KR20200078475A - 식별 태그 및 물체를 식별하는 방법 - Google Patents

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Abstract

식별 태그(1)는 적어도 하나의 제1 유형 분자(3) 및 적어도 하나의 제2 유형 분자(4)를 갖는다. 분자들(3, 4)은 형광 공명 에너지 전이(Fㆆrster Resonance Energy Transfer)에 따른 에너지 전달이 가능하며, 유형들 중 하나는 공여체 분자이고 다른 하나는 수용체 분자이다. 태그(1)는 제2 유형 분자(4)가 위치될 수 있는 복수의 위치(6)를 갖는 기판(5)을 갖는다. 제1 유형 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자(들)(4)에 의해 방출되는 광 강도가 제2 유형 분자(4)가 위치(6)들에 있는지 또는 없는지 여부에 따라 변한다.

Description

식별 태그 및 물체를 식별하는 방법
본 발명은 하나의 식별 태그, 복수의 식별 태그 및 물체를 식별하는 방법에 관한 것이다.
어떤 물체를 식별할 수 있게 하기 위하여 식별 태그가 물체에 고정될 수 있다. 어떤 식별 태그는 태그로부터 획득될 식별 신호를 제공한다. 이러한 경우, 각기 다른 태그들이 각기 다른 식별 신호들을 제공하도록 배열된다.
본 명세서에 개시된 제1 양태에 따르면,
식별 태그로,
적어도 하나의 제1 유형 분자;
적어도 하나의 제2 유형 분자; 및
제2 유형 분자(4)가 운반되는 기판을 포함하며,
제1 및 제2 유형 분자들이 형광 공명 에너지 전이(Foerster Resonance Energy Transfer)에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자이고,
기판은 제2 유형 분자들이 위치될 수 있는 복수의 위치를 구비하고,
제2 유형 분자는 위치들 중 하나의 위치에 위치되고, 위치들 중 적어도 하나의 다른 위치에는 제2 유형 분자가 위치되지 않으며,
형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자와 제2 유형 분자 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자가 기판의 위치들을 가로질러 이동할 수 있고,
제1 유형 분자가 위치들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 분자들에 의해 방출되는 광 강도가 제2 유형 분자가 위치들에 있는지 또는 없는지 여부에 따라 변하는 식별 태그가 제공된다.
일 예에서, 기판의 위치들은 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자가 선형으로 배열된 위치들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동한다.
일 예에서, 식별 태그는 복수의 제2 유형 분자를 포함하되, 제2 유형 분자들이 기판의 각기 다른 위치에 위치한다.
일 예에서, 식별 태그는 사용 시 제1 유형 분자의 이동을 구동하는 압력파를 수용하기 위한 개구를 포함한다.
일 예에서, 식별 태그는 제1 유형 분자(3)를 운반하는 담체(7)를 포함한다.
일 예에서, 식별 태그는 제1 유형 분자가 공여체 분자이고 제2 유형 분자는 수용체 분자이며, 공여체 분자가 수용체 분자를 가로질러 이동함에 따라 수용체 분자가 광을 방출하게 된다.
본 명세서에 개시된 제2 양태에 따르면,
식별 태그를 구비하는 물체를 식별하는 방법으로,
식별 태그가 적어도 하나의 제1 유형 분자, 적어도 하나의 제2 유형 분자 및 제2 유형 분자들이 위치될 수 있는 복수의 위치를 구비하는 기판을 포함하며, 제1 및 제2 유형 분자들이 형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자이고, 제2 유형 분자는 위치들 중 하나의 위치에 위치되고, 위치들 중 적어도 하나의 다른 위치에는 제2 유형 분자가 위치되지 않고,
방법이,
형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자와 제2 유형 분자 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자를 기판의 위치들을 가로질러 이동시키는 단계;
제1 유형 분자가 위치들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 수용체 분자들에 의해 방출되는 광을 검출하는 단계; 및
제1 유형 분자가 위치들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 수용체 분자들에 의해 방출되는 광의 강도 패턴에 따라 물체를 식별하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
일 예에서, 기판의 위치들이 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자가 선형으로 배열된 위치들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동한다.
일 예에서, 식별 태그가 복수의 제2 유형 분자를 포함하되, 제2 유형 분자들이 기판의 각기 다른 위치에 위치한다.
일 예에서, 제1 유형 분자의 이동이 압력파에 의해 구동된다.
본 명세서에 개시된 제3 양태에 따르면,
복수의 식별 태그로,
각각의 식별 태그가
적어도 하나의 제1 유형 분자;
적어도 하나의 제2 유형 분자; 및
제2 유형 분자가 운반되는 기판을 포함하며,
제1 및 제2 유형 분자들이 형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자이고,
기판은 제2 유형 분자들이 위치될 수 있는 복수의 위치를 구비하고,
형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자와 제2 유형 분자 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자가 기판의 위치들을 가로질러 이동할 수 있도록 된, 복수의 식별 태그에 있어서,
적어도 2개의 식별 태그에 대해, 제1 유형 분자들이 각각의 식별 태그의 위치들을 가로질러 이동할 때 2개의 식별 태그의 수용체 분자들에 의해 방출되는 광의 강도 패턴들이 각기 다르도록 제2 유형 분자들이 각각의 식별 태그의 각기 다른 위치들에 위치되는 복수의 식별 태그가 제공된다.
일 예에서, 식별 태그들 중 적어도 일부의 경우, 기판의 위치들이 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자가 선형으로 배열된 위치들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동한다.
일 예에서, 식별 태그들 중 적어도 일부의 경우, 식별 태그가 복수의 제2 유형 분자를 포함하되, 제2 유형 분자들이 기판의 각기 다른 위치에 위치한다.
일 예에서, 식별 태그들 중 적어도 일부의 경우, 사용 시 제1 유형 분자의 이동을 구동하는 압력파를 받아들이기 위한 개구를 포함한다.
일 예에서, 제1 유형 분자가 공여체 분자이고 제2 유형 분자는 수용체 분자이며, 공여체 분자가 수용체 분자를 가로질러 이동함에 따라 수용체 분자가 광을 방출하게 된다.
본 개시의 이해를 돕고 실시예들이 적용되는 방식을 보여주기 위해, 첨부도면을 예로서 참조한다.
도 1은 본 개시에 따른 식별 태그의 예의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 개시에 따른 식별 태그의 2 가지 예를 개략적인 측면도를 도시한다.
도 3a 및 3b는 도 2a 및 2b의 예시적인 식별 태그에 대한 시간에 대한 출력 광 강도의 플롯을 도시한다.
먼저 서론으로, 공지의 "형광 공명 에너지 전이(FRET: Fㆆrster Resonance Energy Transfer)"를 참조한다. FRET에서, 에너지는 제1 감광성 분자("공여체" 분자)로부터 제2 감광성 분자("수용체" 분자)로 전달된다. 공여체 분자는 처음에 전자 여기 상태에 있는데, 공여체 분자에 입사되는 광에 의해 이러한 여기 상태에 놓일 수 있다. 공여체 분자가 수용체 분자에 충분히 근접할 때, 여기된 공여체 분자의 에너지는 비방사성 쌍극자-쌍극자 결합을 통해 수용체 분자로 전달된다. 그 결과 수용체 분자는 광을 방출할 수 있다. 공여체 분자로부터 수용체 분자로의 에너지 전달 효율은 공여체 분자와 수용체 분자 사이의 거리의 6제곱에 반비례한다. 이는 FRET가 공여체 분자와 수용체 분자 사이의 작은 거리 변화에 매우 민감하다는 것을 의미한다. FRET이 발생하는 공여체 분자와 수용체 분자 사이의 거리는 전달되는 광의 파장보다 훨씬 작으며, 예를 들어 1nm 내지 10nm의 범위에 있을 수 있다.
여기서 설명하는 예들에서, FRET을 사용하여 광을 방출하는 식별 태그가 제공된다. 방출되는 광 강도의 패턴은, 아래에서 더 상세하게 논의하는 바와 같이, 식별 태그 내의 분자 배열에 의존한다. 각기 다른 태그들이 각기 다른 분자 배열을 가지고, 이에 따라 각기 다른 태그들에 의해 방출되는 광 강도의 패턴들이 각기 다르다. 이는 시각적 식별이 가능하게 하고, 이러한 시각적 식별은 눈에 의해 그리고/또는 적절한 처리를 갖는 일부 이미징 장치에 의해 이루어질 수 있다.
이제 도면을 참조하여 실시예들에 따른 식별 태그들의 예들을 설명한다. 도면들은 축척에 맞추어서 도시되지는 않았으며, 일부 도면은 식별 태그의 일부분만을 도시한다.
도 1은 식별 태그(1)의 예의 일부분의 사시도를 도시하고, 도 2a 및 도 2b는 식별 태그(1)의 두 개의 예의 개략적인 측면도들을 도시한다.
식별 태그(1)는 식별 태그(1)의 작동부를 수용하기 위한 컨테이너 또는 하우징(2)(도 2a 및 도 2b 참조)을 갖는다. 이 예에서 하우징(2)은 강하면서 또한 경량인 소재로 형성된다. 예를 들어 다수의 플라스틱 또는 금속이 적합하다. 바람직한 소재는 그래핀이다. 그래핀은 반복적인 육각형 패턴으로 배열된 하나 이상의 탄소 원자 층으로 형성되며, 원자 레벨 두께를 가짐에도 불구하고 매우 강하고, 가벼우며 내구성이 있는 물질로 알려져 있으며, 고온에서의 작동 또는 사용에 견딜 수 있다. 기타 소위 2D 토폴로지 물질 또는 "단일 층" 물질이 사용될 수 있다. 명료성을 이유로 하우징(2)은 도 1에 도시하지 않았다.
식별 태그(1)는 적어도 하나의 제1 유형 분자(3) 및 적어도 하나의 제2 유형 분자(4)를 갖는다. 제1 및 제2 유형 분자(3, 4)는 형광 공명 에너지 전이(FRET)에 따른 에너지 전달이 가능하다. 따라서 제1 유형 및 제2 유형 분자 중 하나는 공여체 분자이고, 제1 유형 및 제2 유형 분자 중 다른 하나는 수용체 분자이다. 즉, 제1 유형 분자(3)가 공여체 분자이고 제2 유형 분자(4)는 수용체 분자일 수 있고, 반대로 제1 유형 분자가 수용체 분자이고 제2 유형 분자는 공여체 분자일 수 있다. 제1 유형의 분자(3)가 공여체 분자인지 또는 수용체 분자인지 여부 그리고 이에 상응하게 제2 유형 분자(4)가 수용체 분자인지 또는 공여체 분자인지 여부는 예를 들어 식별 태그(1)에 요구되는 특성 및 제조 편의성에 따라 정해지는 설계적 선택 사항이다. 편의성과 간략함을 위해, 본 명세서에서 제1 유형 분자(3)는 공여체 분자(들)(3)인 것으로 그리고 제2 유형 분자(4)는 수용체 분자(들)(4)인 것으로 지칭할 것이고, 다른 예들에서는 이러한 역할이 뒤바뀔 수 있음을 이해해야 한다.
수용체 분자(4)는 기판(5)에 의해 지지되거나 운반된다. 수용체 분자 기판(5)은 단일 층 또는 다중 층일 수 있다. 이 예에서, 수용체 분자 기판(5)은 강하면서 또한 경량인 소재로 형성된다. 예를 들어 다수의 플라스틱 또는 금속이 적합하다. 그러나 바람직한 소재는 소위 2D 토폴로지 소재 또는 "단일 층" 소재이다. 그 예는 그래핀, MoS2, 흑린(black phosphorus) 또는 포스포린(phosphorene) 등을 포함한다. 이 예에서, 수용체 분자 기판(5)은 (이 예에서, 수용체 분자 기판(5)의 소재뿐만 아니라 수용체 분자 기판(5)의 대체로 견고한 구조로 인해) 이동되지 않게 고정된다. 다른 예에서, 수용체 분자 기판(5)은 공여체 분자 기판 또는 담체(7)의 공진 주파수와 다른 공진 주파수로 공진하도록 배열 될 수 있다(추가적인 사항은 아래를 참조).
수용체 분자(들)(4)의 기판(5)은 수용체 분자(들)(4)가 위치 할 수 있는 다수의 위치(6)를 갖는다. 아래에 더 설명하는 바와 같이, 모든 위치(6)가 수용체 분자(4)를 가질 수 있는 것은 아니다. 위치(6)는, 위치(6)가 단지 수용체 분자(들)(4)가 위치될 수 있는 (그리고 예를 들어 기판(5)의 일부 물리적 배열에 의해 정의 될 필요는 없는) 위치를 단지 규정하기만 한다는 점에서 명목적일 수 있다. 명확성 및 간결성을 위해, 도면에는 6개의 위치(6)가 도시되어 있지만, 실제로는 위치의 수가 이보다 적거나 많을 수 있다. 위치(6)는 도 2a 및 도 2b에서 a) 내지 f)로 색인된다.
공여체 분자(3)는 다른 기판 또는 담체(7)에 의해 지지되거나 운반된다. 공여체 분자 담체 또는 기판(7)은 단일 층 또는 다중 층일 수 있다. 공여체 분자 담체(7)는 예를 들어 금속 또는 플라스틱으로 형성 될 수 있다. 그러나 바람직한 소재는 소위 2D 토폴로지 소재 또는 "단일 층" 소재이다. 그 예는 그래핀, MoS2, 흑린 또는 포스포린 등을 포함한다.
공여체 분자 담체(7)는 공여체 분자(3)를 수용체 분자 기판(5)의 위치(6)들을 가로 질러 순서대로 이동 시키도록 이동 가능하다. 일 예에서, 식별 태그(1)는 공여체 분자 담체(7)가 음파와 같은 유입 압력파에 의해 이동 가능하도록 배열된다. 예를 들어, 하우징(2)은 음파 (9)가 하우징(2) 내로 들어가서 공여체 분자 담체(7)를 가압할 수 있게 하기 위해 공여체 분자 담체(7)의 이동 방향을 따라 대략 배열된 개구(8)를 가질 수 있다. 공여체 분자 캐리어 (7)를 가압하는 음파(9)는 수용체 분자 기판(5)을 가로 지르는 공여체 분자 담체(7)의 왕복 운동을 야기한다. 공여체 분자 담체(7)는 유입되는 음파 또는 압력파(9)의 주파수와 동일하거나 상응하는 공진 주파수에서 공진하도록 배열 될 수 있다.
식별 태그(1)는 광이 공여체 분자(3)에 입사 될 수 있도록 배열된다. 공여체 분자(3)의 소재 및/또는 특정 요건에 따라, 광은 주변광일 수 있으며, 이는 식별 태그(1)가 전력을 필요로 하지 않고 수동 장치일 수 있음을 의미한다. 대안적으로 또는 추가로, 입사광은 예를 들어 전기적으로 전력을 공급받을 수 있는 특정 광원(도시되지 않음)으로부터 온 것일 수 있다. 이 예에서 식별 태그(1)는 공여체 분자(3)에 입사되는 광을 수용하기 위한 하나 이상의 입구 창(10)을 갖는다. 공여체 분자(3)에 입사되는 광은 공여체 분자(3)가 전자 여기 상태로 전이되게 한다.
공여체 분자 담체 (7)가 이동함에 따라, 공여체 분자(3)는 수용체 분자 기판(5)의 위치(6)들을 가로 질러 순차적으로 이동하도록 구동된다. 상술한 바와 같이, 전자 여기된 공여체 분자(3)가 위치(6)들 중 하나의 위치에 위치하는, 예를 들어 1 내지 10nm 정도의 거리 내에 있는 수용체 분자(4)에 충분히 근접 할 때, FRET에 따른 에너지 전달이 일어난다. 즉, 공여체 분자(3)와 수용체 분자(4) 사이의 거리(d)가 FRET에 필요한 최소 거리보다 작으면, 에너지는 상응하는 수용체 분자(4)에 의해 수용되는 광자를 방출하는 공여체 분자(3)에 의해 전달된다. 수용체 분자(4)가 공여체 분자에 의해 방출 된 광자를 받아들이거나 수용할 때, 수용체 분자(4)는 전자 여기 상태로 들어간다. (사실, FRET는 상호 작용 반경이 방출되는 빛의 파장보다 훨씬 작다는 점에서 근거리 통신과 유사하다. 따라서 공여체 분자(3)에 의해 방출 된 광자는 이를 받아들이는 수용체 분자(4)에 의해 즉시 흡수되는 가상의 광자이다.) 후속적으로, 그리고 전형적으로는 사실상 순간적으로, 수용체 분자(4)는 (실제) 광자를 방출함으로써 자발적으로 하위 상태 또는 휴지 상태로 이완된다. 수용체 분자(4)에 의해 방출된 광자는 출구 창을 통해 하우징(2)을 빠져 나가는데, 이는 공여체 분자(3)를 여기시키는 광을 받아들이는 동일한 창(10)일 수 있거나 혹은 하우징(2) 내의 하나 이상의 다른 창일 수 있다. 하우징(2)은 예를 들어 적어도 일 측면을 따라 또는 전체적으로 (적어도 관련 주파수에서) 광에 대해 완전히 개방되거나 투명할 수 있다. 중요한 것은 광이 하우징(2)으로 들어가서 하우징(2)을 빠져나갈 수 있다는 점이다. 이 예에서, 음파(9)는 공여체 분자(3)의 이동을 구동하기 위해 사용되며, 식별 태그(1)는 음향-광학 식별 태그로 간주 될 수 있다.
이 점에서 이러한 배열은 많은 장점을 갖는다. 식별 태그(1)는 대략 나노 스케일 크기로 제조될 수 있다. 각기 다른 음량(소리 크기)에 대한 식별 태그(1)의 감도는 예를 들어 공여체 분자(3)가 수용체 분자(4)들을 가로질러 이동할 때 공여체 분자(3)와 수용체 분자(4) 간의 최대 및/또는 최소 간격을 설정하거나 혹은 변경하는 것에 의해 설정되거나 혹은 변경될 수 있다.
이제 도 2a와 도 2b를 비교하면, 수용체 분자(4)는 2개의 식별 태그(1)의 기판(5)에 각기 다르게 배열된다. 즉, 수용체 분자(4)는 각각의 식별 태그(1) 내의 각기 다른 위치(6)에 위치된다. 그 효과는 공여체 분자(3)들이 각각의 식별 태그(1) 내의 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 2개의 식별 태그(1)의 수용체 분자(4)들에 의해 방출되는 광의 강도 패턴들이 각기 다르다는 점이다. 이는 공여체 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자(들)(4)에 의해 방출되는 광의 강도 패턴에 따라 태그(1) 및 이에 따른 태그(1)가 고정된 물체의 식별을 가능하게 한다.
이를 확인하기 위해, 도 2a 및 도 2b의 예시적인 식별 태그(1)들에 대해 시간에 대한 출력 광 강도의 플롯을 도시하는 도 3a 및 도 3b를 참조할 것이다.
먼저 도 2a에 도시된 태그(1)의 예 및 도 3a에 도시된 출력 광 강도의 대응 플롯을 참조하면, 시간 0(영)에서, 공여체 분자(3)는 수용체 분자 기판(5)의 위치 a)에 근접하여 위치된다. 수용체 분자(4)는 이 예에서 수용체 분자 기판(5)의 위치 a)에 위치된다. 이때, 위치 a)에서 공여체 분자(3)와 수용체 분자(4) 사이의 거리(d)는 FRET가 일어나는데 필요한 거리보다 짧다. 따라서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 시간 0에서 수용체 분자(4)에 의해 광이 출력된다.
그런 다음, 이 예에서, 시간 1에 공여체 분자(3)가 다음 위치 b)로 이동되었다. 이 예에서, 위치 b)에는 수용체 분자(4)가 없다. 결과적으로, 도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 광이 출력되지 않는다.
이어서, 시간 2에, 공여체 분자(3)는 다음 위치 c)로 이동되었다. 이 예에서 수용체 분자(4)는 수용체 분자 기판(5)의 위치 c)에 위치된다. 이때, 위치 c)에서 공여체 분자(3)와 수용체 분자 사이의 거리(d)는 FRET가 발생하는 데 필요한 거리보다 짧다. 따라서, 도 3A에서 볼 수 있는 바와 같이, 시간 2에서 수용체 분자(4)에 의해 광이 출력된다.
이 예에서, 공여체 분자(3)는 계속해서 동일한 방향으로 약간 이동 하지만 시간 3에 제3 위치 c)에 근접하도록 복귀한다. 즉, 이 예에서, 공여체 분자(3)는 위치 c)의 앞뒤로 이동한다. 따라서, 시간 3에, 위치 c)에서 공여체 분자(3)와 수용체 분자 사이의 거리(d)는 또한 FRET가 발생하는 데 필요한 거리보다 짧다. 따라서, 도 3a에서 볼 수 있는 바와 같이, 시간 3에서 광이 수용체 분자(4)에 의해 다시 출력된다.
이 과정은 공여체 분자(4)가 위치 b), a), d), e) 및 f)를 순차적으로 이동함에 따라 계속된다. 결과적으로, 이 경우에는, 시간 4(위치 b)에 상응함)에서 광이 방출되지 않고, 시간 5(수용체 분자가 있는 위치 a)에 상응)에서는 광이 방출되고, 시간 6, 7 및 8(수용체 분자(4)가 없는 위치들 d), e) 및 f)에 상응함)에서는 광이 방출되지 않는다. 그런 다음 공여체 분자(4)의 이동은 위치들 f), e) 및 d)로 순차적으로 이동하도록 되돌아간다. 다시, 위치 f), e) 및 d)에 수용체 분자(4)가 위치하지 않으므로, 시간 9, 10 및 11에서 광이 방출되지 않는다.
이 예에서, 수용체 분자 기판(5)에 6개의 위치(6)가 있는 경우, 공여체 분자(3)는 위치 a)에 근접한 시작 위치로 되돌아가는데, 이는 위치 a)에서 수용체 분자(4)에 의해 광이 다시 방출되는 도 3a의 시간 12에 상응한다. 공여체 분자(3)는 계속 이동함으로써 수용체 분자(4)에 의해 방출된 광 강도 패턴을 반복하거나 혹은 이 시점에서 공여체 분자(3)의 이동이 중단 될 수 있다.
따라서, 하나 이상의 위치(6)가 수용체 분자(4)로 채워지고 하나 이상의 위치(6)가 수용체 분자(4)로 채워지지 않은 상태에서, 수용체 분자 기판(5)의 위치(6)들에서의 수용체 분자(4)들의 특정한 배열은 공여체 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 식별 태그(1)에 의해 출력되는 구체적이고 상응하는 광 강도 패턴을 발생시킨다. 그러므로 수용체 분자(4)들이 위치(6)들에 각기 다르게 배열된 각기 다른 태그(1)들에 대해 광 강도 패턴은 각기 다를 것이다. 이는 특정 태그(1)가 식별 될 수 있게 함으로써, 태그(1)가 고정되어 있는 물체가 식별 될 수 있게 한다.
이는 도 2b에 도시 된 태그(1)의 제2 예 및 도 3b에 도시된 출력 광 강도의 대응 플롯을 참조함으로써 알 수 있다. 도 2b의 예에서, 수용체 분자(4)는 위치 c) 및 f)에 위치한다. 공여체 분자(3)가 위치 a)에 인접하여 위치된 시간 0에서 시작하여 위치 b)로 먼저 이동하는 경우, 위치 a) 및 b)에 수용체 분자(4)가 위치하지 않기 때문에 시간 0 및 1에서 광이 방출되지 않는다. 시간 2 및 3에서는 위치 c)에 위치한 수용체 분자(4)에 의해 광이 방출된다. 그런 다음, 공여체 분자(3)가 빈 위치들 b), a), d) 및 e)로 차례차례 이동할 때 시간 4, 5, 6 또는 7에서는 광이 방출되지 않는다. 그런 다음 공여체 분자(3)가 위치 f)에 위치한 수용체 분자(3)의 앞뒤로 이동할 때 시간 8 및 9에서 광이 방출된다. 이 과정은 공여체 분자(3)가 빈 위치들 e) 및 d)로 이동함에 따라 시간 10 및 11에서 광이 방출되지 않으면서 계속된다. 공여체 분자(3)는 계속 이동함으로써 수용체 분자(4)에 의해 방출된 광 강도 패턴을 반복하거나 혹은 이 시점에서 공여체 분자(3)의 이동이 중단 될 수 있다.
수용체 분자(4)에 대해 각기 다른 배열을 갖는 태그(1)들에 의해 방출되는 각기 다른 광 강도 패턴들은 눈으로 검출될 수 있다. 광 강도 패턴들이 실제로 "깜박임" 패턴으로 눈에 보일 것이며 인간 관찰자가 각기 다른 패턴을 판단하기에 충분할 수 있음을 이해할 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 수용체 분자(4)에 대해 각기 다른 배열을 갖는 태그(1)들에 의해 방출되는 각기 다른 광 강도 패턴들은 각기 다른 패턴들을 식별하기 위해 적절한 이미지 처리가 수행되는, (디지털) 카메라와 같은, 일부 이미징 장치에 의해 검출 될 수 있다.
상기 예에서는 태그(1)들의 위치(6)에 적어도 하나의 수용체 분자(4)가 항상 존재하고 태그(1)들에 하나의 빈 위치(6)가 항상 존재하지만, 일부 태그(1)들에서는 모든 위치(6)들에 수용체 분자(4)가 채워질 수 있고 일부 태그(1)들에는 수용체 분자(4)로 채워진 위치(6)가 없을 수 있다.
공여체 분자(3)와 수용체 분자(4) 중 적어도 하나가 양자점 형태일 수 있다. 양자점은 양자 효과를 갖는 나노 크기의 입자이며, 이는, 양자 효과의 결과로, 유사한 물질로 제조된 입자들의 특성과 다르지만 규모가 더 큰 광학적 및/또는 전자적 특성을 포함 할 수 있다. 따라서 예를 들어 공여체 분자(3) 및 수용체 분자(4) 중 적어도 하나는 나노 크기의 입자 상에 코팅되거나 그렇지 않으면 양자점으로 구현 될 수 있으며, 공여체 분자(3) 및/또는 수용체 분자(4)의 광학 특성은 나노 크기의 입자들의 크기 및/또는 형상과 같은 하나 이상의 특성을 조정하는 것에 의해 선택에 따라 변할 수 있다.
창 또는 창(10)들은 필터 및/또는 렌즈를 구비할 수 있다. 이에 따라 공여체 분자(3)로 입사되는 광 및 수용체 분자(4)에 의해 방출되는 광의 특성을 제어 할 수 있다.
공지공용인 식별 태그 유형은 RFID(무선 주파수 식별) 태그이다. RFID 태그와 비교하면, 여기서 설명하는 식별 태그(1)들의 일부 예들은 많은 장점을 갖는다. 먼저, 여기서 설명하는 적어도 일부 식별 태그(1)들은 에너지 수집 및 여기와 주파수 변조를 위해 음향 및 주변 광 에너지를 사용한다. 주변 음향 신호 및 광 강도는 둘 다 확률적(stochastic)이거나 잡음과 유사할 수 있다. 한편, RFID 태그는, RFID 태그가 "패시브" 태그 인 경우에도, 적어도 특정 RF 방사선을 필요로 한다. 두 번째로, 여기서 설명하는 적어도 일부 식별 태그(1)들은 나노 크기(10-9m) 또는 마이크로 크기(10-6m) 치수로 제조 될 수 있는 반면, RFID 태그는 수 밀리미터의 크기를 갖는 경향이 있다. 세 번째로, 여기서 설명하는 적어도 일부 식별 태그(1)들은 RFID 태그보다 훨씬 더 가볍고 내구성이 있고 고온(및 심지어 저온)에 견딜 수 있다.
여기서 설명하는 예들은 본 발명의 실시예들의 예시적인 예로 이해해야 한다. 추가 실시예들과 예들을 생각할 수 있다. 임의의 하나의 예 또는 실시예와 관련하여 설명한 임의의 피처는 단독으로 또는 다른 피처와 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 임의의 하나의 예 또는 실시예와 관련하여 설명한 임의의 피처는 또한 임의의 다른 예 또는 실시예의 하나 이상의 피처, 또는 임의의 다른 예 또는 실시예의 임의의 조합과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 여기서 설명하지 않은 균등물 및 개조예들 또한 특허청구범위에 한정된 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 식별 태그(1)로,
    적어도 하나의 제1 유형 분자(3);
    적어도 하나의 제2 유형 분자(4); 및
    제2 유형 분자(4)가 운반되는 기판(5)을 포함하며,
    제1 및 제2 유형 분자들(3, 4)이 형광 공명 에너지 전이(Foerster Resonance Energy Transfer)에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자(3)이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자(4)이고,
    기판(5)은 제2 유형 분자(4)들이 위치될 수 있는 복수의 위치(6)를 구비하고,
    제2 유형 분자(4)는 위치(6)들 중 하나의 위치에 위치되고, 위치(6)들 중 적어도 하나의 다른 위치에는 제2 유형 분자(4)가 위치되지 않으며,
    형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자(3)와 제2 유형 분자(4) 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자(3)가 기판(5)의 위치(6)들을 가로질러 이동할 수 있고,
    제1 유형 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 분자(4)들에 의해 방출되는 광 강도가 제2 유형 분자(4)가 위치(6)들에 있는지 또는 없는지 여부에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    기판(5)의 위치(6)들은 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자(3)가 선형으로 배열된 위치(6)들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동하는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    복수의 제2 유형 분자(4)를 포함하되, 제2 유형 분자(4)들이 기판(5)의 각기 다른 위치(6)에 위치하는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
    사용 시 제1 유형 분자(3)의 이동을 구동하는 압력파(9)를 수용하기 위한 개구(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 유형 분자(3)를 운반하는 담체(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 유형 분자가 공여체 분자(3)이고 제2 유형 분자는 수용체 분자(4)이며, 공여체 분자(3)가 수용체 분자(4)를 가로질러 이동함에 따라 수용체 분자(4)가 광을 방출하게 되는 것을 특징으로 하는 식별 태그.
  7. 식별 태그(1)를 구비하는 물체를 식별하는 방법으로,
    식별 태그(1)가 적어도 하나의 제1 유형 분자(3), 적어도 하나의 제2 유형 분자(4) 및 제2 유형 분자(4)들이 위치될 수 있는 복수의 위치(6)를 구비하는 기판(5)을 포함하며, 제1 및 제2 유형 분자들(3, 4)이 형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자(3)이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자(4)이고, 제2 유형 분자(4)는 위치(6)들 중 하나의 위치에 위치되고, 위치(6)들 중 적어도 하나의 다른 위치에는 제2 유형 분자(4)가 위치되지 않고,
    방법이,
    형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자와 제2 유형 분자(4) 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자(4)들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자(3)를 기판(5)의 위치(6)들을 가로질러 이동시키는 단계;
    제1 유형 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 수용체 분자(4)들에 의해 방출되는 광을 검출하는 단계; 및
    제1 유형 분자(3)가 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 수용체 분자 또는 수용체 분자(4)들에 의해 방출되는 광의 강도 패턴에 따라 물체를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    기판(5)의 위치(6)들이 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자(3)가 선형으로 배열된 위치(6)들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    식별 태그(1)가 복수의 제2 유형 분자(4)를 포함하되, 제2 유형 분자(4)들이 기판(5)의 각기 다른 위치(6)에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 유형 분자(3)의 이동이 압력파에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 복수의 식별 태그(1)로,
    각각의 식별 태그(1)가
    적어도 하나의 제1 유형 분자(3);
    적어도 하나의 제2 유형 분자(4); 및
    제2 유형 분자(4)가 운반되는 기판(5)을 포함하며,
    제1 및 제2 유형 분자들(3, 4)이 형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 가능하되, 제1 및 제2 유형 분자들 중 하나는 공여체 분자(3)이고 제1 및 제2 유형 분자들 중 다른 하나는 수용체 분자(4)이고,
    기판(5)은 제2 유형 분자(4)들이 위치될 수 있는 복수의 위치(6)를 구비하고,
    형광 공명 에너지 전이에 따른 에너지 전달이 제1 유형 분자(3)와 제2 유형 분자(4) 사이에서 발생하여 수용체 분자 또는 수용체 분자들이 광을 방출하게 하도록 제1 유형 분자(3)가 기판(5)의 위치(6)들을 가로질러 이동할 수 있도록 된, 복수의 식별 태그에 있어서,
    적어도 2개의 식별 태그(1)에 대해, 제1 유형 분자(3)들이 각각의 식별 태그(1)의 위치(6)들을 가로질러 이동할 때 2개의 식별 태그(1)의 수용체 분자(4)들에 의해 방출되는 광의 강도 패턴들이 각기 다르도록 제2 유형 분자(4)들이 각각의 식별 태그(1)의 각기 다른 위치(6)들에 위치되는 것을 특징으로 하는 복수의 식별 태그.
  12. 청구항 11에 있어서,
    식별 태그(1)들 중 적어도 일부의 경우, 기판(5)의 위치(6)들이 선형으로 배열되고, 제1 유형 분자(3)가 선형으로 배열된 위치(6)들을 가로질러 앞뒤로 병진 이동하는 것을 특징으로 하는 복수의 식별 태그.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    식별 태그(1)들 중 적어도 일부의 경우, 식별 태그(1)가 복수의 제2 유형 분자(4)를 포함하되, 제2 유형 분자(4)들이 기판(5)의 각기 다른 위치(6)에 위치하는 것을 특징으로 하는 복수의 식별 태그.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 청구항에 있어서,
    식별 태그(1)들 중 적어도 일부의 경우, 사용 시 제1 유형 분자(3)의 이동을 구동하는 압력파(9)를 받아들이기 위한 개구(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 식별 태그.
  15. 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 유형 분자가 공여체 분자(3)이고 제2 유형 분자는 수용체 분자(4)이며, 공여체 분자(3)가 수용체 분자(4)를 가로질러 이동함에 따라 수용체 분자(4)가 광을 방출하게 되는 것을 특징으로 하는 복수의 식별 태그.
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