配置成在发射时间段期间检测非稳态发射；控制器，该控制器被配置成控制由辐射源产生电磁辐射的定时，使得在捕获一个或更多个图像期间产生脉冲或频率调制强度电磁辐射；以及处理电路，该处理电路被配置成：基于多个光电检测器的输出生成一个或更多个图像，发射时间段小于用于捕获一个或更多个图像中的单个图像的时间；并且对于一个或更多个图像中的每一个，确定图像的第一部分的第一特性与图像的第二部分的第二特性，以及至少部分地基于第一特性和第二特性来识别发射物类的特征。
在一些实施方案中，辐射源被配置成产生电磁辐射，所述电磁辐射用于激发第二发射物类，使得第二发射物类在第二发射时间段期间产生第二可检测非稳态发射，第二发射时间段为至少10纳秒。在一些实施方案中，传感器被配置成在第二发射时间段的第一部分期间检测来自第二发射物类的第一发射，并且在第二发射时间段的第二部分期间检测来自第二发射物类的第二发射。在一些实施方案中，每个发射物类包括相同的发射体。在一些实施方案中，每个发射物类包括多个发射体。
在一些实施方案中，电磁辐射传感器被配置成捕获多个图像，并且其中处理电路还被配置成：确定多个图像上的第一特性的平均值；确定多个图像上的第二特性的平均值；并且至少部分地基于第一特性的平均值和第二特性的平均值来识别发射物类的特征。在一些实施方案中，可以在同一图像中检测到具有正常反射光的延迟发射。在一些实施方案中，激发通过脉冲光和/或频率调制光强度来执行。在一些实施方案中，电磁辐射传感器被配置成捕获多个图像，并且其中控制器还被配置成控制辐射源以在捕获多个图像中的每一个之前产生以不同频率的电磁辐射调制的脉冲或强度。
在一些实施方案中，多个光电检测器布置成行和列的阵列，并且其中处理电路还被配置成：顺序地读出阵列的行或列以提供多个时间编码信号；并且基于多个时间编码信号生成一个或更多个图像。在一些实施方案中，多个光电检测器包括在单个集成电子芯片内。在一些实施方案中，多个光电检测器包括在多个集成电子芯片中。
在一组示例性实施方案中，系统包括：激发部件，该激发部件被配置成激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，其中发射时间段为至少10纳秒；图像传感器，该图像传感器被配置成检测可检测非稳态发射的至少一部分；以及电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成产生单个图像，该单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分。
在一些实施方案中，单个图像还包括与发射时间段的第三部分对应的第三部分。在一些实施方案中，单个图像还包括与发射时间段的多个其他部分对应的后续部分。在一些实施方案中，发射时间段的第一部分与发射时间段的第二部分不同。在一些实施方案中，发射时间段的第一部分与发射时间段的第二部分至少部分地交叠。
在一组示例性实施方案中，系统包括：激发部件，该激发部件被配置成将发射物类暴露于非稳态电磁辐射；图像传感器，该图像传感器被配置成检测由发射物类发射的电磁辐射的至少一部分；以及电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成产生单个图像，该单个图像至少包括与发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的第一图像部分，以及与发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的第二图像部分。在一些实施方案中，电子硬件部件被配置成：产生单个图像，所述单个图像包括与发射物类在多于两个相应时间点处的电磁辐射的发射对应的多于两个的图像部分；以及/或者产生多个图像，每个图像至少包括与发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的第一图像部分以及与发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的第二图像部分。
在一组示例性实施方案中，被配置成用于制品的特征的识别的系统包括：与制品相关联的化学标记，其中该化学标记包括发射物类，其中该发射物类在一组条件下在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，并且其中发射时间段为至少10纳秒；激发部件，该激发部件被配置成在该一组条件下激发发射物类，使得产生随图像捕获时间段变化的可检测非稳态发射；图像传感器，该图像传感器被配置成检测可检测非稳态发射；以及电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将可检测发射转换为单个图像，其中该单个图像包括与发射时间段的第一部分对应的第一部分和与发射时间段的第二部分对应的第二部分，并且其中第一部分的特性与第二部分的特性之间的差异与制品的特征相关联。在一些实施方案中，单个图像还包括与发射时间段的多个其他部分对应的后续部分。
在一组示例性实施方案中，用于检测刺激的存在的方法包括：将包括化学标记的制品暴露于包括该刺激的一组条件下，其中化学标记在刺激的存在下经历化学反应和/或生物反应，从而改变标记中的一个或更多个发射物类的寿命、波长和/或强度；将图像传感器定位在制品附近；使用图像传感器获得包括化学标记的制品的一部分的单个图像，其中单个图像的第一部分对应于暴露制品之后的第一时间段，并且其中单个图像的第二部分对应于暴露制品之后的第二时间段，所述第二时间段与所述第一时间段不同，以及基于单个图像的第一部分与第二部分之间的差异确定制品的特征。
在一些实施方案中，该方法还包括获得可检测发射的至少一部分的第二图像，其中第二图像是在与第一图像不同的激发方法、位置、角度、距离和/或取向下获得的。在一些实施方案中，该方法还包括基于第一图像与第二图像之间的差异确定物类的特征。
在一些实施方案中，化学标记在刺激制品时经历化学反应和/或生物反应。在一些实施方案中，刺激制品包括在化学标记中产生化学反应和/或生物反应。在一些实施方案中，化学标记包括具有超过10纳秒的激发态寿命的至少一种发射染料。在一些实施方案中，图像传感器与卷帘快门机构相关联。在一些实施方案中，图像传感器与全局快门相关联。在一些实施方案中，化学标记在刺激存在的情况下产生具有超过10纳秒的激发态寿命的可检测发射。在一些实施方案中，对制品的第二刺激引起如下过程：通过引起激发的部分阻断、一个或更多个发射物类的猝灭、基质的物理特性的变化、新的发射物类的激活以及/或者更多个发射物类之一的发射特征的变化，来改变化学标记的特征。在一些实施方案中，第二刺激用于检测制品先前已经经受图像传感器。在一些实施方案中，第二刺激用于产生标记中的变化，所述标记的变化将改变在后续图像传感器中读取的光学图像。
在一组示例性实施方案中，组合物包括发射物类，所述发射物类被配置成与制品相关联，其中发射物类的激发产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中可检测信号对应于制品的时间热历史。
在一组示例性实施方案中，标签包括：第一发射物类，该第一发射物类可选地具有与第一发射物类的第一时间热历史对应的、大于或等于10纳秒的一个或更多个第一可检测延迟发射；以及可选地第二发射物类，该第二发射物类具有与第二发射物类的第二时间热历史对应的、大于或等于10纳秒的一个或更多个第二可检测延迟发射，所述第二时间热历史与第一时间热历史不同，其中如果在第一发射物类的激发时存在第一可检测延迟发射，则所述第一可检测延迟发射对应于暴露于第一时间热历史的第一发射物类的识别，并且如果第二可检测延迟发射可检测，则所述第二可检测延迟发射对应于暴露于第二时间热历史的第二发射物类的识别。
在一些实施方案中，标签被配置成主动添加到制品上，使得标签提供制品的时间热分布。
在一组示例性实施方案中，方法包括激发与制品相关联的一个或更多个发射物类，并且使用检测器检测发射物类的可检测延迟发射，其中如果存在所述可检测延迟发射，则所述可检测的延迟发射具有大于或等于10纳秒的延迟发射，并且其中如果存在所述可检测延迟发射，则所述可检测延迟发射对应于制品暴露于时间热历史。
在一组示例性实施方案中，方法包括：激发一种或更多种第一发射物类，可选地激发一种或更多种第二发射物类，使用检测器检测由第一发射物类产生的第一可检测延迟发射和/或由第二发射物类产生的第二可检测延迟发射，其中如果存在所述第一可检测延迟发射，则所述第一可检测延迟发射对应于第一发射物类暴露于第一温度，并且其中如果存在所述第二可检测延迟发射，则所述第二可检测延迟发射对应于第二发射物类暴露于第二温度，所述第二温度与所述第一温度不同，其中存在至少一个可检测延迟发射。
在一组示例性实施方案中，系统包括：激发部件，该激发部件被配置成使用电磁辐射来激发发射物类，使得如果单种或多个发射物类或其前体暴露于时间热历史，则产生大于或等于10纳秒的可检测延迟发射；以及检测器，该检测器被配置成检测可检测延迟发射的至少一部分。
在一些实施方案中，检测包括卷帘快门机构。在一些实施方案中，检测包括全局快门。在一些实施方案中，可检测延迟发射包括峰值强度、发射寿命、吸收波长和/或发射波长。在一些实施方案中，响应包括与延迟发射相关的吸收波长或发射波长的变化。在一些实施方案中，响应包括可检测信号强度的变化。在一些实施方案中，响应包括延迟发射寿命的变化。在一些实施方案中，响应包括新的延迟发射的产生。在一些实施方案中，响应包括延迟发射的去除。在一些实施方案中，响应包括以产生或去除延迟发射的两种组分。
在一些实施方案中，标签是通过如下方式产生：将第二材料沉积至延迟发射材料上以产生能够显示时间热历史的系统。在一些实施方案中，响应包括改变其物理特性以产生延迟发射信号变化的基质。在一些实施方案中，响应包括一种或更多种材料的扩散以产生延迟发射信号的变化。在一些实施方案中，响应包括经历产生延迟发射信号的相变的基质。在一些实施方案中，响应包括用于产生延迟发射信号的化学反应。在一些实施方案中，响应包括产生所述延迟发射信号的聚合的变化。在一些实施方案中，响应是通过从天线分子或聚合物到延迟发射部件的能量转移的增强来产生的。在一些实施方案中，响应根据延迟发射信号产生模式。在一些实施方案中，响应由对人类消费安全的材料产生。在一些实施方案中，所述响应，其中组合物由彼此接近的组分产生。在一些实施方案中，组分之一被熔合到玻璃上或玻璃中。在一些实施方案中，由彼此物理分离的组分产生。在一些实施方案中，通过喷涂沉积、喷墨印刷、印刷或层压产生。
在一些实施方案中，延迟发射具有大于10纳秒、大于100纳秒、大于1微秒、大于100微秒或大于1毫秒的寿命。
在一些实施方案中，延迟发射物类包含金属离子，延迟发射物类是有机分子、是纳米粒子、或者是包含重原子的有机分子。
在一些实施方案中，检测器是智能手机部件。
在一些实施方案中，发射物类的激发是通过具有不同频率的调制强度的光源来完成的。在一些实施方案中，发射物类的激发通过闪光或激光脉冲来完成。在一些实施方案中，读取器是超高速扫描相机。在一些实施方案中，读取器是能够选择性地检测延迟发射的装置。在一些实施方案中，读取器是能够在存在非延迟发射、环境光和反射光的复杂环境中选择性地检测延迟发射的装置。在一些实施方案中，读取器是能够选择性地检测延迟发射并且还能够检测荧光、环境光和反射光的装置。在一些实施方案中，读取器能够检测延迟发射的模式以产生关于热暴露或冷暴露的信息。在一些实施方案中，读取器能够检测延迟发射的模式以及来自反射、环境或非延迟发射的模式以产生关于热暴露或冷暴露的信息。在一些实施方案中，读取器能够将热暴露或冷暴露的信息与产品上光学地编码的其他信息结合。在一些实施方案中，读取器包括CMOS成像芯片。在一些实施方案中，读取器使用卷帘快门效应来收集延迟发射数据。
在一组示例性实施方案中，方法包括通过对以下信号进行组合来确定化学物类/生物物类的标识或特征：至少包括稳态光子发射事件的第一电磁辐射信号，和至少包括非稳态光子发射事件的第二电磁辐射信号。
在一组示例性实施方案中，方法包括通过对以下信号进行组合来确定化学物类/生物物类的标识或特征：第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号，其中第一电磁信号至少包括第一光子发射事件，所述第一光子发射事件在引起第一光子发射事件的激发事件的10纳秒内发生，以及第二电磁信号，所述第二电磁信号至少包括第二光子发射事件，所述第二光子发射事件在引起第二光子发射事件的激发事件的10纳秒之后发生。
在一些实施方案中，第一光子发射事件包括由具有小于或等于10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。在一些实施方案中，第二光子发射事件包括由具有至少10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。
在一组示例性实施方案中，一种读取生物诊断测定的方法，其中成像装置提供从测定的读出，包括：检测从测定发出的两个或更多个信号，其中两个或更多个信号中的每一个选自减色发射、反射色发射、化学发光发射、瞬时荧光发射、延迟荧光发射、瞬时磷光发射和延迟磷光发射。
在一些实施方案中，使用智能手机或数码相机读取每个信号。
在一组示例性实施方案中，系统包括：激发部件，该激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测稳态光子发射信号，激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测非稳态光子发射信号；以及传感器，该传感器被配置成检测可检测稳态光子发射信号的至少一部分和可检测非稳态发射信号的至少一部分。
在一些实施方案中，该系统还包括：电子硬件部件，该电子硬件部件被配置成将可检测稳态发射和可检测的非稳态发射组合成可确定的信号。在一些实施方案中，可检测的稳态发射和/或可检测非稳态发射对应于第一发射物类的特征和/或第二发射物类的特征。
在一些实施方案中，信号对应于目标生物物类的量。在一些实施方案中，至少一种发射选自由减色、反射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光组成的组。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是比色信号，并且第二电磁辐射信号是瞬时荧光信号。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是比色信号，并且第二电磁辐射信号是延迟荧光信号。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是比色信号，并且第二电磁辐射信号是瞬时磷光信号。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是比色信号，并且第二电磁辐射信号是延迟磷光信号。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是比色信号，并且第二电磁辐射信号是化学发光信号。在一些实施方案中，第一电磁辐射信号是瞬时荧光信号，并且第二电磁辐射信号是延迟磷光信号。在一些实施方案中，至少一个信号以稳态模式被收集，并且至少一个其他信号使用时间同步光源被收集。在一些实施方案中，至少一个信号在时间同步电磁辐射源被关闭时被收集，并且至少另一信号在时间同步电磁辐射源被开启时被收集。在一些实施方案中，至少一个信号在测定被一个或更多个LED光源照射时被收集。在一些实施方案中，激发事件为电磁辐射源。在一些实施方案中，电磁辐射源包括来自智能手机或数码相机的闪光灯。
在一些实施方案中，该系统或方法还包括与第一电磁辐射信号和/或第二电磁辐射信号相关联的生物诊断测定。在一些实施方案中，生物诊断测定是侧流测定。在一些实施方案中，生物诊断测定是用于核酸检测的环介导等温扩增(LAMP)。在一些实施方案中，延迟磷光与铕或铽配合物相关联。在一些实施方案中，纳米粒子用于提供比色信号。在一些实施方案中，纳米粒子用于提供发射信号。在一些实施方案中，局部环境的变化和/或生物分子识别事件改变至少一个信号。
在一些实施方案中，卷帘快门机构与方法或系统相关联。
在一组示例性实施方案中，系统包括辐射源以及发射物类，该辐射源被配置成发射具有电磁辐射谱内的一个或更多个波长的辐射，其中电磁辐射谱的第一部分包括波长在425nm与475nm之间的辐射，其中电磁辐射谱的第二部分包括波长在525nm与725nm之间的辐射，并且其中辐射源被配置成产生与发射物类相互作用的电磁辐射的波长，使得发射物类产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号。
在一组示例性实施方案中，系统包括具有多个波长的电磁辐射源和发射物类，其中发射物类被配置成产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中多个波长跨越大于或等于50nm的波长范围。
在一些实施方案中，由该源产生的电磁辐射在暴露于发射物类之前是未掺杂的。在一些实施方案中，该系统不包括定位在该源与发射物类之间的滤光器。在一些实施方案中，所述源是消费者电子设备的部件。在一些实施方案中，消费者电子设备是智能手机、平板电脑、计算机、数码相机等。
在一组示例性实施方案中，系统包括：激发部件，该激发部件被配置成产生多个波长的电磁辐射，其中：激发部件被配置成激发第一发射物类，使得第一发射物类产生可检测稳态光子发射信号，激发部件被配置成激发第二发射物类，使得第二发射物类产生可检测非稳态光子发射信号；以及传感器，该传感器被配置成检测可检测稳态光子发射信号的至少一部分和可检测非稳态发射信号的至少一部分。
在一组示例性实施方案中，系统包括：辐射源，该辐射源被配置成产生多个波长的电磁辐射，所述电磁辐射用于激发发射物类，使得发射物类在发射时间段期间产生可检测非稳态发射，发射时间段为至少10纳秒；传感器，该传感器被配置成：在发射时间段的第一部分期间检测来自发射物类的第一发射，以及在发射时间段的第二部分期间检测来自发射物类的第二发射；以及处理电路，该处理电路能够基于在发射时间段的第一部分期间检测到的第一发射的特性与在发射时间段的第二部分期间检测到的第二发射的特性之间的差异来识别发射物类的特征。
在一组示例性实施方案中，方法包括通过以下方式来确定化学物类/生物物类的标识或特征：将发射物类暴露于由电磁辐射源产生并且具有跨越大于或等于50nm的范围的电磁辐射光谱，发射物类与化学物类/生物物类相关联，以及检测由发射物类产生的可检测发射，其中如果存在所述可检测发射，则所述可检测发射对应于化学物类/生物物类的标识或特征。
在一组示例性实施方案中，方法包括通过对以下信号进行组合来确定化学物类/生物物类的标识或特征：第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号，其中第一电磁信号至少包括第一光子发射事件，所述第一光子发射事件在引起第一光子发射事件的激发事件的10纳秒内发生，以及第二电磁信号，所述第二电磁信号至少包括第二光子发射事件，所述第二光子发射事件在引起第二光子发射事件的激发事件的10纳秒之后发生，其中激发事件包括电磁辐射谱，其中电磁辐射谱的第一部分包括在425nm与475nm之间的波长，并且其中电磁辐射谱的第二部分包括在525nm与725nm之间的波长。
在一些实施方案中，至少一种发射选自由减色、反射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光组成的组。在一些实施方案中，电磁辐射源包括LED部件。
在一些实施方案中，发光材料被激发并且智能手机检测稳态光子发射事件和非稳态发射事件或者可选地非稳态光子发射事件。在一些实施方案中，发射材料吸收从智能手机发射的光。在一些实施方案中，发射材料吸收波长为440nm或更高的光。在一些实施方案中，可检测信号包括减色发射、反射色发射、化学发光发射、瞬时荧光发射、延迟荧光发射、瞬时磷光发射或延迟磷光发射。在一些实施方案中，发射材料包括TADF发射、有机金属化合物、金属有机材料、铕配合物和/或包含碘或溴原子的有机分子。
在一些实施方案中，发射材料电耦合或连接至重原子。在一些实施方案中，发射材料包括金属卟啉。在一些实施方案中，发射材料由白光源激发。在一些实施方案中，发射材料由在440nm与700nm之间发射的LED激发。在一些实施方案中，发射材料用于侧流测定或垂直流测定。在一些实施方案中，发射材料用于产品认证。
在一些实施方案中，发射材料用于检测气体、化学品、抗体、抗原、病毒、细菌、过敏原、霉菌、孢子和/或病原体。在一些实施方案中，发射材料用于检测电离辐射。在一些实施方案中，发射材料用于检测热暴露。在一些实施方案中，发射材料用于检测紫外光暴露。在一些实施方案中，发射材料用于检测水分暴露和/或氧暴露。
在一组示例性实施方案中，系统包括与消费者电子设备相关联的电磁辐射源、与消费者电子设备相关联的传感器、以及发射物类，所述发射物类能够产生对于传感器的可检测信号，可检测信号具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射。
在一组示例性实施方案中，方法包括：使用消费者电子设备来确定化学物类/生物物类的标识或特征，其中消费者电子设备包括电磁辐射谱的源；以及将发射物类暴露于电磁辐射谱，使得发射物类产生对应于化学物类/生物物类的标识或特征并且可由消费者电子设备检测的可检测发射。
在一些实施方案中，电磁辐射谱的第一部分包括在425nm与475nm之间的波长，并且其中电磁辐射谱的第二部分包括在525nm与725nm之间的波长。在一些实施方案中，可检测信号包括大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射。在一些实施方案中，至少一种发射选自由减色、反射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光组成的组。在一些实施方案中，电磁辐射源包括LED部件。在一些实施方案中，卷帘快门机构与系统或方法相关联。
在一些实施方案中，发光材料被激发并且智能手机检测稳态光子发射事件和非稳态发射事件或可选地非稳态光子发射事件。在一些实施方案中，发射材料吸收从智能手机发射的光。在一些实施方案中，发射材料吸收波长为440nm或更高的光。在一些实施方案中，可检测信号包括减色发射、反射色发射、化学发光发射、瞬时荧光发射、延迟荧光发射、瞬时磷光发射或延迟磷光发射。在一些实施方案中，发射材料包括TADF发射。在一些实施方案中，发射材料包括有机金属化合物。在一些实施方案中，发射材料包括金属有机材料。在一些实施方案中，发射材料包括铕配合物。在一些实施方案中，发射材料包括包含碘或溴原子的有机分子。在一些实施方案中，发射材料电耦合或连接至重原子。在一些实施方案中，发射材料包括金属卟啉。在一些实施方案中，发射材料由白光源激发。在一些实施方案中，发射材料由在440nm与700nm之间发射的LED激发。在一些实施方案中，发射材料用于侧流测定。在一些实施方案中，发射材料用于产品认证。在一些实施方案中，发射材料用于检测气体、化学品、抗体、抗原、病毒、细菌、过敏原、霉菌、孢子和/或病原体。在一些实施方案中，发射材料用于检测电离辐射。在一些实施方案中，发射材料用于检测热暴露。
在一些实施方案中，全局快门与方法或系统相关联。
在一些实施方案中，提供壳体并且将壳体配置成容纳消费者电子设备。在一些实施方案中，壳体被配置成相对于发射物类定位消费者电子设备。在一些实施方案中，壳体被配置成防止外部光与传感器相互作用。在一些实施方案中，壳体包含能够激发发射物类的电磁辐射源。
在一组示例性实施方案中，试剂盒包括被配置成容纳消费者电子设备的壳体，该消费者电子设备包括传感器以及与壳体和/或消费者电子设备相关联的电磁辐射源，其中：壳体被配置成：如果存在发射物类，则相对于发射物类定位消费者电子设备，使得传感器可以检测来自发射物类的可检测发射，并且壳体被配置成防止外部光与传感器相互作用。
附加的示例性实施方案
以下实施方案是出于示例性目的而提供的，并非旨在限制。如本文中所述的其他实施方案也是可能的。
1.一种能够激发对象并读取由发光和/或反射/散射电磁辐射产生的模式的装置，其中至少一种发射物类产生在模式读取过程中变化的信号。
a.根据实施方案1所述的装置，其中所述激发由激发所有所述发射物类的电磁辐射的更多个释放之一产生。
b.根据实施方案1所述的装置，其中所述模式的读取是通过获取单个图像来完成的。
c.根据实施方案1所述的装置，其中所述模式的读取是通过获取多个图像来完成的。
d.根据实施方案1所述的装置，其中所述激发是通过脉冲和/或调制的电磁辐射来完成的。
e.根据实施方案1所述的装置，其中所述激发通过闪光灯、LED、激光和/或荧光灯来完成。
f.根据实施方案1所述的装置，其中所述激发方法由光闸、光阀、光调制器、耐火材料或镜控制。
g.根据实施方案1所述的装置，其中在能够独立地激发不同发射物类的不同波长下进行激发。
h.根据实施方案1所述的装置，其中更多个图像之一根据一个或更多个波长的电磁辐射或经调制的电磁辐射的释放以不同的延迟被收集。
i.根据实施方案1所述的装置，其中所述激励在所述模式的整个读取过程中变化。
j.根据实施方案1所述的装置，所述装置具有集成的激发和图像捕获部件。
k.根据实施方案1所述的装置，其中所述激发和图像捕获部件是分开的。
l.根据实施方案1所述的装置，其中所述装置包括CMOS成像单元。
m.根据实施方案1所述的装置，其中所述装置是智能手机。
n.根据实施方案1所述的装置，其中所述装置能够在进行测量的过程中动态地改变激发和读取对象的方法。
o.根据实施方案1所述的装置，其中用于激发和读取图像的指令是从另一个光学图像、软件提供的，经由无线通信形成外部源。
p.根据实施方案1所述的装置，其中所述装置能够通过电、机械、粒子或化学刺激触发至少一种发射组分的非光学激发。
2.一种制品，其包括具有超过10纳秒的激发态寿命的一个或更多个发射物类(例如染料、材料)。
a.根据实施方案2所述的制品，其中所述制品的涂层具有揭示与所述制品相关联的产品的标识和/或状态的信息。
b.根据实施方案2所述的制品，其是丸剂、胶囊或产品的物理包装上的涂层。
c.根据实施方案2所述的制品，其中所述制品的一部分包括条形码或矩阵码。
d.根据实施方案2所述的制品，其中关于如何读取所述制品的信息被编码。
e.根据实施方案2所述的制品，其中寿命超过10纳秒的发射染料响应于其环境以揭示关于所述产品的状态的信息。
f.根据实施方案2所述的制品，其中所述发射信号响应于其环境或暴露历史而产生、改变或增强，所述发射信号的寿命大于10纳秒。
g.根据实施方案2所述的制品，其中所述发射信号由无机磷光体产生。
h.根据实施方案2所述的制品，其中所述发射信号由无机/有机组合物产生。
i.根据实施方案2所述的制品，其具有包含铋的发射材料。
j.根据实施方案2所述的制品，其具有包含铱、铂、铼、金或铜的发射材料。
k.根据实施方案2所述的制品，其具有包含镧系金属或锕系金属的发射材料。
m.根据实施方案2所述的制品，其具有包含溴、碘、硫、硒、碲化物、磷、锑、锡、铅、汞或镉的发射材料。
n.根据实施方案2所述的制品，其具有显示热激活延迟发射的发射材料。
o.根据实施方案2所述的制品，其具有能够扩散以改变其在所述制品中的位置的发射材料。
p.根据实施方案2所述的制品，其为液体。
q.根据实施方案2所述的制品，其为凝胶。
r.根据实施方案2所述的制品，其为固体、液体和/或凝胶的复合物。
s.根据实施方案2所述的制品，其具有聚焦或波导光的光学结构。
u.根据实施方案2所述的制品，其包括全息图。
v.根据实施方案2所述的制品，其包括条形码或矩阵码。
w.根据实施方案2所述的制品，其由初始测试条的组合产生，所述初始测试条在对其施加感兴趣的材料之后给出发射响应。
x.根据实施方案2所述的制品，其具有导致发射光的定向发射或偏振的光学结构。
3.一种读取生物诊断测定的方法，其中成像装置通过检测可选地从减色、反射色、散射、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光、或延迟磷光发出的两个或更多个信号来提供从所述测定的读出。
4.根据实施方案3所述的方法，其中所述信号是由智能手机、数码相机或等效物捕获的图像。
5.根据实施方案3所述的方法，其中所述信号用于产生数字强度分布。
6.根据实施方案3所述的方法，其中所述信号能够用于给出关于生物物类的量和/或存在的信息。
7.根据实施方案3所述的方法，其中所述两个或更多个信号来自以下过程中的多于一个的过程：减色、反射色、散射、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光。
8.根据实施方案3所述的方法，其中比色信号与瞬时荧光信号一起使用。
9.根据实施方案3所述的方法，其中比色信号与延迟荧光信号一起使用。
10.根据实施方案3所述的方法，其中比色信号与瞬时磷光信号一起使用。
11.根据实施方案3所述的方法，其中比色信号与延迟磷光信号一起使用。
12.根据实施方案3所述的方法，其中比色信号与化学发光信号一起使用。
13.根据实施方案3所述的方法，其中瞬时荧光信号与延迟磷光信号一起使用。
14.根据实施方案3所述的方法，其中至少一个信号以稳态模式被收集并且至少一个其他信号使用时间同步光源被收集。
15.根据实施方案3所述的方法，其中至少一个信号在所述时间同步光源被关闭时被收集，并且至少另一信号在所述时间同步光源被开启时被收集。
16.根据任一前述实施方案所述的方法，其中至少一个信号在所述测定被一个或更多个LED光源照射时被收集。
17.根据任一前述实施方案所述的方法，其中至少一个信号是调制光激发的循环时间的特征。
18.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述光源中的至少一个是来自智能手机或数码相机的闪光灯。
19.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述生物诊断是侧流测定或垂直流测定。
20.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述生物诊断是用于核酸检测的环介导等温扩增(LAMP)。
21.根据任一前述实施方案中的方法，其中所述延迟磷光与铕或铽络合物相关联。
22.根据任一前述实施方案所述的方法，其中纳米粒子用于提供比色信号。
23.根据任一前述实施方案所述的方法，其中纳米粒子用于提供发射信号。
24.根据任一前述实施方案所述的方法，其中激发态寿命信息是所述信号的一部分。
25.根据任一前述实施方案所述的方法，其中使用偏振光。
26.根据任一前述实施方案所述的方法，其中局部环境的变化影响信号。
27.根据任一前述实施方案的方法，其中生物分子识别事件影响所述信号。
28.根据任一前述实施方案所述的方法，其中能够同时分析多于一个的生物诊断测定。
29.根据任一前述实施方案所述的方法，其中硬件能够通过改变所述固件或软件用于稳态和时间选通测量二者。
30.一种使用非稳态照射和智能手机或数码相机读取生物诊断测定的方法。
31.根据任一前述实施方案所述的方法，其中卷帘快门机构用于信号的检测。
32.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述非稳态照射用于读取瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光信号。
33.根据任一前述实施方案所述的方法，其中所述生物诊断测定是侧流测定。
34.根据任一前述实施方案所述的方法，其中由于结合事件而检测到的发射信号的寿命、波长、强度或偏振的变化允许区分特异性和非特异性结合事件。
35.根据任一前述实施方案所述的方法，其中可选地以不同顺序一次或更多次收集一个或多个图像以提供图像定向、环境光校正、与感兴趣的生物事件相关联的所述一个或多个信号、用于所述生物事件的校准或量化的信号、进行所述测定的温度、所述测定的认证或跟踪、所述测定的热历史和用于图像对准的基准信号。
36.根据任一前述实施方案所述的方法，其中收集的所述信号可以在个人健康监测系统的一部分中执行，其中个人可以执行传送给医学专家的测试。
实例
实例1-直接捕获系统
将人IgG与200nm铕(Eu)珠结合，并且山羊抗人IgG/IgM固定在硝酸纤维素上。然后组装包括预处理的玻璃纤维样品垫和盖带的侧流装置。将缓冲液中的有Eu标签的人IgG的稀释液沉积在侧流装置的样品/结合垫上，并通过浸入缓冲液中显色。在设定的时间过去后，使用定制的智能手机设备、支架和算法/应用对色谱结果进行成像/分析(图8)。
实例2-血清学检测系统-抗体检测
将鸡IgY(对照线)、山羊抗人IgA(测试线1)、驴抗人IgM(测试线2)和驴抗人IgG(测试线3)固定在组装好的硝酸纤维素和侧流装置上。然后将有Eu标签的驴抗鸡和有Eu标签的小鼠抗HIS沉积在样品/结合垫上，然后放置特定的COVID-19抗原，例如HIS标记的核蛋白(NP)抗原。然后使用临床衍生的人类COVID-19抗体阳性和阴性唾液或血液/血清样品对所得装置进行测试，并使用定制的智能手机设备、支架和算法/应用进行成像/分析。图9示出了仅检测到对照线的阴性测定的实例。图10示出了除了对照线之外还检测到IgG线的阳性测定的实例。
实例3-夹心测定系统-抗原检测
将冠状病毒NP捕获抗体固定在硝酸纤维素和组装的侧流装置上。将与200nm Eu珠结合的冠状病毒COVID-19SARS NP检测抗体与缓冲液或人唾液中的冠状病毒COVID-19NP抗原混合，并开发了测定。然后使用定制的智能手机设备、支架和算法/应用对结果进行成像/分析。图11示出了未检测到线的阴性测定的实例。图12示出了检测到线的阳性测定的实例。
实例4–基于铕的侧流测定
图13示出了在不同相机设置下使用定制的智能手机设备、支架和算法/应用成像的基于铕的侧流测定的代表性照片。在更快的快门速度(更短的曝光)下，可以清楚地观察到卷帘快门效应，消除了源自硝化纤维、盖带等的背景信号(瞬时荧光)。在这种情况下，UV-LED关闭信号(图像部分)代表稳态信号，并且关灯表示时间同步信号(图像部分)。
实例5–示例性系统
图14A至图14C示出了根据本文描述的一些实施方案的用于从测定中捕获数据的示例性系统。例如，图14A示出了被配置成与智能手机集成的壳体，包括UV LED源并允许智能手机的相机被曝光。图14B示出了示例性保持器，其包括被配置成容纳智能手机的部分，以及被配置成容纳样品的样品端口(例如，免疫测定盒)。图14C示出了来自定制智能手机软件的示例性输出，该软件提供了例如样品的图像和相应的强度图。
一种说明性装置(图14D)，其防止杂散光干扰免疫测定的测量、接受免疫测定盒、将智能手机的相机相对于测定定位以进行询问，并且包括诸如发光二极管(LED)、滤光片、偏光片、透镜、电池、二极管(指示灯)和PCB的部件的组合。装置设计是模块化的，以允许：1)部件互换以处理不同的智能手机类型和不同的测定盒；2)制造高效；以及3)减少废物和环境影响。装置设计还可以配置成以反射或透射模式读取测定。
另一个说明性装置(图14E至图14F)提供了快速的、需要的诊断点。例如，图14F示出了诊断部件的设计渲染示意图：带有使用说明的设置托盘(左上)、集成盒和样品收集拭子(中上)、智能手机适配器(右上)和整体工作流程(底部)。其他部件也是可能的。
实例6–示例性计算分析
用于在给定测定上检测试纸结合的示例性计算过程如下：(1)使用机器视觉方法，例如对象检测、边缘检测和形状估计来定位工件基准并建立参考坐标系。(2)在测定的局部结合区域内测量发射强度。(3)采用曲线/表面拟合和平滑的方法对测量信号进行消歧。(4)在增强信号中检测峰值并将其与标称测试条位置相关，以报告存在/不存在显著的测试条结合事件。图15A示出了如下图像，其中机器视觉已经识别了测定的关键边界的区域以及控制和测试信号的位置。图15B示出了从图15A中的图像获得的综合线数据，示出了峰值顶部的圆圈，其对应于投影在图像上的垂直线的位置。
实例7–同时成像多个LFA
图16示出了使用定制的智能手机设备、支架和算法/应用在不同相机设置下同时成像的5个基于铕的梯形测定的代表性照片。在更快的快门速度(更短的曝光时间)下可以清楚地观察到卷帘快门效果。更高的吞吐量也是可行的。
实例8-铕-三(6,6,7,7,8,8,8-七氟-2,2-二甲基辛烷-3,5-二酮)[Eu(fod)3]和米氏酮(MK)络合物的合成，Eu(fod)3–MK
Figure BDA0003653724750001601
将铕三(6,6,7,7,8,8,8-七氟-2,2-二甲基辛烷-3,5-二酮)[Eu(fod)3](0.050g)和米氏酮(0.013g)放入烘干的Shlenck烧瓶中。将反应容器置于真空下30分钟，然后用氩气回填。通过注射器加入甲苯(10mL)。将反应在室温下搅拌5分钟直到所有起始材料溶解。得到Eu(fod)3-MK的淡黄色溶液。当用蓝色LED照射样品时，观察到强烈的红色发射。
实例9-2-乙酰基-9-乙基咔唑的制备
Figure BDA0003653724750001602
将9-乙基咔唑(2.0g，0.010mol)和乙酰氯(0.884g)溶解在无水二氯甲烷(100mL)中，并在氩气下将溶液冷却至0℃。在30分钟内以小等分试样向该溶液中加入氯化铝(1.5g)。然后使反应升温至室温并搅拌5小时。向反应混合物中缓慢加入浓盐酸(5mL)，然后加入1M盐酸(30mL)。分离有机层并用MgSO4干燥。除去溶剂并通过快速色谱法(2:1二氯甲烷/己烷)纯化残余物，以得到2-乙酰基-9-乙基咔唑(1.43g)。
实例10-1-(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-4,4,4-三氟丁烷-1,3-二酮的制备
Figure BDA0003653724750001611
向用氩气吹扫的100mL烧瓶中加入叔丁醇钾在THF(1M，10.1mL)中的溶液并将反应容器冷却至0℃。缓慢加入2-乙酰基-9-乙基咔唑(1.2g)和三氟乙酸乙酯(0.72g)在无水THF(10mL)中的溶液。然后使反应升温至室温并搅拌8小时。在真空下除去溶剂并缓慢加入1M盐酸(12mL)，然后加入水(30mL)和二氯甲烷(50mL)。分离有机层，用水洗涤，并且用硫酸钠干燥。除去溶剂以得到β-二酮配体(1.25g)。
实例11-以4,4,4-三氟-1-(乙基咔唑)-1,3-丁二酮作为离子配体制备铕(III)络合物
Figure BDA0003653724750001612
在氩气下将4,4,4-三氟-1-(乙基咔唑)-1,3-丁二酮(200mg)和1,10-菲咯啉一水合物(39.6mg)溶解在乙醇(30mL)中。然后加入氢氧化钠(24mg)。将反应在60℃搅拌30分钟，然后缓慢加入氯化铕(III)六水合物(73.3mg)在乙醇(10mL)中的溶液。将反应在氩气下在60℃搅拌8小时。将反应冷却至室温，并且通过过滤收集固体并用乙醇洗涤。然后将粗络合物溶解在少量二氯甲烷(约5mL)中并除去任何不溶物。然后将乙醇添加到二氯甲烷溶液中以使铕络合物沉淀。通过过滤再次收集固体并在真空下干燥以得到纯形式的络合物。产量：188mg。
实例12-2-乙酰基-9-苯基咔唑的制备
Figure BDA0003653724750001621
将9-苯基咔唑(1.0g，0.00373mol)和乙酰氯(0.322g，0.00410mol)溶解在无水二氯甲烷(100mL)中并在氩气下将溶液冷却至0℃。向该溶液中以小份加入氯化铝(0.547g)。然后使反应升温至室温并搅拌5小时。然后向反应混合物中缓慢加入浓盐酸(5mL)，然后加入1M盐酸(30mL)。分离有机层并用MgSO4干燥，除去溶剂，并且通过快速色谱法(2∶1二氯甲烷/己烷)纯化残余物，以得到酮(0.562g，62％产率)。
实例13-4,4,4-三氟-1-(苯基咔唑)-1,3-丁二酮的制备
Figure BDA0003653724750001622
向用氩气吹扫的100mL烧瓶中加入叔丁醇钾在THF(1M，7.0mL)中的溶液。然后将溶液冷却至0℃。缓慢加入2-乙酰基-9-乙基咔唑(1.0g)和三氟乙酸乙酯(0.50g)在无水THF(10mL)中的溶液。使反应升温至室温并搅拌8小时。在真空下除去溶剂，缓慢加入1M盐酸(7mL)，然后加入水(30mL)和二氯甲烷(50mL)。分离有机层，用水洗涤，并且用硫酸钠干燥。除去溶剂并通过硅胶快速色谱法纯化残余物，用二氯甲烷/己烷(1:1)洗脱，以得到β-二酮配体(0.92g，69％产率)。
实例14-以4,4,4-三氟-1-(苯基咔唑)-1,3-丁二酮作为离子配体制备铕(III)络合物
Figure BDA0003653724750001631
将4,4,4-三氟-1-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)丁烷-1,3-二酮(200mg,0.524mmol)和1,10-菲咯啉一水合物(34.7mg,0.175mmol)在氩气下溶解在乙醇(30mL)中。然后加入氢氧化钠(21mg)。将反应在60℃搅拌30分钟，然后缓慢加入氯化铕(III)六水合物(64.1mg，0.175mmol)在乙醇(10mL)中的溶液。将反应在氩气下在60℃搅拌8小时。将反应冷却至室温，并且通过过滤收集固体并用乙醇洗涤。然后将粗络合物溶解在少量二氯甲烷(约5mL)中并除去不溶物。然后将己烷添加到二氯甲烷溶液中以使铕络合物沉淀。通过过滤再次收集固体并在真空下干燥以得到纯形式的络合物(188mg，73％产率)。
实例15-制备4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)-N,N-二乙基苯胺
Figure BDA0003653724750001632
在氩气下将N,N-二乙基苯胺(10.0g,0.067mol)和氰尿酰氯(12.4g,0.067mol)溶解在无水二氯甲烷(200mL)中。在30分钟内以小份加入氯化铝(8.93g，0.067mol)。将反应在0℃搅拌4小时，然后升温至室温并搅拌16小时。缓慢加入浓盐酸(50mL)，然后加入水(150mL)。分离有机层，用水洗涤，并且用无水MgSO 4干燥。除去溶剂并通过硅胶快速色谱法纯化残余物，用二氯甲烷/己烷(1:1)作为洗脱剂。从二氯甲烷和己烷中结晶出纯产物(8.16g，41％产率)。
实例16-制备2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(3,5-二甲基-吡唑-1-基)-1,3,5-三嗪(dpbt)
Figure BDA0003653724750001641
在氩气下将3,5-二甲基吡唑(1.0g,0.0104mol)溶解在无水THF(20mL)中。添加叔丁醇钾溶液(12％的四氢呋喃溶液，约1M，10.4mL)。将反应在室温搅拌30分钟并冷却至0℃。缓慢加入4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)-N,N-二乙基苯胺(1.47g,0.00495mol)在无水THF(15mL)中的溶液，并且使反应升温至室温并搅拌8小时，然后在氩气下加热至80℃持续16小时。然后将反应冷却至室温并在真空下除去溶剂。通过硅胶快速色谱法纯化残余物，用二氯甲烷/乙酸乙酯(3:2)作为洗脱剂。从二氯甲烷和己烷中结晶出纯产物(1.17g，55％产率)。
实例17-制备2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(吡唑-1-基)-1,3,5-三嗪(bpt)
Figure BDA0003653724750001642
在氩气下将吡唑(0.434g，0.00639mol)溶解在无水THF(30mL)中。添加叔丁醇钾溶液(12％在四氢呋喃中的溶液，约1M，6.10mL)。将反应在室温搅拌30分钟并冷却至0℃。缓慢加入4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-基)-N,N-二乙基苯胺(1.00g,0.00304mol)在无水THF(15mL)中的溶液，使反应升温至室温并搅拌8小时，然后在氩气下加热至80℃持续16小时。然后将反应冷却至室温并在真空下除去溶剂。通过硅胶快速色谱法用二氯甲烷/乙酸乙酯(1:1)作为洗脱剂纯化残余物。从二氯甲烷和己烷中结晶出纯产物(0.23g，21％产率)。
实例18-制备铕三-苯酰基三氟丙酮合-2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(3,5-二甲基-吡唑-1-基)-1,3,5-三嗪络合物[Eu(tta)3(dpbt)]
Figure BDA0003653724750001651
将Eu(tta)3·3H2O(100mg，0.115mmol)在THF(10mL)中的溶液添加到bpt(49.3mg，0.115mmol)在THF(10mL)中的溶液中，并将混合物在室温下搅拌30分钟。在真空下除去溶剂并将残余物溶解在少量二氯甲烷中。添加己烷并且通过过滤收集黄色沉淀物以得到Eu(tta)3(dpbt)(126mg，88％)。
实例19-制备铕三-苯酰基三氟丙酮合-2-(N,N-二乙基苯胺-4-基)-4,6-双(吡唑-1-基)-1,3,5-三嗪络合物[Eu(tta)3(bpt)]
Figure BDA0003653724750001652
将Eu(tta)3·3H2O(100mg,0.115mmol)在THF(10mL)中的溶液添加到bpt(41.5mg，0.115mmol)在THF(10mL)中的溶液中，并将混合物在室温下搅拌30分钟。在真空下除去溶剂并将残余物溶解在少量二氯甲烷中。添加己烷并通过过滤收集黄色沉淀物以得到Eu(tta)3(bpt)(108mg，80％)。
实例20
以下实例演示了示例性发射物类的使用。
图18A至图18D示出了使用iPhone 11和外部(脉冲)白光LED收集的如上所述制备的以下滴铸样品的图像：a)Eu(fod)3-MK；b)Eu(tta)3(dpbt)；c)Eu(tta)3(bpt)；d)Eu(pfppd)3(tpy)。
图19示出了滴铸或旋涂到普通标签或预印有矩阵(2D)条形码的标签上的具有或不具有PMMA的Eu(fod)3-MK的样品。图像使用iPhone 11和外部(脉冲)白光LED在存在或不存在室内照射的情况下收集。
图20示出了使用a)荧光计或b)带有外部(脉冲)白光LED的iPhone11在存在或不存在室内照射的情况下分析的PMMA中的Eu(tta)3(dpbt)样品。
图21是在荧光计中以各种激发波长激发的Eu(pfppd)3(tpy)的滴铸样品的荧光强度与激发波长的关系图。
图22A至图22B示出了在图22A)0.6mg/mL和图22B)1mg/mL下在F8BT/PMMA混合物中的Eu(tta)3(bpt)的滴铸样品的图像。图像是使用用于频闪iPhone 11的白光LED的市售的手电筒应用获得的。
图23A至图23B示出了在存在(图23A)或不存在(图23B)室内照射的情况下分析的F8BT/PMMA中Eu(tta)3(bpt)的用喷枪喷的样品的图像，其中图像使用用于频闪iPhone 11的白光LED的市售的手电筒应用获得。
图24A至图24B示出了掺入聚乙烯醇(PVA)基质中的赤藓红B样品的图像，该样品是市售的食用色素。使用iPhone 11在环境(室内)照射(图24A)和黑暗中使用外部(脉冲)白光LED(图24B)对样品进行成像。
实例21
以下实例展示了根据本文描述的实施方案的智能手机(或其他消费电子设备)的使用，例如，用于样品的认证。
图25A至图25B示出了棕褐色皮革样品的图像，认证标记被用喷枪喷在顶部。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照明房间中关闭(图25A)和开启(图25B)。
图26A至图26B示出了蓝色皮革样品的图像，认证标记被用喷枪喷在顶部。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照射房间中关闭(图26A)和开启(图26B)。
图27A至图27B示出了透明玻璃、酒精填充香水瓶的图像，认证标记被用喷枪喷在一侧。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照射房间中关闭(图27A)和开启(图27B)。
图28A至图28B示出了白色纸板箱的图像，认证标记(智能标志)被用喷枪喷在一侧。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照射房间中关闭(图28A)和开启(图28B)。
图29A至图29B示出了在白色标签上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，认证标记被用喷枪喷在顶部。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，其中脉冲UV光源在照射房间中关闭(图29A)和开启(图29B)。
图30A至图30B示出了在白盒上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，认证标记被用喷枪喷在顶部。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，脉冲UV光源在照射房间中关闭(图30A)和开启(图30B)。
图31A至图31B示出了黑色笔记本上印刷的2D(矩阵)条形码的图像，认证标记被用喷枪喷在顶部。利用使用定制应用(app)和脉冲UV LED激发源的iPhone 11对样品进行成像，脉冲UV光源在照射房间中关闭(图31A)和开启(图31B)。
图32A示出了在玻璃盖玻片上的Eu(fod)3-MK的滴铸样品的图像，利用使用定制应用(app)和脉冲激发源的iPhone 11进行成像。这些图像是使用相同的ISO设置但不同的快门速度收集的。盖玻片的上半部分已暴露于二乙胺2分钟，下半部分未暴露。
图32B示出了在玻璃盖玻片上的Eu(fod)3-MK的滴铸样品的图像，利用使用定制应用(app)和脉冲激发源的iPhone 11进行成像。这些图像是使用相同的ISO设置但不同的快门速度收集的。盖玻片的上半部分已暴露在水中15分钟，下半部分未暴露。
图33A至图33B示出了在真空室内的无空气环境中在玻璃盖玻片上的PdOEP的滴铸样品暴露于空气/氧之前(图33A)和之后(图33B)的图像，使用iPhone 11和脉冲白光LED激发源进行成像。
图34A至图34B示出了玻璃小瓶内的PdOEP的流延膜在暴露于空气/氧气之前(图34A)和之后(图34B)的图像。
图35A示出了示例性低聚/聚合白光可激发的基于Eu的延迟发射体(PCBH)6Eu2(Phen)2、(PCBH)(PCH)Eu(bpt)和(PCBH)(PCH)Eu(Phen)的化学结构。
图35B至图35C示出了在玻璃小瓶中(图35B)和滴铸在白纸上(图35C)的(PCBH)(PCH)Eu(bpt)的固体样品的图像，利用使用定制应用成像(应用)和iPhone的闪光灯LED的iPhone 11进行成像。
虽然本文中已经描述和示出了本发明的几个实施方案，但是本领域普通技术人员将容易地设想用于执行功能和/或获得结果和/或本文中描述的优点中的一个或更多个的各种其他方法和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个被认为是在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文中描述的所有参数、尺寸、材料和配置都旨在是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于特定的应用或使用本发明的教导的应用。本领域技术人员将认识到，或者能够仅使用常规实验来确定本文中所述的本发明的具体实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施方案仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以其他方式实践本发明，而不是如具体描述和要求保护的。本发明涉及本文中所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法不相互矛盾，则两种或更多种这样的特征、系统、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合包括在本发明的范围内。
除非明确表明相反，否则如本文中在本说明书和权利要求中使用的不定冠词“一种”和“一个”应该被理解为是指“至少一个”。
如本文中在本说明书和权利要求中使用的短语“和/或”应被理解为是指如此结合的元素中的“任一个或两个”，即，在某些情况下结合地存在和在其他情况下分离地存在的元素。除非明确表明相反，否则除了由“和/或”分句具体确定的元素以外，可以可选地存在其他元素，无论与具体确定的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以：在一个实施方案中指代A而没有B(可选地包括除了B之外的元素)；在另一个实施方案中指代B而没有A(可选地包括除了A之外的元素)；在又一个实施方案中指代A和B两者(可选地包括其他元素)；等等。
如本文中在本说明书和权利要求中使用的“或”应被理解为具有与如上面定义的“和/或”相同的含义。例如当将在列表中的项分离时，“或”或“和/或”应被解释为是包括性的，即包括至少一个，而且还包括许多元素或一系列元素中的多于一个，以及可选地，其他未列出的项。只有明确表明相反的术语，例如“仅之一”或“恰好之一”或，当在权利要求中使用时，“由……组成”将指代包括许多元素或一系列元素中的恰好一个元素。通常，当前面有排他性术语，例如“任一个”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”时，如本文中所用的术语“或”应仅被解释为指示排他性替选方案(即，“一个或另一个，而不是两个”)。当在权利要求中使用时，“基本上包括”应具有如在专利法领域中使用的其普通含义。
如本文中在本说明书和权利要求中使用的，关于一个或更多个元素的列表的短语“至少一个”应当被理解为是指选自元素列表中的元素中的任何一个或更多个的至少一个元素，但不一定包括元素列表内具体列出的每一个(each and every)元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许可以可选地存在除了短语“至少一个”指代的元素列表内具体确定的元素之外的元素，无论与具体确定的那些元素相关或不相关。因此，作为非限制性示例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地，“A和/或B中的至少一个”)可以：在一个实施方案中，指代至少一个，可选地包括多于一个A而没有B存在(以及可选地包括除了B之外的元素)；在另一个实施方案中，指代至少一个，可选地包括多于一个B而没有A存在(以及可选地包括除了A之外的元素)；在又一个实施方案中，指代至少一个，可选地包括多于一个A，以及至少一个，可选地包括多于一个B(以及可选地包括其他元素)；等等。
在权利要求中，以及在以上的本说明书中，所有连接词，例如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等应被理解为是开放式的，即是指包括但不限于。只有连接词“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭或半封闭的连接词，如在美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所阐述的那样。
术语“烷基”是指饱和脂族基团的基团，包括直链烷基基团、支链烷基基团、环烷基(脂环族)基团、经烷基取代的环烷基基团和经环烷基取代的烷基基团。烷基基团可以可选地被取代，如以下更充分地描述的。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。“杂烷基”基团为其中至少一个原子是杂原子(例如，氧、硫、氮、磷等)并且其余原子是碳原子的烷基基团。杂烷基基团的实例包括但不限于烷氧基、聚(乙二醇)-、经烷基取代的氨基、四氢呋喃基、哌啶基、吗啉基等。
术语“烯基”和“炔基”是指与上述烷基基团类似但分别包括至少一个双键或三键的不饱和脂族基团。“杂烯基”和“杂炔基”是指其中一个或更多个原子是杂原子(例如，氧、氮、硫等)的如本文所述的烯基基团和炔基基团。
术语“芳基”是指具有单个环(例如，苯基)、多个环(例如，联苯基)或多个稠环(其中至少一个是芳族的(例如，1,2,3,4-四氢萘基、萘基、蒽基或菲基))的芳族碳环基团，全部可选地被取代。“杂芳基”基团为其中芳族环中的至少一个环原子是杂原子并且其余环原子是碳原子的芳基基团。杂芳基基团的实例包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、N低级烷基吡咯基、吡啶基N氧化物、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、吲哚基等，全部可选地被取代。
术语“胺”和“氨基”是指未经取代的和经取代的胺二者，例如可以由以下通式表示的部分：N(R’)(R”)(R”’)，其中R’、R”和R”’各自独立地表示化合价规则允许的基团。
术语“酰基”、“羧基基团”或“羰基基团”是本领域认识的并且可以包括如可以由以下通式表示的这样的部分：
Figure BDA0003653724750001701
其中W为H、OH、O-烷基、O-烯基或其盐。在W为O-烷基的情况下，该式表示“酯”。在W为OH的情况下，该式表示“羧酸”。通常，在上式的氧原子被硫替代的情况下，该式表示“硫代羰基”基团。在W为S-烷基的情况下，该式表示“硫羟酸酯”。在W为SH的情况下，该式表示“硫醇羧酸(thiolcarboxylic acid)”。另一方面，在W为烷基的情况下，上式表示“酮”基。在W为氢的情况下，上式表示“醛”基。
如本文所用，术语“杂芳族”或“杂芳基”意指包括碳原子环成员和一个或更多个杂原子环成员(例如，氧、硫或氮)的单环或多环杂芳族环(或其基团)。通常，杂芳族环具有5至约14个环成员，其中至少1个环成员是选自氧、硫和氮的杂原子。在另一个实施方案中，杂芳族环是5元环或6元环并且可以包括1至约4个杂原子。在另一个实施方案中，杂芳族环体系具有7至14个环成员并且可以包括1至约7个杂原子。代表性杂芳基包括吡啶基(pyridyl)、呋喃基、噻吩基、吡咯基、
Figure BDA0003653724750001711
唑基、咪唑基、吲哚嗪基、噻唑基、异
Figure BDA0003653724750001712
唑基、吡唑基、异噻唑基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、三唑基、吡啶基(pyridinyl)、噻二唑基、吡嗪基、喹啉基、异喹啉基、吲唑基、苯并
Figure BDA0003653724750001713
唑基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、吲哚嗪基、咪唑并吡啶基(imidazopyridinyl)、异噻唑基、四唑基、苯并咪唑基、苯并
Figure BDA0003653724750001714
唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并
Figure BDA0003653724750001715
二唑基、咔唑基、吲哚基、四氢吲哚基、氮杂吲哚基、咪唑并吡啶基(imidazopyridyl)、喹唑啉基、嘌呤基、吡咯并[2,3]嘧啶基、吡唑并[3,4]嘧啶基、苯并(b)噻吩基等。这些杂芳基基团可以可选地被一个或更多个取代基取代。
预期术语“经取代的”包括有机化合物的所有允许的取代基，“允许的”是在本领域普通技术人员已知的化合价的化学规则的背景下。在一些情况下，“经取代的”通常可以是指将氢替换成如本文所述的取代基。然而，如本文所用，“经取代的”不包括借以识别分子的关键官能团的替换和/或改变，例如使得“经取代的”官能团通过取代变为不同的官能团。例如，在该定义中，“经取代的苯基”必须仍包括苯基部分并且不能通过取代被改性而变为例如杂芳基基团(例如吡啶)。在广义方面，允许的取代基包括有机化合物的无环和环状的、支化和非支化的、碳环和杂环的、芳族和非芳族的取代基。示例性取代基包括例如本文描述的那些。对于合适的有机化合物，允许的取代基可以为一个或更多个并且可以相同或不同。出于本公开内容的目的，杂原子(例如氮)可以具有氢取代基和/或满足杂原子的化合价的本文所述的有机化合物的任何允许的取代基。本公开内容并不旨在通过有机化合物的允许的取代基以任何方式进行限制。
取代基的实例包括但不限于烷基、芳基、芳烷基、环烷基、杂环烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、全卤代烷氧基、芳烷氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂芳基烷基、杂芳烷氧基、叠氮基、氨基、卤素、烷基硫基、氧代、酰基、酰基烷基、羧基酯、羧基、酰胺基、硝基、酰氧基、氨基烷基、烷基氨基芳基、烷基芳基、烷基氨基烷基、烷氧基芳基、芳基氨基、芳烷基氨基、烷基磺酰基、酰胺基烷基芳基、酰胺基芳基、羟基烷基、卤代烷基、烷基氨基烷基羧基、氨基酰胺基烷基、烷氧基烷基、全卤代烷基、芳基烷基氧基烷基等。

Claims (326)

1.一种成像装置，包括：
电磁辐射源，被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段期间所述发射物类中的非稳态发射，所述发射时间段为至少10纳秒；
电磁辐射传感器，所述电磁辐射传感器包括布置成行和列的阵列的多个光电检测器，其中所述电磁辐射传感器被配置成在所述发射时间段期间感测来自所述发射物类的所述非稳态发射；以及
处理电路，被配置成：
顺序地读出所述阵列的行或列，以提供多个时间编码信号；以及
基于所述多个时间编码信号中的至少两个时间编码信号的比较来识别所述发射物类的特征。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述发射时间段为至少100纳秒。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述发射时间段为至少1微秒。
4.一种成像装置，包括：
电磁辐射源，被配置成发射辐射以激发在发射物类的发射时间段期间所述发射物类中的非稳态发射，所述发射时间段为至少10纳秒；
电磁辐射传感器，其中所述电磁辐射传感器被配置成在所述发射时间段期间感测来自所述发射物类的所述非稳态发射；以及
处理电路，被配置成：
全局地暴露和/或读取来自所述电磁辐射传感器的数据以提供多个时间编码信号；以及
基于所述多个时间编码信号中的两个或更多个时间编码信号的比较来识别所述发射物类的特征。
5.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述电磁辐射源被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
6.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中第二电磁辐射源被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
7.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述第二发射物类与所述发射物类相同。
8.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述第二发射物类与所述发射物类不同。
9.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述电磁辐射传感器被配置成感测所述可检测稳态发射。
10.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述处理电路还被配置成：
基于所述多个时间编码信号生成一个或更多个图像，并且其中识别所述发射物类的特征基于所述一个或更多个图像。
11.根据任一前述权利要求所述的成像装置，其中所述处理电路还被配置成：
基于所述阵列的一个或更多个第一行或一个或更多个第一列的时间编码信号生成图像的第一部分；
基于所述阵列的一个或更多个第二行或一个或更多个第二列的时间编码信号生成所述图像的第二部分，以及
其中识别所述发射物类的特征基于所述图像的所述第一部分和所述图像的所述第二部分的比较。
12.一种被配置成用于化学标记的特征的识别的系统，包括：
与制品相关联的化学标记，其中所述化学标记包括发射物类，其中所述发射物类在一组条件下在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射，并且其中所述发射时间段为至少10纳秒；
激发部件，被配置成在所述一组条件下激发所述发射物类，使得产生随图像捕获时间段变化的所述可检测非稳态发射；
图像传感器，被配置成检测所述可检测非稳态发射；以及
电子硬件部件，被配置成将检测到的非稳态发射转换成单个图像，
其中所述单个图像包括与所述发射物类的所述发射时间段的第一部分对应的第一部分和与所述发射物类的所述发射时间段的第二部分对应的第二部分，并且
其中所述第一部分和所述第二部分的特性之间的差异与所述化学标记的特征相关联。
13.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类产生可检测稳态发射。
14.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，包括与所述发射物类不同的第二发射物类，其中所述第二发射物类在一组条件下产生可检测稳态发射。
15.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像传感器被配置成检测所述可检测稳态发射。
16.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述可检测非稳态发射的至少一个特征在所述图像传感器对所述可检测非稳态发射的检测期间变化。
17.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类是化学和/或生物物类。
18.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述化学标记包括多个发射物类。
19.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件被配置成激发多个发射物类。
20.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述多个发射物类中的至少两种发射物类是化学和/或生物物类。
21.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件包括电磁辐射源。
22.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述电磁辐射源被配置成发射基本上白色的光。
23.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述电磁辐射源包括LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯。
24.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述电磁辐射源包括闪光灯。
25.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件包括光学快门、光阀、光学调制器、动态折射材料、周期性阻断所述电磁辐射的旋转元件和/或动镜。
26.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件被配置成通过电刺激、机械刺激、化学刺激、粒子刺激或热刺激来激发所述发射物类。
27.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件和所述图像传感器集成在单个部件中。
28.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述激发部件和所述图像传感器是分开的。
29.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像传感器包括CMOS传感器、电荷耦合装置或光电二极管。
30.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像传感器与卷帘快门机构相关联。
31.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像传感器被并入智能手机中。
32.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类包括一个或更多个热激活延迟荧光(TADF)分子或分子复合物。
33.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类包括无机磷光体。
34.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类包括溴、碘、硫、硒、碲化物、磷、锡、铅、汞和/或镉。
35.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类包括铋、铼、铱、铂、金或铜。
36.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类包括镧系元素或锕系元素。
37.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类与丸剂、胶囊或产品包装相关联。
38.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述制品包括涂层，其中所述涂层包括所述发射物类。
39.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述制品和/或化学标记的特征与化学剂、生物剂、爆炸物、有毒化学品、重金属、麻醉剂、异型生物类和/或辐射源的存在相关联。
40.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述制品的特征是所述制品的真实性。
41.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，还包括第二化学标记。
42.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述系统包括第二可识别部件。
43.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述第二可识别部件包括光学条形码、全息图、水印、RFID、隐形墨、染料、比色标记物、荧光标记物、纳米粒子、纳米棒、量子点、抗体、蛋白质、核酸或其组合。
44.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述发射物类与护理点、现场、需求点或家庭诊断试剂盒或方法相关联。
45.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中一个或更多个部件与提供用于所述发射物类的激发和/或所述可检测发射的检测的指令的部件无线通信。
46.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，还包括比色信号源。
47.根据权利要求46所述的成像装置或系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
48.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，包括两个或更多个发射物类。
49.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像的第一部分对应于稳态发射，并且所述图像的第二部分对应于非稳态发射。
50.根据任一前述权利要求所述的成像装置或系统，其中所述图像传感器与全局快门相关联。
51.一种用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法，包括：
激发所述物类，使得所述物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射，其中所述发射时间段为至少10纳秒；
使用图像传感器获得与所述可检测非稳态发射相关联的数据；
基于使用所述图像传感器获得的所述数据的至少一部分来创建单个图像，其中用于创建所述单个图像的第一部分的第一组数据对应于所述发射时间段的第一部分，并且其中用于创建所述单个图像的第二部分的第二组数据对应于所述发射时间段的第二部分；以及
基于所述单个图像的所述第一部分与所述第二部分之间的差异来确定所述发射物类的变化。
52.一种用于识别发射物类在一段时间内的变化的方法，包括：
使所述物类在所述发射物类的发射时间段期间发射非稳态电磁辐射；
使用图像传感器获得由所述发射物类发射的所述电磁辐射的至少一部分的单个图像；
从第一图像部分中识别与所述发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；
从第二图像部分中识别与所述发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；以及
至少根据来自所述第一图像部分的信息和来自所述第二图像部分的信息来确定所述发射物类的变化。
53.根据任一前述权利要求所述的方法，包括：
从所述单个图像的多于两个的图像部分中识别与所述发射物类在多于两个的时间点处的电磁辐射的发射对应的信息，以及/或者获得多个图像，每个图像是由所述发射物类发射的电磁辐射的至少一部分，并且对于每个图像，从第一图像部分中识别与所述发射物类在至少第一时间点处的电磁辐射的发射对应的信息，以及从第二图像部分中识别与所述发射物类在至少第二时间点处的电磁辐射的发射对应的信息；以及根据从所述多于两个的图像部分中识别的信息和/或根据来自所述多个图像的信息来确定所述发射物类的变化。
54.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述发射物类产生可检测稳态发射。
55.根据任一前述权利要求所述的方法，包括与所述发射物类不同的第二发射物类，其中所述第二发射物类在一组条件下产生可检测稳态发射。
56.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述图像传感器被配置成检测所述可检测稳态发射。
57.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述发射时间段为至少10纳秒。
58.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于电磁辐射。
59.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述激发电磁辐射被提供为单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度的脉冲或其任意组合。
60.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射由电信号、快门、折射材料、光学调制器、动镜、机械装置或光阀调制。
61.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括可见光。
62.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括基本上白色的光。
63.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括离散的波长范围。
64.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于来自LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯的脉冲和/或调制光。
65.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于闪光灯。
66.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括施加电压、电离辐射、物理力或化学反应。
67.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述物类与包装部件相关联。
68.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述物类在激发时经历化学和/或生物反应。
69.根据任一前述权利要求所述的方法，其中暴露于分析物引起所发射光的强度、发射光的偏振、发射光的空间分布中的一个或更多个的变化或者所述发射物类的发射寿命的变化。
70.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括激活制品的第二步骤。
71.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激活制品的所述第二步骤引起激发所述物类的第一步骤的发射寿命、空间分布、偏振、化学敏感性、强度和/或阻断的变化。
72.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类的所述第二步骤产生颜色的生成以及/或者吸收和/或发射的变化。
73.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类的不同的第一步骤、第二步骤和另外的步骤的组合引起在100纳秒到100毫秒的过程中获取的所述图像的变化。
74.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括比色信号源。
75.根据权利要求74所述的方法，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
76.一种系统，包括：
辐射源，被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得所述发射物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射，所述发射时间段为至少10纳秒；
传感器，被配置成：
在所述发射时间段的第一部分期间检测来自所述发射物类的第一发射，以及
在所述发射时间段的第二部分期间检测来自所述发射物类的第二发射；以及
处理电路，被配置成基于在所述发射时间段的所述第一部分期间检测到的所述第一发射的特性与在所述发射时间段的所述第二部分期间检测到的所述第二发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
77.根据权利要求76所述的系统，其中所述辐射源或第二辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发所述发射物类，使得所述发射物类产生可检测稳态发射。
78.根据权利要求76所述的系统，其中所述辐射源或第二辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发第二发射物类，使得所述第二发射物类产生可检测稳态发射。
79.根据权利要求76所述的系统，其中所述辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发第二发射物类，使得所述第二发射物类在第二发射时间段期间产生第二可检测非稳态发射，所述第二发射时间段为至少10纳秒。
80.根据权利要求78所述的系统，其中所述传感器被配置成在所述第二发射时间段的第一部分期间检测来自所述第二发射物类的第一发射，并且在所述第二发射时间段的第二部分期间检测来自所述第二发射物类的第二发射。
81.根据任一前述权利要求所述的系统，其中每个发射物类包括相同的发射体。
82.根据任一前述权利要求所述的系统，其中每个发射物类包括多个发射体。
83.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射时间段小于100毫秒。
84.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射时间段小于10微秒。
85.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射时间段小于0.1微秒。
86.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括与所述发射物类相关联的制品，其中所述发射物类的特征对应于所述制品的特征。
87.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射物类的特征对应于分析物的存在或不存在。
88.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述特征对应于所述发射物类对于温度、热历史、pH、UV辐射、湿度、灭菌技术、化学品、病原体、生物物类和/或机械应力的暴露。
89.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括比色信号源。
90.根据权利要求89所述的系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
91.一种系统，包括：
辐射源，被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得所述发射物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射；
电磁辐射传感器，被配置成在单次暴露期间感测：
在所述发射时间段的第一部分期间来自所述发射物类的第一发射，和
在所述发射时间段的第二部分期间来自所述发射物类的第二发射；以及
处理电路，被配置成基于在所述发射时间段的所述第一部分期间检测到的所述第一发射的特性与在所述发射时间段的所述第二部分期间检测到的所述第二发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
92.根据权利要求91所述的系统，其中所述第二发射是所述发射物类的稳态发射。
93.根据权利要求91所述的系统，其中所述辐射源或第二辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发第二发射物类，使得所述第二发射物类在所述第二发射物类的发射时间段期间产生可检测稳态发射。
94.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述处理电路被配置成基于所述非稳态发射的特性与所述稳态发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
95.一种用于识别发射物类的特征的方法，包括：
产生电磁辐射；
使用所述电磁辐射激发发射物类，使得所述发射物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射；
在所述发射时间段的第一部分期间检测来自所述发射物类的第一发射，以及
在所述发射时间段的第二部分期间检测来自所述发射物类的第二发射；以及
基于在所述发射时间段的所述第一部分期间检测到的所述第一发射的特性与在所述发射时间段的所述第二部分期间检测到的所述第二发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
96.根据权利要求95所述的方法，其中所述第二发射是所述发射物类的稳态发射。
97.根据权利要求95所述的方法，其中所述辐射源或第二辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发第二发射物类，使得所述第二发射物类在所述第二发射物类的发射时间段期间产生可检测稳态发射。
98.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述处理电路被配置成基于所述非稳态发射的特性与所述稳态发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
99.根据权利要求95所述的方法，其中检测所述第一发射包括将电磁辐射传感器暴露于所述可检测非稳态发射，所述电磁辐射传感器包括布置成行和列的阵列的多个光电检测器。
100.根据任一前述权利要求所述的方法，包括顺序地读出所述阵列的行或列以提供多个时间编码信号，其中第一时间编码信号对应于所述第一发射并且第二时间编码信号对应于所述第二发射。
101.根据任一前述权利要求所述的方法，包括全局地暴露和/或读取来自所述电磁辐射传感器的数据以提供多个时间编码信号，以及基于所述多个时间编码信号中的两个或更多个的比较来识别所述发射物类的特征。
102.根据任一前述权利要求所述的方法，其中识别所述发射物类的特征的步骤包括对所述第一时间编码信号和所述第二时间编码信号进行比较。
103.一种用于识别发射物类的特征的方法，包括：
激发所述物类，使得所述物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测发射，其中所述发射时间段为至少10纳秒；
使用图像传感器获得所述可检测发射的第一图像，其中所述第一图像的第一部分对应于所述发射时间段的第一部分，并且其中所述第一图像的第二部分对应于所述发射时间段的第二部分；以及
基于所述第一图像的所述第一部分与所述第二部分之间的差异确定所述物类的特征。
104.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于电磁辐射。
105.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述激发电磁辐射被提供为单个脉冲、周期性脉冲、脉冲序列、连续变化强度的脉冲或其任意组合。
106.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射由电信号、快门、折射材料、光调制器、动镜、机械装置或光阀调制。
107.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括可见光。
108.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括基本上白色的光。
109.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述电磁辐射包括离散的波长范围。
110.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于来自LED、OLED、荧光灯和/或白炽灯的脉冲和/或调制光。
111.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括将所述物类暴露于闪光灯。
112.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类包括施加电压、电离辐射、物理力或化学反应。
113.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述物类与包装部件相关联。
114.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述物类在激发时经历化学和/或生物反应。
115.根据任一前述权利要求所述的方法，其中暴露于分析物引起所发射的光的强度、偏振、空间分布的变化，和/或所述发射物类的发射寿命的变化。
116.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括激活制品的第二步骤。
117.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激活制品的所述第二步骤引起激发所述物类的第一步骤的发射寿命、空间分布、偏振、化学敏感性、强度和/或阻断的变化。
118.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类的所述第二步骤产生颜色的生成以及/或者吸收和/或发射的变化。
119.根据任一前述权利要求所述的方法，其中激发所述物类的不同的第一步骤、第二步骤和另外的步骤的组合引起在100纳秒到100毫秒的过程中获取的所述图像的变化。
120.一种用于识别制品的特征的方法，包括：
将图像传感器定位在可能包含发射标记的制品附近；
如果存在所述发射标记，刺激所述制品使得所述发射标记产生可检测非稳态发射；
使用所述图像传感器获得所述可检测非稳态发射的单个图像，其中所述单个图像的第一部分对应于刺激所述分析物之后的第一时间段，并且其中所述单个图像的第二部分对应于刺激所述分析物后的第二时间段，所述第二时间段与所述第一时间段不同；以及
基于所述单个图像的所述第一部分与所述第二部分之间的差异确定所述制品的特征。
121.根据权利要求120所述的方法，还包括刺激所述制品，使得所述制品的一部分产生可检测稳态发射。
122.根据权利要求121所述的方法，其中所述单个图像的所述第一部分对应于所述可检测非稳态发射，并且所述单个图像的所述第二部分对应于所述可检测稳态发射。
123.一种系统，包括：
辐射源，被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得所述发射物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射；
电磁辐射传感器，所述电磁辐射传感器包括多个光电检测器，所述多个光电检测器被配置成在所述发射时间段期间检测所述非稳态发射；
控制器，被配置成控制由所述辐射源产生所述电磁辐射的定时，使得在捕获一个或更多个图像期间产生脉冲或频率调制强度电磁辐射；以及
处理电路，被配置成：
a)基于所述多个光电检测器的输出生成一个或更多个图像，所述发射时间段小于用于捕获所述一个或更多个图像的单个图像的时间；并且对于所述一个或更多个图像中的每一个，确定所述图像的第一部分的第一特性与所述图像的第二部分的第二特性；以及至少部分地基于所述第一特性和所述第二特性来识别所述发射物类的特征；或者
b)全局地暴露和/或读取来自所述电磁辐射传感器的数据以提供多个时间编码信号，并且基于所述多个时间编码信号中的两个或更多个时间编码信号的比较来识别所述发射物类的特征。
124.根据权利要求123所述的系统，其中所述电磁辐射源被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
125.根据任一前述权利要求所述的系统，其中第二电磁辐射源被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
126.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第二发射物类与所述发射物类相同。
127.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述图像的所述第二部分对应于所述发射物类的稳态发射。
128.根据权利要求123所述的系统，其中所述辐射源被配置成产生电磁辐射，该电磁辐射用于激发第二发射物类，使得所述第二发射物类在第二发射时间段期间产生第二可检测非稳态发射，所述第二发射时间段为至少10纳秒。
129.根据权利要求123所述的系统，其中所述传感器被配置成在所述第二发射时间段的第一部分期间检测来自所述第二发射物类的第一发射，并且在所述第二发射时间段的第二部分期间检测来自所述第二发射物类的第二发射。
130.根据任一前述权利要求所述的系统，其中每个发射物类包括相同的发射体。
131.根据任一前述权利要求所述的系统，其中每个发射物类包括多个发射体。
132.根据权利要求123所述的系统，其中所述电磁辐射传感器被配置成捕获多个图像，并且其中所述处理电路还被配置成：
确定所述多个图像上的第一特性的平均值；
确定所述多个图像上的第二特性的平均值；以及
至少部分地基于所述第一特性的平均值与所述第二特性的平均值来识别所述发射物类的特征。
133.根据权利要求132所述的系统，其中能够在同一图像中检测到具有正常反射/散射光的延迟发射。
134.根据权利要求132所述的系统，其中激发通过脉冲光和/或频率调制光强度来执行。
135.根据权利要求123所述的系统，其中所述电磁辐射传感器被配置成捕获多个图像，并且其中所述控制器还被配置成控制所述辐射源以在捕获所述多个图像中的每一个之前产生以不同频率的电磁辐射调制的脉冲或强度。
136.根据权利要求123所述的系统，其中所述多个光电检测器布置成行和列的阵列，并且其中所述处理电路还被配置成：
顺序地读出所述阵列的行或列，以提供多个时间编码信号；以及
基于所述多个时间编码信号生成所述一个或更多个图像。
137.根据权利要求123所述的系统，其中所述多个光电检测器包括在单个集成电子芯片内。
138.根据权利要求123所述的系统，其中所述多个光电检测器包括在多个集成电子芯片中。
139.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括比色信号源。
140.根据权利要求139所述的系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
141.一种系统，包括：
激发部件，被配置成激发发射物类，使得所述发射物类在发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射；
图像传感器，被配置成检测所述可检测非稳态发射的至少一部分；以及
电子硬件部件，被配置成产生单个图像，所述单个图像包括与所述发射时间段的第一部分对应的第一部分和与所述发射时间段的第二部分对应的第二部分。
142.根据权利要求141所述的系统，其中所述发射时间段为至少10纳秒。
143.根据权利要求141所述的系统，其中所述激发部件被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
144.根据权利要求141所述的系统，其中第二激发部件被配置成发射辐射以激发第二发射物类中的稳态发射。
145.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述第二发射物类与所述发射物类相同。
146.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述单个图像还包括与所述发射时间段的第三部分对应的第三部分。
147.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述单个图像还包括与所述发射时间段的多个其他部分对应的后续部分。
148.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射时间段的所述第一部分与所述发射时间段的所述第二部分不同。
149.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射时间段的所述第一部分与所述发射时间段的所述第二部分至少部分地交叠。
150.一种系统，包括：
激发部件，被配置成将发射物类暴露于非稳态电磁辐射；
图像传感器，被配置成检测由所述发射物类发射的电磁辐射的至少一部分；以及
电子硬件部件，被配置成产生单个图像，所述单个图像至少包括与所述发射物类至少在第一时间点处的电磁辐射的发射对应的第一图像部分，以及与所述发射物类至少在第二时间点处的电磁辐射的发射对应的第二图像部分。
151.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述电子硬件部件被配置成：
a.产生所述单个图像，所述单个图像包括与所述发射物类在多于两个的相应时间点处的电磁辐射的发射对应的多于两个的图像部分，以及/或者
b.产生多个图像，每个图像至少包括与所述发射物类至少在第一时间点处的电磁辐射的发射对应的第一图像部分，以及与所述发射物类至少在第二时间点处的电磁辐射的发射对应的第二图像部分。
152.一种被配置用于制品的特征的识别的系统，包括：
与所述制品相关联的化学标记，其中所述化学标记包括发射物类，其中所述发射物类在一组条件下在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射，并且其中所述发射时间段为至少10纳秒；
激发部件，被配置成在所述一组条件下激发所述发射物类，使得产生随所述图像捕获时间段变化的可检测非稳态发射；
图像传感器，被配置成检测所述可检测非稳态发射；以及
电子硬件部件，被配置成将可检测发射转换成单个图像，
其中所述单个图像包括与所述发射时间段的第一部分对应的第一部分和与所述发射时间段的第二部分对应的第二部分，并且
其中所述第一部分和所述第二部分的特性之间的差异与所述制品的特征相关联。
153.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述单个图像还包括与所述发射时间段的多个其他部分对应的后续部分。
154.一种用于检测刺激的存在的方法，包括：
将包括化学标记的制品暴露于包括所述刺激的一组条件下，其中所述化学标记在所述刺激的存在下经历化学和/或生物反应，从而改变所述标签中的一个或更多个发射物类的寿命、波长和/或强度；
将图像传感器定位在所述制品附近；
使用所述图像传感器获得包括所述化学标记的所述制品的一部分的单个图像，其中所述单个图像的第一部分对应于暴露所述制品之后的第一时间段，并且其中所述单个图像的第二部分对应于暴露所述制品后的第二时间段，所述第二时间段与所述第一时间段不同；以及
基于所述单个图像的所述第一部分与所述第二部分之间的差异确定所述制品的特征。
155.根据权利要求154所述的方法，其中所述第一部分对应于所述一个或更多个发射物类的非稳态发射，并且所述第二部分对应于所述一个或更多个发射物类的稳态发射。
156.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括获得所述可检测发射的至少一部分的第二图像，其中所述第二图像在与所述第一图像不同的激发方法、位置、角度、距离和/或取向下获得。
157.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括基于所述第一图像与所述第二图像之间的差异来确定所述物类的特征。
158.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述化学标记在刺激所述制品时经历化学和/或生物反应。
159.根据任一前述权利要求所述的方法，其中刺激所述制品包括在所述化学标记中产生化学和/或生物反应。
160.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述化学标记包括具有超过10纳秒的激发态寿命的至少一种发射染料。
161.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述图像传感器与卷帘快门机构相关联。
162.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述化学标记在所述刺激存在的情况下产生具有超过10纳秒的激发态寿命的可检测发射。
163.根据任一前述权利要求所述的方法，其中对所述制品的第二刺激引起如下过程：通过引起所述激发的部分阻断、一个或更多个发射物类的猝灭、所述基质的物理特性的变化、新的发射物类的激活和/或更多个发射物类之一的发射特征的变化来改变所述化学标记的特征。
164.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二刺激用于检测制品先前已经经受图像传感器。
165.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二刺激用于产生所述标签的变化，所述标签的变化将改变在后续图像传感器中读取的光学图像。
166.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述图像传感器与全局快门相关联。
167.一种组合物，包括：
发射物类，被配置成与制品相关联；其中所述发射物类的激发产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中所述可检测信号对应于所述制品的时间热历史。
168.一种标记，包括：
第一发射物类，所述第一发射物类可选地具有与所述第一发射物类的第一时间热历史对应的大于或等于10纳秒的一个或更多个第一可检测延迟发射；以及
可选地，第二发射物类，所述第二发射物类具有与所述第二发射物类的第二时间热历史对应的大于或等于10纳秒的一个或更多个第二可检测延迟发射，所述第二时间热历史与所述第一时间热历史不同，
其中如果在所述第一发射物类的激发时存在所述第一可检测延迟发射，则所述第一可检测延迟发射对应于所述第一发射物类暴露于所述第一时间热历史的识别，并且如果所述第二可检测延迟发射可检测，则所述第二可检测延迟发射对应于所述第二发射物类暴露于所述第二时间热历史的识别。
169.根据权利要求168所述的标记，其中所述标记被配置成主动添加到制品，使得所述标记提供所述制品的时间热分布。
170.一种方法，包括：
激发与制品相关联的一个或更多个发射物类；以及
使用检测器检测所述发射物类的可检测延迟发射，
其中如果存在所述可检测延迟发射，则所述可检测延迟发射具有大于或等于10纳秒的延迟发射，并且
其中如果存在所述可检测延迟发射，则所述可检测延迟发射对应于所述制品暴露于时间热历史。
171.一种方法，包括：
激发一个或更多个第一发射物类；
可选地，激发一个或更多个第二发射物类；
使用检测器检测由所述第一发射物类产生的第一可检测延迟发射和/或由所述第二发射物类产生的第二可检测延迟发射，其中如果存在所述第一可检测延迟发射，则所述第一可检测延迟发射对应于所述第一发射物类暴露于第一温度，并且其中如果存在所述第二可检测延迟发射，则所述第二可检测延迟发射对应于第二发射物类暴露于第二温度，所述第二温度与所述第一温度不同，其中存在至少一个可检测延迟发射。
172.一种系统，包括：
激发部件，被配置成使用电磁辐射激发发射物类，使得如果单个或多个发射物类或其前体暴露于时间热历史，则产生大于或等于10纳秒的可检测延迟发射；以及
检测器，被配置成检测所述可检测延迟发射的至少一部分。
173.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括使用所述检测器检测所述一个或更多个发射物类的可检测稳态发射。
174.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中检测包括卷帘快门机构。
175.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述可检测延迟发射包括峰值强度、发射寿命、吸收波长和/或发射波长。
176.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述响应包括与所述延迟发射相关的所述吸收或发射的波长的变化。
177.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括可检测信号的强度的变化。
178.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括所述延迟发射寿命的变化。
179.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括新的延迟发射的产生。
180.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括延迟发射的去除。
181.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括组合以产生或去除延迟发射的两个组分。
182.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述标记通过如下方式产生：将第二材料沉积到延迟发射材料上以产生能够显示时间热历史的系统。
183.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括改变其物理特性以产生所述延迟发射信号的变化的基质。
184.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括一个或更多个材料的扩散以产生所述延迟发射信号的变化。
185.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括经历产生所述延迟发射信号的相变的基质。
186.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括产生所述延迟发射信号的化学反应。
187.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应包括产生所述延迟发射信号的聚合的变化。
188.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应是通过从天线分子或聚合物到延迟发射组分的能量转移的增强而产生的。
189.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应根据所述延迟发射信号产生模式。
190.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述响应，其中，所述组合物由彼此接近的组分产生。
191.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述组分之一被熔合到玻璃上或玻璃中。
192.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述组合物、标记、系统或方法由彼此物理分离的组分产生。
193.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，通过喷涂沉积、喷墨印刷、印刷或层压产生。
194.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述延迟发射具有大于10纳秒的寿命。
195.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述延迟发射具有大于100纳秒的寿命。
196.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述延迟发射具有大于1微秒的寿命。
197.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述延迟发射具有大于100微秒的寿命。
198.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，其中所述延迟发射具有大于1毫秒的寿命。
199.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述延迟发射物类包括金属离子。
200.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述延迟发射物类是有机分子。
201.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述延迟发射物类是纳米粒子。
202.根据任一前述权利要求所述的组合物、标记、系统或方法，所述延迟发射物类是含有重原子的有机分子。
203.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述检测器是智能手机部件。
204.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射物类的激发是通过具有不同频率的调制强度的光源来完成的。
205.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射物类的激发是通过闪光或激光脉冲来完成的。
206.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器是超高速扫描相机。
207.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器是能够选择性地检测延迟发射的装置。
208.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器是能够在存在非延迟发射、环境光和反射/散射光的复杂环境中选择性地检测延迟发射的装置。
209.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器是能够选择性地检测延迟发射并且还能够检测荧光、环境光和反射/散射光的装置。
210.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器能够检测延迟发射的模式以产生关于热暴露或冷暴露的信息。
211.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器能够检测延迟发射的模式以及来自反射/散射、环境或非延迟发射的模式以产生关于热暴露或冷暴露的信息。
212.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器能够将热暴露或冷暴露的信息与光学地编码在所述产品上的其他信息结合。
213.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器包括CMOS成像芯片。
214.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器使用所述卷帘快门效应来收集所述延迟发射数据。
215.根据任一前述权利要求所述的标记、系统或方法，还包括比色信号源。
216.根据权利要求215所述的标记、系统或方法，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
217.根据任一前述权利要求所述的标记、系统或方法，包括GRAS材料。
218.根据任一前述权利要求所述的标记、系统或方法，其中检测包括卷帘快门机构。
219.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述读取器使用全局快门来收集所述延迟发射数据。
220.一种方法，包括：
通过对以下信号进行组合来确定化学/生物物类的标识或特征：
至少包括稳态光子发射事件的第一电磁辐射信号，和
至少包括非稳态光子发射事件的第二电磁辐射信号。
221.一种方法，包括：
通过对以下信号进行组合来确定化学/生物物类的标识或特征：
第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号，其中所述第一电磁信号至少包括第一光子发射事件，所述第一光子发射事件在引起第一光子发射事件的激发事件的10纳秒内发生，以及
第二电磁信号，所述第二电磁信号至少包括第二光子发射事件，所述第二光子发射事件在引起第二光子发射事件的激发事件的10纳秒之后发生。
222.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第一光子发射事件包括由具有小于或等于10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。
223.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二光子发射事件包括由具有至少10纳秒的激发态寿命的发射物类产生的发射。
224.一种读取生物诊断测定的方法，其中成像装置提供从所述测定的读出，包括：
检测从所述测定发出的两个或更多个信号，其中所述两个或更多个信号中的每一个选自减色、反射/散射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光和延迟磷光发射。
225.根据任一前述权利要求所述的方法，其中使用智能手机或数码相机读取每个信号。
226.一种系统，包括：
激发部件，被配置成激发第一发射物类，使得所述第一发射物类产生可检测稳态光子发射信号；
所述激发部件被配置成激发第二发射物类，使得所述第二发射物类产生可检测非稳态光子发射信号；以及
传感器，被配置成检测所述可检测稳态光子发射信号的至少一部分和所述可检测非稳态发射信号的至少一部分。
227.根据权利要求226所述的系统，还包括电子硬件部件，所述电子硬件部件被配置成将所述可检测稳态发射和所述可检测非稳态发射组合成可确定信号。
228.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述可检测稳态发射和/或所述可检测非稳态发射对应于所述第一发射物类和/或所述第二发射物类的特征。
229.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述信号对应于目标生物物类的量。
230.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中至少一种发射选自由减色、反射/散射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光组成的组。
231.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是比色信号，并且所述第二电磁辐射信号是瞬时荧光信号。
232.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是比色信号，并且所述第二电磁辐射信号是延迟荧光信号。
233.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是比色信号，并且所述第二电磁辐射信号是瞬时磷光信号。
234.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是比色信号，并且所述第二电磁辐射信号是延迟磷光信号。
235.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是比色信号，并且所述第二电磁辐射信号是化学发光信号。
236.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述第一电磁辐射信号是瞬时荧光信号，并且所述第二电磁辐射信号是延迟磷光信号。
237.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中至少一个信号以稳态模式被收集，并且至少一个其他信号使用时间同步光源被收集。
238.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中至少一个信号在时间同步电磁辐射源被关闭时被收集，并且至少另一信号在时间同步电磁辐射源被开启时被收集。
239.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中至少一个信号在所述测定被一个或更多个LED光源照射时被收集。
240.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述激发事件是电磁辐射源。
241.根据权利要求240所述的方法或系统，其中所述电磁辐射源包括来自智能手机或数码相机的闪光灯。
242.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述第一电磁辐射信号和/或第二电磁辐射信号相关联的生物诊断测定。
243.根据权利要求242所述的方法或系统，其中所述生物诊断测定是侧流测定或垂直流测定。
244.根据权利要求242所述的方法或系统，其中所述生物诊断测定是用于核酸检测的环介导等温扩增(LAMP)。
245.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述延迟磷光与铕或铽络合物相关联。
246.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中纳米粒子用于提供比色信号。
247.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中纳米粒子用于提供发射信号。
248.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中局部环境的变化和/或生物分子识别事件改变至少一个信号。
249.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法或系统相关联的卷帘快门机构。
250.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，包括比色信号源。
251.根据权利要求250所述的方法或系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
252.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法或系统相关联的全局快门。
253.一种系统，包括：
辐射源，被配置成发射具有电磁辐射谱内的一个或更多个波长的辐射；以及
发射物类；
其中所述电磁辐射谱的第一部分包括波长在425nm和475nm之间的辐射，其中所述电磁辐射谱的第二部分包括波长在525nm和725nm之间的辐射，并且其中所述辐射源被配置成产生与所述发射物类相互作用的电磁辐射的波长，使得所述发射物类产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号。
254.一种系统，包括：
具有多个波长的电磁辐射源；和
发射物类；
其中所述发射物类被配置成产生具有大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射的可检测信号，并且其中所述多个波长跨越大于或等于50nm的波长范围。
255.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述发射物类被配置成产生可检测稳态发射。
256.根据任一前述权利要求所述的系统，还包括第二发射物类，其中所述第二发射物类被配置成产生稳态发射。
257.根据任一前述权利要求所述的系统，其中由所述源产生的电磁辐射在暴露于所述发射物类之前是未掺杂的。
258.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述系统不包括定位在所述源与所述发射物类之间的滤光器。
259.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述源是消费电子设备的部件。
260.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述消费电子设备是智能手机、平板电脑、计算机、数码相机等。
261.一种系统，包括：
激发部件，被配置成产生多个波长的电磁辐射，其中：
所述激发部件被配置成激发第一发射物类，使得所述第一发射物类产生可检测稳态光子发射信号；所述激发部件被配置成激发第二发射物类，使得所述第二发射物类产生可检测非稳态光子发射信号；以及
传感器，其被配置成检测所述可检测稳态光子发射信号的至少一部分和所述可检测非稳态发射信号的至少一部分。
262.一种系统，包括：
辐射源，被配置成产生多个波长的电磁辐射，该电磁辐射用于激发发射物类，使得所述发射物类在所述发射物类的发射时间段期间产生可检测非稳态发射，所述发射时间段为至少10纳秒；
传感器，被配置成在所述发射时间段的第一部分期间检测来自所述发射物类的第一发射，并且在所述发射时间段的第二部分期间检测来自所述发射物类的第二发射；以及
处理电路，所述处理电路能够基于在所述发射时间段的所述第一部分期间检测到的所述第一发射的特性与在所述发射时间段的所述第二部分期间检测到的所述第二发射的特性之间的差异来识别所述发射物类的特征。
263.一种方法，包括：
通过以下方式确定化学/生物物类的标识或特征：
将发射物类暴露于由电磁辐射源产生并具有跨越大于或等于50nm的范围的电磁辐射谱，所述发射物类与所述化学/生物物类相关联；以及
检测由所述发射物类产生的可检测发射，其中如果存在所述可检测发射，则所述可检测发射对应于所述化学/生物物类的标识或特征。
264.一种方法，包括：
通过对以下信号进行组合来确定化学/生物物类的标识或特征：
第一电磁辐射信号和第二电磁辐射信号，其中所述第一电磁信号至少包括第一光子发射事件，所述第一光子发射事件在引起第一光子发射事件的激发事件的10纳秒内发生，以及
第二电磁信号，所述第二电磁信号至少包括第二光子发射事件，所述第二光子发射事件在引起第二光子发射事件的激发事件的10纳秒之后发生，
其中所述激发事件包括电磁辐射谱，其中所述电磁辐射谱的第一部分包括在425nm和475nm之间的波长，并且其中所述电磁辐射谱的第二部分包括在525nm和725nm之间的波长。
265.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射物类被配置成产生可检测稳态发射。
266.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括第二发射物类，其中所述第二发射物类被配置成产生稳态发射。
267.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中至少一个发射选自由减色、反射/散射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光组成的组。
268.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述电磁辐射源包括LED部件。
269.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法或系统相关联的卷帘快门机构。
270.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中发光材料被激发并且智能手机检测稳态光子发射事件和非稳态发射事件或可选地非稳态光子发射事件。
271.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料吸收从智能手机发射的光。
272.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料吸收波长为440nm或更高的光。
273.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述可检测信号包括减色发射、反射/散射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光发射。
274.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括TADF发射。
275.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括有机金属化合物。
276.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括金属有机材料。
277.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括铕络合物。
278.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括含有碘或溴原子的有机分子。
279.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料电耦合或连接至重原子。
280.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括金属卟啉。
281.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料由白光源激发。
282.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料由在440和700nm之间发射的LED激发。
283.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于侧流测定。
284.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于产品认证。
285.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测气体、化学品、抗体、抗原、病毒、细菌、过敏原、霉菌、孢子和/或病原体。
286.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测电离辐射。
287.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测热暴露。
288.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测紫外光暴露。
289.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述发射材料用于检测水分和/或氧暴露。
290.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，包括比色信号源。
291.根据权利要求290所述的方法系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
292.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法或系统相关联的全局快门。
293.一种系统，包括：
与消费电子设备相关联的电磁辐射源；
与所述消费电子设备相关联的传感器；以及
发射物类，所述发射物类能够产生对于所述传感器的可检测信号，所述可检测信号具有一个或更多个可检测延迟发射。
294.一种方法，包括：
使用消费电子设备来确定化学/生物物类的标识或特征，其中所述消费电子设备包括电磁辐射谱的源；以及
将发射物类暴露于所述电磁辐射谱，使得所述发射物类产生对应于所述化学/生物物类的标识或特征并且可由所述消费电子设备检测的可检测发射。
295.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一个或更多个发射物类被激发，并且智能手机检测稳态光子发射事件和非稳态发射事件或可选地非稳态光子发射事件。
296.根据权利要求295所述的方法，其中所述电磁辐射谱的第一部分包括425nm和475nm之间的波长，并且其中所述电磁辐射谱的第二部分包括525nm和725nm之间的波长。
297.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述可检测信号包括大于或等于10纳秒的一个或更多个延迟发射。
298.根据任一前述权利要求所述的方法，其中至少一个发射选自减色、反射/散射色、化学发光、瞬时荧光、延迟荧光、瞬时磷光或延迟磷光。
299.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述电磁辐射源包括LED部件。
300.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法相关联的卷帘快门机构。
301.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料吸收从智能手机发射的光。
302.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料吸收波长为440nm或更高的光。
303.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述可检测信号包括减色发射、反射色发射、化学发光发射、瞬时荧光发射、延迟荧光发射、瞬时磷光发射或延迟磷光发射。
304.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括TADF发射。
305.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括有机金属化合物。
306.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括金属有机材料。
307.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括铕络合物。
308.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括含有碘或溴原子的有机分子。
309.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料电耦合或连接至重原子。
310.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料包括金属卟啉。
311.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料由白光源激发。
312.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料由在440和700nm之间发射的LED激发。
313.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于侧流测定。
314.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于产品认证。
315.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测气体、化学品、抗体、抗原、病毒、细菌、过敏原、霉菌、孢子和/或病原体。
316.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测电离辐射。
317.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述发射材料用于检测热暴露。
318.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，包括比色信号源。
319.根据权利要求26所述的方法或系统，其中所述比色信号与包括所述测定盒的图像、能够用于对准的标记物、文本、数字、图片、标志、条形码和/或QR码相关联。
320.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括与所述方法或系统相关联的全局快门。
321.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，还包括被配置成容纳所述消费电子设备的壳体。
322.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述壳体被配置成相对于发射物类定位所述消费电子设备。
323.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述壳体被配置成防止外部光与所述传感器相互作用。
324.根据任一前述权利要求所述的方法或系统，其中所述壳体包括能够激发所述发射物类的电磁辐射源。
325.一种试剂盒，包括：
壳体，被配置成容纳消费电子设备，所述消费电子设备包括传感器；以及
与所述壳体和/或所述消费电子设备相关联的电磁辐射源，其中：
所述壳体被配置成：如果存在发射物类，则相对于所述发射物类定位所述消费电子设备，使得所述传感器能够检测来自所述发射物类的可检测发射，并且所述壳体被配置成防止外部光与所述传感器相互作用。
326.一种试剂盒，包括：
集成盒；
样品收集部件；
根据任一前述权利要求所述的系统；以及
可选地，适配器，所述适配器被配置成容纳所述消费电子设备的至少一部分。
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