读取编码微珠的方法和设备技术

提供一种用于读取其上具有代码的微珠的方法和设备，其中代码被投射在傅里叶平面上并且从傅里叶平面读取该代码。微珠的形体尺寸可以是１－１０００微米（μｍ）或更小。通过使入射光散射离开微珠而将代码投射在傅里叶平面上。将从微珠散射的光引导通过具有用于将代码投射在傅里叶平面上的变换透镜的光学装置，并利用电荷耦合器件（ＣＣＤ）或其他类似装置在傅里叶平面上读取代码。代码可以包括具有不同折射率或相位、包括折射率差的周期性材料层；具有不同相位或振幅的周期性空间调制；用于对傅里叶平面内的信息进行编码的周期性二元相位变化；用于对微珠上的信息进行编码的光子晶体，其中穿孔图案导致入射光和散射光之间的干涉在远场中形成空间和光谱特性曲线，这些空间和光谱特性曲线对于穿孔图案是唯一的；或者可以利用单个光敏内区、一系列纵向孔、不同的荧光区、或者预制件中的材料的同心环而在微珠中形成代码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于读取光学元件上的代码的方法和设备；并且尤其是涉及一种利用傅里叶平面分析技术来读取微珠上的代码的方法和设备，所述微珠的尺寸通常是1-1000微米。 2.
技术介绍
单独可识别的微小微珠在药品发现、染色体组(genomic)、化学和安全中有许多应用。微珠是非常小的物体，通常其形体尺寸是1-1000微米(μm)。这些微珠可以是圆柱体、立方体、矩形或任何其他形状。通常，微珠由基于硅石的玻璃构成。编码微珠是单独可识别的。有许多方法可用于对微珠进行编码。用于对微珠进行编码的公知方法包括荧光强度和/或色彩、化学技术、粒子上的空间标记和射频编码。但是，公知的方法包含利用昂贵的、高分辨率的光学技术来对微珠的代码进行成像和读取。 例如，图1示出了本领域公知的用于读取编码粒子或微珠的空间成像技术，该空间成像技术通常被标为10′，并且包括入射光源12′，用于使入射光穿过微珠14；和包括成像透镜16的成像光学系统，以便将微珠14的图像投射在成像平面18上，用以利用昂贵的、高分辨率的成像设备20来读取该图像。在微珠14与像平面18之间，成像透镜16被布置在与微珠14和像平面18中的每一个都相隔两个焦距的距离处。成像光学系统对于提供读取或解释微珠上的代码所需的高分辨率图像也是很昂贵的。 鉴于此，在工业上需要一种对微珠进行编码和解码的不太昂贵的方法。
技术实现思路
在最广泛的意义上，本专利技术提供一种用于读取其上具有代码的微珠的新颖且独特的方法和设备，其中代码被投射在傅里叶平面上并且从傅里叶平面读取该代码。 在操作中，通过首先将入射光(反射或透射地)散射离开微珠而将代码投射在傅里叶平面上。从微珠散射的光被引导通过具有将代码投射在傅里叶平面上的变换透镜的光学装置，并且利用傅里叶平面读取装置在傅里叶平面上进行读取，该傅里叶平面读取装置包括电荷耦合器件(CCD)或其他适当的傅里叶平面读取装置以及用于执行傅里叶平面分析的处理器。在微珠和傅里叶平面之间，变换透镜被布置在与微珠和傅里叶平面中的每一个都相隔一个焦距的距离处，而电荷耦合器件(CCD)或其他适当的傅里叶平面读取装置被布置在傅里叶平面上。本专利技术的核心在于对从微珠和光学装置散射之后投射在傅里叶平面上的光的空间频率进行分析。 微珠的形体尺寸可以是1-1000微米(μm)或更小。 代码可以包括具有不同吸收、折射率或相位、包括折射率差的周期性的材料层；具有不同相位或振幅的周期性的空间调制；用于对傅里叶平面内的信息进行编码的周期性的二元相位变化；用于对微珠上的信息进行编码的光子晶体，其中穿孔图案导致在入射光和散射光之间的干涉形成远场中的空间和光谱特性曲线，这些空间和光谱特性曲线对于穿孔图案是唯一的；或者可以利用单个光敏内区、一连串纵向孔、不同的荧光区、或者预制件中的材料的同心环而在微珠中形成代码。实际上，本专利技术应用于读取在微珠中形成的任何唯一和可重复的代码，所述代码可被投射在傅里叶平面上并且从傅里叶平面读取，这些代码包括现有技术中为了读取而在目前以其他方式成像在像平面上的代码。 本专利技术还提供用于对微珠进行编码的新颖且独特的傅里叶散射技术，以及提供其上具有代码的一种或多种新颖且独特的微珠，根据这里公开的方法可以将代码投射在傅里叶平面上并且从傅里叶平面读取代码。 本专利技术的一个重要优点在于，傅里叶平面分析能够使用基本上不太昂贵的代码读取器和代码读取光学系统(诸如CCD阵列)，因为微珠上的代码并不必为了被解释而以高级分辨率来成像。 另一个优点在于，当为了制作微珠而从预制件抽出光学细丝然后切成更小的部分时，可以在大面积上写入不变(translationallyinvariant)的代码。 又一个优点在于，因为该代码被投射在傅里叶平面或“远场”中并且在该傅里叶平面或“远场”中读取代码，所以读取器并不需要昂贵或强大的成像和放大光学系统来形成珠/粒子的高分辨率的放大图像，以读取该代码。这与例如针对其上印刷有条形码的小粒子实际上将珠本身成像来确定代码的现有技术不同。 附图说明 没有按照比例绘制的附图包括下图 图1示出本领域中公知的用于读取编码粒子或微珠的空间成像技术的图。 图2示出根据本专利技术的用于读取编码粒子或微珠的新技术的图。 图2a示出根据本专利技术的用于读取编码粒子或微珠的新技术的另一幅图。 图3示出如图2中所示的微珠或光学元件102的图。 图4示出多层金属粒子的傅里叶平面读出(readout)的例子，其不需要高分辨率成像系统。 图5示出基于从预制件抽出并切割从而形成根据本专利技术的微珠的细丝中的不同内区几何形状的傅里叶散射技术的例子。 图6示出利用光子晶体微粒的傅里叶散射技术的另一例子，光子晶体微粒根据本专利技术对信息进行编码。 具体实施例方式 图2示出了利用傅里叶变换技术来读取具有写在其上的代码104(例如参见图3)的微珠或其他适当光学元件的光学装置，傅里叶变换技术一般被标为100，光学元件一般被标为102，其中将代码104投射在傅里叶平面106上并且从傅里叶平面106读取。 在操作中，通过使入射光从入射光源108穿过微珠102和具有变换透镜110的光学装置而将代码104投射在傅里叶平面106上，该变换透镜110用于将代码104集中在傅里叶平面106上，并且利用傅里叶平面读取装置112来在傅里叶平面106上读取代码104，该傅里叶平面读取装置112包括电荷耦合器件(CCD)或其他适当的傅里叶平面读取装置以及用于执行傅里叶平面分析的处理器。在微珠102和傅里叶平面106之间，变换透镜110被布置在与微珠102和傅里叶平面106中的每一个都相隔大约一个焦距f的距离处，同时电荷耦合器件(CCD)或其他适当的傅里叶平面读取装置被布置在该傅里叶平面上。CCD装置112处的光位于傅里叶平面处，并且代表微珠102中的合成折射率变化的傅里叶变换。本专利技术的核心在于对穿过微珠和光学装置或者散射离开微珠和光学装置之后被投射在傅里叶平面106上的光的空间频率进行分析。 用于将代码104(图3)集中在傅里叶平面106上的、包括变换透镜110的傅里叶变换光学系统在本领域中是公知的，并且本专利技术的范围不意图被限制为任何特定类型或种类的傅里叶变换光学系统。此外，本专利技术的范围意在包括利用带有或不带有这种变换透镜的、目前已知或将来研发出的其他光学装置。 电荷耦合器件(CCD)或其他适当的傅里叶平面读取装置是本领域公知的不昂贵的光学装置，并且本专利技术的范围不意图被限制为任何特定类型或种类的傅里叶平面读取装置。 光学装置100也包括傅里叶平面变换处理器114，用于执行傅里叶平面分析以便根据合成的折射率变化来确定代码。傅里叶平面变换处理器114可以利用硬件、软件、固件或其某种组合来实现。在典型的软件实现方案中，傅里叶平面变换处理器114可以是一个或多个基于微处理器的体系结构，该体系结构具有微处理器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出装置和控制装置以及与之连接的数据和地址总线。编程领域的技术人员能够对这种基于微处理器的实现方案进行编程，从而在没有不当实验的情况下执行这里所描述的功能。本专利技术的范围不意图被限制为利用已知或将来研发出的技术的任何特定实现方案。此外，处理器114可以形成傅里叶平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于读取微珠的方法，该微珠上具有代码，其中，代码被投射在傅里叶平面上并且从傅里叶平面读取该代码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA穆恩，
申请(专利权)人：伊路敏纳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]