聚合构件和用于标记聚合构件的方法与流程

技术领域

本发明总体上涉及聚合构件和用于在聚合构件上产生可见标记的激光标记方法，并且更具体地说涉及被用于包括生物性物质的被激光标记的麦管和用于用一束激光在麦管上产生可见标记的方法。

背景技术：

麦管(straw)(如0.25ml麦管和0.5ml麦管)可以被用以传送和存储生物制品、生物性物质、生物流体、胚胎，受精用于动物、精子、卵子等的人工授精，并且可以被冷却或过度冷却用于存储。鉴别所包括的细胞类型和其来源经常需要对个别麦管进行标记。

常规地，麦管可以在引入内含物用于存储之前通过一台打印机进行连续加工。麦管典型地具有非常窄的直径，范围介于2毫米(“mm”)到5mm内，并且通常约133mm或约280mm长。因此，标记可以被压印在上面的外表面的面积可能受限。在麦管上打印的任务可能不适于大多数类型的击打式打印，这不仅由于待压印的非平面表面，而且因为空的或被流体填充的塑料麦管在经受局部压力时会屈服或变形。当前，在常规圆柱形人工授精麦管上打印典型地包括一个机械系统，该机械系统从包括多个麦管的一个料斗接受个别麦管，并且使麦管纵向地贴近于一个固定喷墨打印机的打印机头通过。打印机头以适当体积、轨道以及时间分散墨滴以沿着麦管的长度在一侧产生标记。这种方法可以产生相对于麦管的背景色可见的标记以帮助鉴别每个麦管的内含物。典型地应用于麦管(例如包括受精用于人工授精)的标记提供了可以鉴别精子来源、动物名称、日期、公司信息、冷冻批次以及性别选择特征(如带X染色体的精子或带Y染色体的精子所富集的)等的字符。

然而，存在与用一台喷墨打印机和用所得油墨标记对麦管进行标记相关的实质性悬而未决的问题。通过喷墨打印机对麦管进行标记的一个实质性问题在于，字符可能不足够小和被充分分辨以在麦管的可压印区域上包括所有必要的或所希望的信息。这个问题会由于国际贸易需求而加剧，所述国际贸易需求现今使个别麦管上存在另外的信息成为必要。另外，喷墨打印的当前分辨率和准确性限制了可以被打印在麦管上的字符的复杂性，并且可能不适合于打印1D、2D、3D或灰度条型码、标志、商标等。另外，麦管通过喷墨打印机头的速度的小变化可能导致标记失真，如被压缩的、被拉伸的或可变对比标记。

通过喷墨打印机对麦管进行标记的另一个实质性问题可能在于，喷墨打印是一种一遍而过的过程，这就排除了对一个麦管压印多次。常规的麦管印制机不相对于喷墨打印头控制麦管定向(转动/滚动)。因此，麦管不能被预先打印上在麦管之间恒定的信息，如公司信息、生产地点、商标、标志等，并且然后在一个以后的日期再打印上在麦管之间可变的信息，如公牛代码(bull code)、批号、日期等。

通过一台喷墨打印机对麦管进行标记的另一个实质性问题可能在于，所压印的信息可能不是永久的。喷墨打印机油墨可能可溶于在制造包括生物制品的麦管中常用的多种溶剂，如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等。因此，以喷墨打印机油墨压印的信息可能易于因与此类溶剂接触而被去除。类似地，以喷墨打印机油墨压印的信息可能因轻微磨损而被去除。

通过喷墨打印机对麦管进行标记的另一个实质性问题可能在于，消耗品(如喷墨打印机油墨和用以清洁喷墨打印机的稀释剂)可能具有一定毒性水平，清洁时可能溢出和耗时，并且可能是昂贵的。

击打式标记或喷墨打印机标记的另一个实质性问题可能是由未经认可的制造商伪造标记的相对便利性。常规的标记是相对大并且不复杂的并且不包括防伪标记。

击打式标记或喷墨打印机标记的另一个实质性问题可能是缺乏凸起的表面。因此，标记不能通过触摸来解读。

多种多样的聚合材料可以被激光标记，如液晶聚合物(LCP)、聚醚砜(PES)、硫化聚苯醚(PES)、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)以及丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。然而，激光束诱导的对聚合构件的某些配置(如具有一个轴向主体的麦管，该轴向主体限定在一对主体末端之间连通的一个轴向通道)的标记继续通过使用喷墨打印机用如上所述的喷墨油墨进行标记。具体地说，用于存储生物性物质(如性别分类的精子、常规的精子、卵子、细胞、胚胎以及类似细胞物质)的麦管继续是被喷墨打印的。

通过入射一个激光束致使在此类聚合构件上形成一个标记的现有企图产生太模糊的标记或导致脆性、收缩、曲折、翘曲等，这使得聚合构件随后不适合于寄存生物性物质、用生物液体填充、低温冷冻包括生物性物质的聚合构件、存储或处置。

在此描述的聚合构件和激光标记方法解决了常规麦管标记的这些实质性问题中的每一者。

技术实现要素：

因此，本发明的一个广泛目的可以是提供一种用于标记一种麦管(如一种低温贮藏麦管)的弯曲薄表面的麦管激光标记方法。激光束可以被光学上聚焦以在位于标记平面上的多个像素中每一者上建立具有固定尺寸边界和可调节通量的一个激光束点持续足以产生一个标记的辐射停留时间。

本发明的另一个广泛目的可以是提供麦管激光标记方法，包括在标记值范围内调节激光束特征，所述范围允许对麦管的多种聚合物基质进行可见标记而无麦管变形。

本发明的再另一个广泛目的可以是提供麦管激光标记方法，包括在标记值范围内调节激光束特征，所述范围允许对麦管的多种聚合物基质进行可见标记而不产生麦管对生物性物质(包括(但不限于)病原体，如细菌和病毒)的渗透性。

本发明的又另一个广泛目的可以是提供多个激光束特征，所述特征与相对应的多个标记值范围匹配，所述范围允许一个激光束被指引入射到以分散的着色剂或染料来区分的多个麦管中任一者的标记平面上，相对应的聚合物基质被可见地标记。

本发明的另一个广泛目的可以是提供麦管激光标记方法，所述方法包括使激光束特征与麦管特征匹配以便减少对麦管进行标记的功率和时间需求。

本发明的再另一个广泛目的可以是提供一种麦管，厚度在约0.1mm与约0.2mm之间，具有可见激光蚀刻的标记。这样的麦管可以保持非翘曲形状并且保持不可渗透的，提供用于低温贮藏生物性物质的一个适合容器。

本发明的另一个广泛目的可以是提供麦管激光标记方法，所述方法包括使激光束特征与麦管特征匹配，从而麦管特征可以被改进用于进行标记。

本发明的又另一个广泛目的可以是提供用于用一束激光标记麦管的方法，该激光提供增加的对紫外光的保护。

本发明的再另一个目的可以是通过包括光致变色染料改善用于标记的麦管的特性，所述光致变色染料可以选择性地改变麦管特征。

自然地，本发明的其他目的披露在说明书、图式以及权利要求书的其他区域各处。

附图说明

图1展示了与在此描述的实施例有关的一幅图。

图2展示了在此描述的实施例的具体计算机装置和控制模块装置的一幅图。

图3展示了根据在此描述的具体实施例激光标记的一个聚合构件的一幅透视图。

图4展示了根据在此描述的具体实施例激光标记的一个聚合构件的一幅截面视图。

图5展示了试验结果，其中多个聚合构件各自根据在此描述的某些实施例被激光标记。

图6展示了一个色盘，指示互补原色和辅色。

图7展示了与在此描述的实施例有关的一幅图。

图8展示了与在此描述的实施例有关的一幅图。

图9展示了与在此描述的方法有关的一幅框图。

具体实施方式

现在主要参考图1，展示了一个激光源(1)，该激光源工作以产生一个激光束(2)。一个激光源(1)的非限制性实例可以包括一个激光二极管(3)，该激光二极管产生激光(4)，该激光在一个纤维光缆(5)内移动到一个激光头(6)。在固定电压下，通向激光二极管(3)的电流量(48)可以被调节以提供在一个功率范围内可调节地可变的一个激光束(2)。激光头(6)可以包括一个激光晶体(7)和一个Q开关(8)。作为一个非限制性实例，激光晶体(7)可以是一个钒酸盐(Nd：YVO4)激光晶体(7)，该激光晶体从激光二极管(3)吸收808纳米(“nm”)的激光(4)并且产生1064nm波长的一个连续波形激光(4)。Q开关(8)作用以将连续波形激光(4)从激光晶体(7)(如钒酸盐晶体)转换成一个或多个连续激光束脉冲(9)。Q开关(8)可以每秒约1,000到约70,000次范围内的频率被打开和关闭。在Q开关(8)打开时，激光晶体(7)的存储的能量发射一个激光束(2)直到Q开关(8)关闭，产生一个激光束脉冲(9)。激光束脉冲(9)的持续时间可以通过改变Q开关(8)的切换速率来调节。不希望一个激光源(1)的以上实例相对于可以被用以产生一个激光束(2)(无论是连续的还是脉冲的)的众多并且多种多样的激光源(1)是限制性的，该激光束具有可以适合于在此描述的具体实施例的情况下使用的一个相对应地广泛的波形特征，如频率或振幅或两者。具体地说，适合的激光源(1)的非限制性实例包括Nd：YVO或YAG激光(波长1064nm)、倍频的Nd：YVO或YAG激光(波长532nm)以及准分子激光(波长193nm 351nm)。

由激光头(6)发射的激光束(2)(无论是连续的还是脉冲的)可以由一对扫描镜(10)(11)或其之一接收，该对或该个扫描镜可以统称为一个操纵元件。该对扫描镜(10)(11)可以被定位以指引激光束(2)或激光束脉冲(9)中每一者入射到一个标记平面(12)上。可替代地，声光调制器和其他折射和反射元件可以被用以操纵激光束(2)。激光束(2)还可以通过使激光束(2)或激光束脉冲(9)中每一者通过一个聚焦透镜(15)(如F-θ透镜)，被光学上聚焦以在标记平面(12)上产生具有一个固定尺寸的边界(14)的一个激光束点(13)。通过使激光束(2)通过聚焦透镜(15)光学上聚焦，激光束点(13)的边界(14)可以被调节成约20微米到约100微米范围内的直径。具体实施例提供一个激光束点(13)，入射到标记平面(12)上、具有约40微米直径。如果激光束(2)的功率固定，那么激光束点(13)的尺寸越小，入射到标记平面(12)上的激光束脉冲(9)中每一者的通量(62)越大。

多个像素(16)可以各自被分配给关于标记平面(12)的相对应的多个像素位置(17)。多个像素位置(17)可以对应于一个标记图案(50)，包括呈文本、条型码、标志、商标或其他信息表示形式的信息。激光束点(13)可以通过操作一对扫描镜(10)(11)被集中在多个像素(16)中一者或多者上。步长(88)或多个像素(16)之间的间隙可以被调节以增大或减小多个像素位置(17)中任两个之间的距离。例如，如果激光束点(13)具有约40微米的直径并且多个像素(16)中任两个之间的距离是约30微米，那么在多个像素(16)中任两个上的激光束(2)的连续集中入射将在标记平面(12)上产生重叠激光束(2)入射。如果激光束点(13)具有约40微米的直径并且像素位置(17)中任两个之间的距离是约50微米，那么在多个像素(16)中任两个上的激光束(2)的连续集中入射将在标记平面(12)上产生间隔的激光束(2)入射。可理解地，一个直径较小的激光束点(13)以及多个像素位置(17)之间一个较小的距离可以增加标记平面(12)上一个所得可见标记(18)的分辨率，但也会增加完全标记可见标记(18)的标记时间(19)。

关于多个像素位置(17)中每一者，辐射停留时间(20)可以被调节以增大或减小激光束(2)在多个像素位置(17)中每一处停留的时间量。作为一个非限制性实例，激光束(2)的一个相对低通量(62)可以使多个像素位置(17)中每一处的一个较长辐射停留时间(20)成为必要，以达到与相同多个像素位置(17)中每一处的、在相同标记平面(12)上作用的一个相对高通量(62)相比相同的结果。辐射停留时间(20)还可以被调节以涵盖一个激光束脉冲(9)的持续时间或在多个像素位置(17)中同一处的多个激光束脉冲(9)的持续时间。

术语可见可以被释读为由肉眼以及由机器视觉手段可见，这是因为在某一阶段麦管可以由一个装置‘读取’，该装置是基于计算机的或具有模拟人类功能的人工智能方面。类似地，术语可见标记(18)可以包括肉眼或机器视觉手段可见的被激光蚀刻的标记，如凹坑、孔、炭化或对被标记的表面的表面深度或颜色的其他定位修改。

在一个所希望的标记图案(50)中产生可见标记(18)需要多种因素的协调。一个或多于一个激光源(1)可以在协调的速率下产生激光束脉冲(9)(如果是脉冲的话)，并且可以具有一个协调的通量(62)入射到标记平面(12)上，该协调的通量可以通过改变激光束点(13)的激光束功率和/或边界(14)来调节。指引激光束(2)入射到标记平面(12)上的一对扫描镜(10)(11)或可替代地光束定位器的定位可以被协调以控制多个像素位置(17)之间的间隙以及入射到多个像素(16)中每一者上的激光束(2)的辐射停留时间(20)。扫描镜(10)(11)或另一个激光束定位机构可以由相对于激光束(2)可移动的一个载体(52)代替或与该载体结合使用。例如，载体(52)可以与一个载体位置控制器(70)协调用于在纵向上移动，而扫描镜(10)(11)可以正交性地指引激光束(2)。

现在主要参考图1和2，如上所述的因素的协调可以由一台计算机(21)控制，该计算机具有一个处理单元(22)、一个存储元件(23)以及一个总线(24)，该总线可操作地耦合计算机(21)的组件，包括(但不限于)存储元件(23)与处理单元(22)。计算机(21)可以是一台常规的计算机(21)，如一台个人计算机或一台膝上型计算机；然而本发明不因此受限。处理单元(22)可以包括一个中心处理单元(CPU)或并行操作的多个处理单元以处理数字信息。总线(24)可以是使用多种总线架构中任一者的包括以下的几种类型的总线配置中任一者：一个存储总线或存储控制器、一个外围总线以及一个局部总线。存储元件(23)可以是(但不限于)一个只读存储器(ROM)(25)或一个随机存取存储器(RAM)(26)或两者。基本输入/输出系统(89)，包括如在启动期间帮助在计算机(21)的组件之间传递数据的例行程序，可以被存储于ROM(25)中。计算机(21)可以进一步包括用于从一个硬盘(28)读出并且向该硬盘写入的一个硬盘驱动器(27)、用于从一个可卸磁盘(30)读出或向该可卸磁盘写入的一个磁盘驱动器(29)以及用于从一个可卸光盘(32)(如一个CD ROM或其他光学媒体)读出或向该可卸光盘写入的一个光盘驱动器(31)。

硬盘驱动器(27)、磁盘驱动器(29)以及光盘驱动器(31)分别由一个硬盘驱动器接口(33)、一个磁盘驱动器接口(34)以及一个光盘驱动器接口(35)与总线(24)连接。驱动器和其相关计算机可读媒体提供了计算机可读指令、数据结构、程序模块和用于计算机的其他数据的非易失存储。本领域的普通技术人员可以理解，可以存储由计算机(21)可获得的数据的任何类型的计算机可读媒体，如磁带卡盒、闪存卡、数字影碟、柏努利盒(Bernoulli cartridge)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等，可以用于多种操作环境中。

一个或多个激光控制模块(36)或标记模块(37)和一个操作系统(38)(硬接线电路可以代替软件指令或与软件指令组合使用)可以被存储在可以由计算机服务器服务的硬盘(28)、磁盘(30)、光盘(32)、ROM(25)或RAM(26)上。计算机用户(51)可以通过输入装置(41)将标记命令(39)和标记数据(40)输入到计算机(21)中，该输入装置如一个键盘(42)和一个指示装置(43)(如一个鼠标)，但可以使用其他输入装置(41)，如触摸屏、操纵杆等。这些和其他输入装置(41)经常通过可以与总线(24)耦合的一个串行端口接口(44)与处理单元(22)连接，但可以由其他接口连接，如一个并行端口、游戏端口或一个通用串行总线(USB)。监测器(68)或其他类型的显示装置也可以经由一个监测器接口(67)(如一个视频适配器等)与总线(24)连接。除了监测器(68)之外，计算机(21)可以进一步包括其他外围输出装置(45)，如扬声器和打印机。

激光控制模块(36)提供了由处理单元(22)执行的一个指令序列。指令由处理单元(22)执行会导致一个激光控制单元(46)执行可产生激光控制信号(47)的步骤，用于操作包括激光二极管(3)的激光源(1)、通向激光二极管(3)的电流量(48)以及如产生激光束脉冲(9)的Q开关(8)的任何开关。

标记模块(37)提供了由处理单元(22)执行的一个指令序列。指令由处理单元(22)执行会导致标记控制单元(49)按连续顺序标记多个像素位置(17)处的多个像素(16)中每一者，该多个像素位置对应于可以由计算机用户(51)输入的标记图案(50)。指令的执行可以产生一个标记控制信号(78a)，用于用一个操纵控制器(69)操纵一对镜子(10)(11)以根据标记图案(50)将激光束(2)指引到标记平面(12)上相对应的像素位置(17)中每一处的多个像素(16)中每一者持续一段指定的辐射停留时间(20)。在某些实施例中，附加指令的执行可以产生一个标记控制信号(78b)，用于操作一个载体位置控制器(70)以定位一个标记承载器(52)。在某些实施例中，指令可以提供标记控制信号(78b)，用于操纵标记承载器(52)以在激光束(2)的行程范围(53)内连续定位多个麦管(61)。

现在主要参考图3，本发明的具体实施例包括众多并且各种各样的聚合构件(54)，尤其具有薄和/或弯曲的表面的聚合构件(54)。聚合构件(54)的具体实施例具有一个轴向主体(55)，该轴向主体限定在一对主体末端(57)(58)之间连通的一个轴向通道(56)，所述具体实施例包括(但不限于)限定一个圆柱形通道(60)的圆柱形容器(59)(如图3中所示)。作为一个非限制性实例，一些实施例涉及麦管(61)，用于包括多种生物性物质，并且在某些实施例中，低温地冷冻的生物性物质，如胚胎、精子、卵子、精细胞、性别选择的精细胞(基于带X染色体或带Y染色体选择的精细胞的亚群)、性别选择的胚胎等。作为一个非限制性实例，麦管(61)的长度可以是约133mm或约280mm，外径在约0.8mm到约5mm范围内，并且内径在约0.7mm到约4.9mm范围内，并且壁厚在约0.1mm与约0.2mm范围内。

图4展示了图3中所示的麦管(61)的一幅截面视图。麦管(61)的内表面(86)和外表面(85)可以看到限定麦管厚度(87)。一定深度的可见标记(18)也可以在这幅截面视图中看到。

表1提供了适合在本发明的具体实施例的情况下使用的麦管(61)的一个非限制性清单，所述麦管可以由法国莱格勒克莱蒙梭街10号IMV技术61300(IMV Technologies,10,rue Clemenceau,61300 L'Aigle,France)或其他来源获得。

表1

包括常规人工授精麦管(61)的聚合构件(54)的实施例由聚氯乙烯(“PVC”)和聚对苯二甲酸乙二酯(“PETG”)形成。添加剂，如碳黑、石墨、硅酸钙、硅酸锆、沸石、云母、高岭土、滑石、堇青石；和着色剂，如有机颜料、无机颜料、光致变色染料或聚合物相容有机染料，可以分散在聚合构件(54)的聚合物基质(65)各处。已经显示，即使当包括生物性物质的麦管被低温地冷冻时，这些聚合物对各种生物性物质也是不可渗透的，包括对B型肝炎和HIV-1病毒和其他病毒等不可渗透。贝尼弗莱让-路易(Benifla,Jean-Louis)等人，“低温贮藏麦管用于人类配子或胚胎的安全性：人类免疫缺乏病毒1的一项初步研究(Safety of cryopreservation straws for human gametes or embryos:a preliminary study with human immunodeficiency virus 1)”，人类生殖(Human Reproduction)，第15卷，第10期，2186-2189(2000年10月)。

然而，如上所述，聚合构件(54)预先并未被激光标记，这是因为在聚合构件(54)(包括麦管(61)，如列于表1的那些)的标记平面(12)上产生一个可见标记(18)的企图，不产生可见标记(18)或产生会导致所包括的生物性物质渗透和转移或导致聚合构件(54)变形的一个可见标记(18)，该渗透和转移或变形的程度是妨碍使用自动化或手动下游过程用生物性物质填充聚合构件(54)、存储或利用聚合构件(54)以达到预期目的。

图5提供了试验中获得的结果的表格式概述，其中使一个激光束(2)入射到由一种PVC聚合物形成的一个聚合构件(54)的某些实施例的一个标记平面(12)上以提供约133mm长度，外径是约4mm并且内径在约3.8mm范围内，产生约0.1mm的壁厚。每个试验使用一个激光源(1)来进行，该激光源包括一个钒酸盐(Nd：YVO4)激光晶体(7)，该激光晶体从一个激光二极管(3)吸收808纳米(“nm”)处的激光(4)以产生1064nm波长处的一个连续波形激光(4)，经过倍频以产生波长是532nm的一个激光束(2)。激光束(2)使用一个Q开关(8)来切换以产生频率是10kHz的激光束脉冲(9)。入射到每个聚合构件(54)的标记平面(12)上的激光束(2)的边界(14)被固定以建立直径是约40μm的一个激光束点(13)。多个激光束脉冲(9)中每一者的通量(62)通过调节被传递到激光二极管(3)的电流的电流量(48)来控制，以达到在约2W的0.1％与100％之间可调节的一个功率范围。步长(88)或多个像素位置(16)中每一者之间的距离通过计算机(21)的标记模块(37)来控制，以建立在约30μm与约100μm范围内的多个像素(17)中任两个之间的距离(也称为“步长”)范围。由计算机(21)的标记模块(37)建立的多个像素位置(16)匹配在诸多试验之间恒定的一个标记图案(50)。激光束(2)被集中入射到标记图案(50)中所包括的多个像素(16)中每一者上持续由标记模块(37)控制的辐射停留时间(20)，以达到在约2.4秒与约14秒范围内的标记图案(50)的写入时间(63)。

现在主要参考图5，根据以上所述的程序，在由法国莱格勒克莱蒙梭街10号IMV技术61300获得、目录编号5702(红色)的相对应的多个聚合构件(54)(参见图5中的关键，每个数据网格的左上角)上进行十七个个别试验。如上所述，激光束脉冲(9)的通量(62)在2W的0.1％与100％之间进行调节并且步长在约50μm与约100μm之间进行调节以产生不同激光标记条件。所有其他激光标记参数在诸多试验之间都固定在恒定值。如从图5中陈述的试验结果可以了解到，并且与指示聚合构件(54)不能被激光标记的常规知识一致，某些标记条件不产生一个可见标记(18)或产生一个可见标记(18)但导致渗透或聚合构件(54)变形，该渗透或变形使这些聚合构件(54)中每一者不适合于包括生物性物质的预期用途。出乎意料地，在由图5所示的一个窄条件范围内，有可能通过利用70μm或100μm的步长和分别地在2W的75％或2W的100％与约0.1％之间的功率来对一个聚合构件(54)的这个具体实施例进行激光标记(而不造成渗透或聚合构件(54)变形)。有趣的是，注意到在100μm步长下，在小于2W的75％的功率下，不发生可见标记(18)，而在70μm步长下，有可能在2W的约0.1％与约75％之间的宽泛功率范围内对每个聚合构件(54)进行可见地标记(18)。

再次主要参考图5，根据以上所述的程序，在由法国莱格勒克莱蒙梭街10号IMV技术61300获得、目录编号5584(蓝色)的相对应的多个聚合构件(54)(参见图5中的关键，每个数据网格的中上)上进行六个个别试验。如上所述，激光束脉冲(9)的通量(62)在2W的5％与100％之间进行调节并且步长在约40μm与约70μm之间进行调节以产生不同激光标记条件。所有其他参数在诸多试验之间都固定在恒定值。如从图5中陈述的试验结果可以了解到，并且与常规知识一致，某些标记条件不产生一个可见标记(18)或产生一个可见标记(18)但导致渗透或聚合构件(54)变形，该渗透或变形使这些聚合构件(54)中每一者不适合于包括生物性物质的预期用途。再次出乎意料地，在一个窄条件范围内，有可能通过利用50μm的步长和在2W的约5％与50％之间的功率来对一个聚合构件(54)的这个具体实施例进行激光标记。缺乏可预测性由可用于对聚合构件(540目录编号5567(红色)进行激光标记的步长和功率不能在聚合构件(54)目录编号5584(蓝色)上产生可见标记(18)来证明。

根据以上所述的程序，在由法国莱格勒克莱蒙梭街10号IMV技术61300获得、目录编号5565(透明)、5580(橙色)、5575(黄色)以及5577(灰色)的多个不同聚合构件(54)(参见图5中的关键)上进行其余试验。关于聚合构件(54)的每个具体实施例，产生一个可见标记(18)而不导致渗透或聚合构件变形的试验条件实质上不同；然而，出乎意料地，关于聚合构件的每个实施例，一个窄试验条件范围允许聚合构件(54)通过入射激光束(2)被可见地标记(18)而不导致渗透或聚合构件变形。

37个试验的结果证明，一个激光束(2)可以诱导一个聚合构件(54)的标记平面(12)上的一个可见标记(18)所处的条件可以在以相对应的聚合物基质(65)内分散的着色剂(64)来区分的多个聚合构件(54)之间实质上并且不可预测地不同。尽管如此，关于聚合构件(54)的每个实施例，一组窄激光标记条件可以被建立，该组条件允许可见标记(18)而不导致渗透或每个类型的聚合构件(54)变形。

一个方面涉及对麦管(61)进行快速激光标记同时维持麦管完整性以便容纳生物性物质的希望。所述系统和方法涉及基于麦管(61)的特征调节辐射停留时间(20)和通量(62)以便减少对麦管(61)的损伤同时产生可见标记(18)。另外，通过使具有电磁辐射吸光度特性的添加剂(71)(如着色剂(64))与具有具体波长的激光束(2)协调或匹配，激光通量(62)、步长(88)和/或辐射停留时间(20)可以被进一步减小，并且激光标记可以被进一步改善。图5显示了通过利用互补着色剂(64)和激光源(1)减小所需的激光功率和时间的能力。具体地说，激光源(1)可以具有与被标记的聚合构件(54)的某些电磁辐射吸光度特性匹配的激光束(2)波长。用一束激光进行标记(如蚀刻)的过程导致定位炭化型“光致损伤”和通过一个区域的会导致翘曲和完整性损失的散热。这37个试验显示，与产生会使一个麦管翘曲的传热相对，希望的是以倾向于产生炭化型光致损伤的方式协调标记材料与激光源。

这37个试验的结果指示，通过使具有电磁辐射吸光度特性的一种添加剂(71)(如一种着色剂(64)或染料)与激光源(1)协调或匹配，步长可以被改善，减小麦管标记时间，并且激光通量(62)可以被减小，一般减小麦管(61)损伤和翘曲。虽然在步长(88)与激光通量(62)之间存在一些相互作用，但在薄聚合构件(54)上产生可见标记(18)存在一定不可预测性水平。然而，使具有在激光源(1)波长处或接近激光源(1)波长处达峰值的电磁辐射吸光度特性的着色剂(64)匹配，可以看到一个好处。理想的电磁辐射吸光度特性的实例可以是一个最大电磁辐射吸光度波长或一个局部最大电磁辐射吸光度波长。是激光波长颜色的可见互补颜色的着色剂(64)或染料可以在激光源波长处展现良好吸光度特性。在图6中，一个色盘展示了原色和辅色和相关的互补颜色。

图5显示了当麦管(61)颜色对应于激光源(1)波长来选择或大约与激光源(1)波长匹配时改善的麦管(61)标记。这37个试验显示了，此类匹配的激光的吸收和麦管(61)提供特征是用于改善的对比度的浅凹坑和炭化的、所希望的定位型“光致损伤”，而不是那么匹配的那些激光发射产生更小的定位影响，产生较深凹坑以及更多热传递到周围区域，并且更大倾向于使麦管(61)翘曲。另外，可能需要更多功率以在不匹配的麦管和激光中达到所希望的炭化“光致损伤”，形成使麦管(61)翘曲的倾向。

具体地说，图5展示了对于532nm波长(“绿色”)激光来说在低激光功率下和在更快时间下在红色麦管上具有良好标记的结果。红色和绿色可以被视为互补颜色，这是由于红色染料对于可见光谱的绿色范围内的光展现良好吸光度。具体地说，红色麦管可以利用75％2W功率来标记2.4秒或用少到10mW在4.25秒内进行标记。即使在25％功率下，激光也在6.6秒内产生足以使红色麦管翘曲的热。相比之下，黄色染料在50mW下在4.25秒内不能产生可见标记。电磁辐射吸光度特征将接近于一个红色麦管的电磁辐射吸光度特征的橙色麦管在50％功率下在4.5秒内产生可见标记。进一步相比之下，透明麦管直到标记持续14秒才翘曲。

在此描述的不同实施例涉及模仿红色麦管经受532nm(绿色)激光的特性的方法。参考图7，一种这类方法可以包括获得一个聚合构件(54)的步骤，其中聚合构件(54)由一种聚合物基质(65)形成，该聚合物基质包括具有电磁辐射吸光度特性的一种添加剂。该添加剂可以是一种染料或着色剂(64)，它在某些波长处并且甚至一个最大电磁辐射吸光度波长处可以具有良好电磁辐射吸光度。添加剂(71)的电磁辐射吸光度特性可以与激光源(1)的波长匹配，因此着色剂(64)倾向于良好地吸收激光能量。这个概念可以被称为“阻抗匹配”。

一个标记平面(12)可以在聚合构件(54)的表面上被限定。一个激光束(2)可以由激光源(1)发射并且被指引入射到聚合构件(54)的表面上的标记平面(12)上。匹配的激光束(2)然后可以被光学上聚焦入射到聚合构件(54)的表面上的标记平面(12)上，以建立具有一个固定尺寸边界(14)的一个激光束点(13)。最后，聚合构件(54)可以在标记平面(12)上被可见地标记。

使激光源(1)与添加剂(71)的电磁辐射吸光度特性匹配可以包括使激光束(2)的波长与着色剂(64)或染料的最大吸光度波长实质上匹配，或与着色剂(64)展现良好电磁辐射吸光度(如一个局部最大值)所处的波长实质上匹配。这种匹配可以在约400nm-700nm的可见光谱内或在紫外频率范围250nm-400nm中发生。作为一个实例，着色剂(64)的最大吸光度波长与激光束(2)波长的匹配可以在约60nm内或在约40nm内发生。作为另一个实例，波长的匹配可以广泛地被视为选择激光束(2)波长和具有在相同原色或辅色家族内表征的最大吸光度波长的着色剂(64)。参考着色剂(64)的可见颜色，这种匹配还可以被视为选择特征是与着色剂(64)的可见颜色互补的原色或辅色的激光。类似地，可以选择包括染料或着色剂(64)的麦管(61)，所述染料或着色剂在颜色方面与激光源的波长互补。

作为另一个具体非限制性实例，聚合构件(54)可以掺杂有一种添加剂(71)，该添加剂良好地吸收紫外频率范围内的光。聚合构件(54)然后可以用在紫外范围内的波长处工作的一个激光源(1)来标记，这种150mW激光由在355nm处工作的Vanguard可获得，与聚合构件(54)的颜色无关。一种添加剂(71)的一个实例是吸收紫外频率范围内的光的一种着色剂(64)，并且可以包括光致变色染料(73)。光致变色染料(73)可以被视为响应于某些条件展现不同光吸收或发射光谱的染料。光致变色染料(73)向紫外光或具有一个紫外要素的自然光的曝露可以是一种这类条件，该条件使染料(73)的吸收或发射光谱不同。光致变色染料(73)可以包括来自螺萘并恶嗪和萘并吡喃家族的染料，所述染料当活化时，响应于包括紫外频率范围内的光的电磁辐射的具体频率经历物理变化为其化学结构，并且一般特征是从透明变换成一种所选择的颜色。具有这种性质的光致变色染料(73)由英国哈德斯菲尔德詹姆斯·罗宾逊有限公司(James Robinson Ltd.,Huddersfield,United Kingdom)以Reversacol^tm染料可商购，并且在美国专利5,559,231和6,303,673中更详细描述，所述美国专利每一者都通过引用结合在此。这些染料可以被合并到透明麦管或具有任何基础颜色、具有一种基础染料(75)的麦管中。与532nm“绿色激光”相比，355nm“UV”激光提供在更大频率下传递的更高能量光子。更高能量光子与增加的光束频率的组合可以增加激光蚀刻的分辨率并且减少产生一个可见标记所需要的时间。

另外，0.25ml麦管(61)可以由一种聚对苯二甲酸乙二酯PETG因其耐用品质而构建。然而，PETG对紫外光敏感，并且当长期曝露于日光时，变得脆性和不透明。出于这一相同原因，预期一束紫外激光以高对比度在PETG麦管(61)上标记。一个紫外激光源(1)可以被用以在增加的速度下在减小的通量(62)下蚀刻PETG麦管(61)。使用紫外激光源(1)将另外提供以下好处：与532nm激光相比，需要一个实质上均一通量(62)和辐射停留时间(20)，与麦管基础颜色无关，这是因为基础颜色在紫外激光的吸光度方面不会显示差异。添加一种光致变色染料(73)可以通过进一步减少产生一个可见标记所需要的通量(62)而进一步改善用一个紫外激光源(1)在PETG麦管(61)上标记的能力。

作为一个实例，使一种着色剂(64)与一个激光源(1)匹配的步骤可以从选择由光谱物理公司(Spectra Physics)可获得的150mW下或350mW下的一种可商购的激光(如一种266nm、355nm、532nm或1064nm Vanguard激光)开始。聚合构件(54)(如麦管(61))然后可以被选择或产生以具有倾向于吸收由所选择的激光源(1)产生的可见或紫外光的波长的性质。为了这一目的，一种着色剂(64)可以被分散在聚合构件(54)的聚合物基质(65)中。作为一个实例，聚合构件(54)可以被选择以具有与266nm和355nm激光一起使用的光致变色染料(73)。作为另一个实例，吸收绿色光的聚合构件(54)(如红色聚合构件(54))可以与在特征是绿色(如532nm)的一个波长处工作的激光源(1)配对。类似地，紫外和可见光谱各处的激光源(1)可以被选择并且与互补聚合构件(54)匹配。表2展示了在共同工作频率下的可商购的激光源(1)，但也可得到可以达到一系列波长的可调谐激光。每个被列出的激光仅充当一个实例，并且预想许多其他激光和激光波长属于本发明的范围内。在表2中，激光颜色是一个泛化，参考波长最接近的原色或辅色。

表2

¹由光谱物理公司可获得

²由莱克塞尔激光公司(Lexel Lasers)可获得

³由詹姆斯·鲁宾逊有限公司可获得

在另一个实施例中，聚合构件(54)可以由一种聚合物基质(65)构建，该聚合物基质具有分散的一种着色剂(64)或染料以便达到一种所希望的颜色。激光源(1)然后可以被匹配为与聚合构件(54)的颜色互补。

在一个实施例中，激光束(2)的通量(62)可以被调节以在匹配的聚合构件(77)上产生一个可见标记(18)。通量(62)可以被最小化以便减少匹配的聚合构件(77)的翘曲同时又产生一个可见标记(18)。通量(62)可以通过调节辐射停留时间(20)来调节，以加速对聚合构件(54)进行标记。激光源(1)的输出能量也可以被减小以调节激光束(2)的通量(62)。

参考图8，另一种方法可以包括获得由一种聚合物基质(65)形成的一个聚合构件(54)，该聚合物基质包括可以从一个不活化状态转变成一个活化状态的一种光致变色染料(73)。光致变色染料(73)在不活化状态下可以保持相对地无色，并且在活化状态下可以具有一个所选择的可见颜色。光致变色染料(73)可以被选择和匹配，以使得活化状态下的可见颜色与用以标记的激光源(1)互补。此类染料倾向于在紫外频率范围中的至少一些部分中具有良好吸光度，但还可以具有可以与激光源(1)的波长匹配的良好吸光度或一个局部最大吸光度波长。

该方法可以继续是活化光致变色染料(73)。在活化后，光致变色染料(73)可以从一个透明聚合构件(54)转变成一个预选的颜色，或可以具有与聚合物基质(65)中的一种基础染料(75)的一个组合效应并且改变一个聚合构件(54)的现有颜色。在任一情况下，当活化的光致变色染料(73)的可见颜色与激光源(1)的波长互补时，活化的聚合构件(79)可以显示对激光源(1)的一个改善的吸光度，导致改善的标记。

该方法可以继续是限定聚合构件(54)的表面上的一个标记平面(12)，以及使一个激光源(1)与活化状态下的光致变色染料(73)的一种电磁辐射吸光度特性匹配，以及活化聚合构件(54)内的光致变色染料(73)，限定一个标记时间。光致变色染料(73)被活化期间的时间可以限定一个标记时间，并且取决于光致变色染料(73)的活化特性可以用一个紫外灯、一个弧光灯或产生活化能量(83)的另一个电磁辐射源(81)达到。

激光源(1)可以在标记时间期间发射一个激光束(2)，被指引入射到聚合构件(54)的表面上的标记平面(12)上。激光束(2)可以被光学上聚焦入射到聚合构件(54)的表面上的标记平面(12)上，以建立具有一个固定尺寸边界的一个激光束点(13)，导致在标记时间期间在聚合构件(54)的表面上的标记平面(12)上对聚合构件(54)进行可见地标记。

激光源(1)可以被选择以具有约400nm到约700nm的可见光频率范围内的一个波长，并且可以与约60nm内或约40nm内的、活化状态下的光致变色染料(73)的最大吸收波长匹配。下表3展示了光致变色染料的Reversacol^tm产品系列和其在活化状态下的最大吸光度波长。

表3

光致变色染料(73)特征可以是在光吸收光谱中具有两个局部最大值。第一个局部最大值可以对应于紫外频率范围，指示在导致一个色移的反应中吸收的能量。第二个局部最大值可以具有活化的可见颜色的特征。一种光致变色染料可以直接与在紫外频率范围内工作的一束激光匹配，或可以具有与一束具体激光匹配的一个活化状态。在活化状态下，这样的光致变色染料将带有与激光源(1)的颜色互补的一种颜色。如图6中显示的实例包括：一种红色活化的光致变色染料和一束绿色激光；一种蓝色活化的光致变色染料和一束橙色激光；一种黄色活化的光致变色染料和一束紫色激光；一种绿色活化的光致变色染料和一束红色激光；一种橙色活化的光致变色染料和一束蓝色激光；以及一种紫色活化的光致变色染料和一束黄色激光。

作为一个非限制性实例，包括任何基础着色剂的一种麦管可以另外掺杂有以商标名Reversacol^TM由英国詹姆斯·鲁宾逊公司可得到的光致变色着色剂李子红。光致变色染料然后可以用一个紫外灯或其他紫外光源来活化。在活化后，一个532nm“绿色”激光(如一个Vangaurd 532)可以被用以在麦管上产生一个可见标记。掺杂有与标记激光匹配的一种光致变色染料的一种麦管可以比具有不匹配的基础染料而无光致变色添加剂的麦管被更快速地并且用更小功率打印。

在一个实施例中，活化步骤可以通过标记激光(1)来进行。作为一个非限制性实例，被用于标记的一束绿色激光可以与聚合构件(54)相互作用以产生倍频波长的光。在这种实施例中，在532nm处工作的一束绿色激光可以经过倍频以产生在近紫外波长266nm处的一些光。以这种方式倍频的光子的数目可以是总光子中的一小部分，但可以足以活化聚合构件(54)内的一种光致变色染料(73)。在这样一个实施例中，一束绿色激光可以标记一个聚合构件(54)并且活化聚合构件(54)中的光致变色染料(73)。

某些实施例还涉及图7和8中所见用于存储和传送生物性物质的一个聚合构件(54)的设备。聚合构件(54)可以包括一个轴向主体(55)，该轴向主体限定在一对主体末端(57)(58)之间的一个轴向通道(56)，并且具体地说限定一个圆柱形通道(60)的一个圆柱形主体(59)。圆柱形主体(60)可以具有一个外表面(85)，并且可以由包括一种光致变色染料(73)的一种聚合物基质(65)形成。光致变色染料(73)可以被选择以改变聚合构件(54)在可见光中或在紫外光下的颜色。在一个实施例中，聚合构件(54)可以由紫外光活化，并且还可以用来保护生物性物质免遭紫外曝光。该设备可以进一步包括用于密封实质上管状聚合构件的一个栓塞。

聚合构件可以包括用于存储或传送生物性物质的一个麦管(61)，所述生物性物质包括选自以下各项的那些：一定量精子、多个卵子、卵子、一种去核细胞、多个精细胞、一种胚胎、多个性别选择的精细胞、一种性别选择的胚胎、一种病原体、一种细菌以及一种病毒。麦管(61)可以具有在约0.1mm与0.2mm之间的厚度，并且可以由一种聚氯乙烯或一种聚对苯二甲酸乙二酯构建。在一些实施例中，材料可以被标记以具有少于0.5mm的厚度。

参考图9，展示了一种一般方法(100)。该方法可以在步骤(102)从限定一个标记平面(12)开始。标记平面(12)可以在一个薄弯曲的表面(如具有一个轴向主体(55)的一个聚合构件(54)，该轴向主体限定在一对主体末端(57/58)之间连通的一个轴向通道(56))上被限定。作为一个实例，标记平面(12)可以是一个圆柱形容器(59)的外表面，并且作为另一个实例，标记平面(12)可以是一个0.25ml或0.5ml麦管(61)的外表面。限定一个标记平面(12)的步骤可以图2中所述的处理计算机指令的形式执行，并且可以单独或与用户输入(51)组合进行。使用一台计算机(21)，如关于图2和3中所述的计算机，多个标记平面可以在多个麦管上被限定用于依序标记。

在步骤(104)，如通过先前描述的激光源(1)中任一者产生一个激光束(2)。在一些实施例中，希望的是，选择具有可促进在薄弯曲表面上产生可见标记的具体特征的一个激光源(1)。作为一个实例，激光源(1)的一个波长或其他工作特征可以与被标记的麦管(61)的一种颜色协调。在这种实施例中，聚合构件(54)可以包括一种添加剂(71)，如一种着色剂(64)或染料，该添加剂可以被掺杂到聚合构件(54)的聚合物基质(65)中。着色剂(64)可以具有电磁辐射吸光度特性，如吸收光谱中的局部或绝对最大值。吸收光谱的局部或绝对最大值可以在紫外或可见光波长范围内。例如，吸光度光谱的局部或绝对最大值可以在约250-400nm范围内，或在约400nm-700nm范围内。吸光度光谱的局部或绝对最大值还可以与规定激光的具体波长(如约266nm、355nm、435nm、460nm、532nm、555nm或570nm)匹配或大概匹配。在一个实施例中，激光源(1)可以包括在355nm波长处工作的一个激光源(1)和具有在约300nm与380nm之间的吸光度光谱的一个局部最大值的着色剂(64)。

作为另一个实例，通量(62)、辐射停留时间(20)和/或步长(88)可以基于被标记的材料或基于弯曲的表面的颜色来进行调节。相反地，可能希望基于待使用的激光源(1)来选择秸杆颜色。在一些实施例中，麦管(61)可以掺杂有光致变色染料(73)。可替代地，仅麦管(61)的包括标记平面(12)的部分可以掺杂有光致变色染料(73)。在紫外波长工作的一束激光可以被用于直接在掺杂有光致变色染料的此类麦管上进行标记。

在另一个实施例中，麦管(61)可以掺杂有一种光致变色染料，提供给麦管一个活化状态和一个不活化状态。一般包括紫外频率处的光的一个弧光灯、紫外光源或其他光源可以被用以使麦管(61)从不活化状态变换成一个活化状态。活化状态下的麦管(61)可以展现与其不活化状态相比不同的颜色特性和不同的激光吸光度特性。

在步骤(106)，可以将激光束聚焦在该标记平面或多个标记平面上的多个像素位置上。步长和辐射停留时间可以在一台计算机(21)中基于待标记的表面、待标记的材料、待标记的材料的颜色或待标记的材料在被活化时的活化的颜色来进行调节。此类调节可以出于对一个表面进行可见地标记而不导致构件变形并且不使表面变得可渗透的目的来进行。

在步骤(108)，可以在聚合构件(54)的表面上产生一个可见标记(18)。聚合构件(54)在这种标记之后可以保持未变形的并且不可渗透的。

如从上文可以容易地了解到，本发明的基本概念可以多种方式体现。本发明涉及一种麦管激光标记器的众多并且不同的实施例，包括使用麦管激光标记器的此类实施例在广泛并且多种多样的聚合构件、圆柱形容器以及麦管的一个标记平面上诱导可见标记的最好方式和方法。

因此，由说明书披露或本申请所随附的图或表中显示的本发明的具体实施例或元件并不打算具限制性，而是示例了一般由本发明涵盖的众多并且不同的实施例或关于其任何具体元件涵盖的等效物。另外，本发明的一个单一实施例或元件的具体描述可以不明确地描述所有可能的实施例或元件；许多替代物由说明书和图隐含地披露。

应了解，一个设备的每个元件或一种方法的每个步骤可以由一个设备术语或方法术语描述。此类术语可以在希望使本发明被受权的隐含地广泛涵盖范围明确时被取代。仅举一例，应了解，一种方法的所有步骤都可以被披露为一个行动、采取该行动的一种手段或造成该行动的一个元件。类似地，一个设备的每个元件都可以被披露为物理元件或该物理元件促进的行动。仅举一例，披露的一个“激光标记器”应理解为涵盖“激光标记”的行动的披露(无论是否明确地论述)，并且相反地，有效地存在“激光标记”的行动的披露，这样的披露应理解为涵盖一个“激光标记器”和甚至一种“用于激光标记的手段”的披露。用于每个元件或步骤的此类替代术语被理解为明确地包括在说明书中。

另外，关于所使用的每个术语，应了解，除非其在本申请中的利用与这种解释不一致，否则常见词典定义应理解为包括在如兰登书屋韦氏未删节词典(Random House Webster's Unabridged Dictionary)，第二版中包括的每个术语的描述中，每个定义通过引用结合在此。

因此，应理解本申请人或诸位申请人要求至少：i)所披露和描述的聚合构件或麦管中每一者；ii)在此所披露和描述的麦管激光标记方法中每一者；iii)所披露和描述的相关系统和装置；iv)这些装置和方法中每一者的类似、等效以及甚至隐含变化形式；v)实现所显示、披露或描述的功能中每一者的那些替代实施例；vi)如实现所披露和描述的功能所隐含，实现所显示的功能中每一者的那些替代设计和方法；vii)被显示为分离的并且独立的发明的每个特征、组件以及步骤；viii)由所披露的不同系统或组件强化的应用；ix)由此类系统或组件产生的所得产品；x)实质上如上文中并且参考随附实例中任一者描述的方法和设备；xi)所披露的早先的元件中每一者的不同组合和置换。

本专利申请的背景部分提供了本发明从属的奋斗领域的一个陈述。这个部分还可以合并或包括在关于本发明接近的技术状态的相关信息、问题或关注点中有用的某些美国专利、专利申请、公开或所要求的发明的主题的解释。不希望在此列举或合并的任何美国专利、专利申请、公开、陈述或其他信息被解释、视为或看作承认为就本发明来说的现有技术。

本说明书中陈述的权利要求(如果有的话)通过引用结合在此作为本发明的本说明书的一部分，并且申请人明确地保留使用此类权利要求的这种结合的内容的全部或一部分作为支撑权利要求中任一项或全部或其任何元件或组件的另外的说明书的权利，并且申请人视需要进一步明确地保留将此类权利要求的结合的内容中任何部分或全部或其任何元件或组件从说明书移动到权利要求书中的权利或反之亦然，以限定由本申请或由其任何后续申请或接续申请、部分申请或部分接续申请寻求保护的主题，或获得减少依据或符合任何国家或条约的专利法、规则或法规的费用的任何好处，并且通过引用结合的这种内容在本申请(包括其任何后续接续申请、部分申请或部分接续申请)的整个待定或对其的任何再颁布或延伸期间应继续存在。

本说明书中陈述的权利要求(如果有的话)进一步打算描述本发明的有限数目的优选实施例的界线与边界，并且不应被视为本发明的最广泛实施例或可以要求的本发明的实施例的一份完整清单。本申请人不放弃基于以上陈述的说明书开发其他权利要求作为任何接续申请、部分申请或部分接续申请或类似申请的一部分的任何权利。