Светочувствительная идентифицирующая метка

Полезная модель относится к средствам идентификации объекта и может быть использована для повышения надежности защиты от подделки и контроля подлинности различных ценных документов и изделий с использованием светочувствительной идентифицирующей метки, нанесенной фотохромными чернилами на основе бактериородопсина методом пьезоэлектрической струйной печати.
Из уровня техники известна светочувствительная идентифицирующая метка, содержащая расположенный на подложке слой фотохромной композиции в виде фотохромных чернил на основе суспензии бактериородопсина в водным растворе полимерного связующего, (RU 2240923 С2, В41М 3/14, 2004).
Однако в известном решении не раскрыты составы фотохромных чернил на основе бактериородопсина, предназначенные для нанесения светочувствительной идентифицирующей метки, в том числе и низкотемпературным методом пьезоэлектрической струйной печати, позволяющим получать очень качественное изображение с высоким разрешением, которые обеспечивают эффективную надежность и длительность сохранения в метке фотохромных свойств бактериородопсина - светочувствительного белка галобактерий Halobakterium salinarum, в клеточные мембраны которых он встроен, что существенно ограничивает функциональные возможности использования бактериородопсина для маркировки и контроля подлинности при защите объекта от подделки.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, заключается в создании светочувствительной идентифицирующей метки с использованием фотохромных чернил на основе бактериородопсина для нанесения светочувствительной идентифицирующей метки методом пьезоэлектрической струйной печати, позволяющих получать качественное изображение с высоким разрешением и длительным сохранением фотохромных свойств активного компонента - бактериородопсина при однородности и равномерности распределения бактериородопсина в слое метки различной формы.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в светочувствительной идентифицирующей метке, содержащей расположенный на подложке слой фотохромной композиции в виде фотохромных чернил на основе суспензии бактериородопсина в водным растворе полимерного связующего, согласно полезной модели, слой фотохромной композиции сформирован фотохромными чернилами методом пьезоэлектрической струйной печати и закреплен в процессе сушки при комнатной температуре в виде пленки, толщиной 3÷20 мкм, при этом фотохромные чернила включают бактериородопсин в виде фрагментов пурпурных мембран размером 25÷250 нм, полученных после ультразвуковой обработки суспензии пурпурных мембран, при следующем соотношении компонентов, масс. ч.:
бактериородопсин
1÷5
вода
40÷85
полимерное связующее (поливиниловый спирт,
или
поливинилпирролидон, или полиэтиленоксид, или полиакриламид,
или гидроксиэтилцеллюлоза)
1÷10
водоудерживающий компонент (глицерин)
4÷15
поверхностно-активное вещество (Triton-Х100 или
Igepal СО-520)
0,1÷2,0
Предпочтительно, фотохромные чернила дополнительно содержат щелочной модификатор свойств бактериородопсина (тетраборат натрия, или производные замещенных аминов: диаминопропан, или диаминобутан, или гуанидин гидрохлорид) в количестве 0,1÷8,0 масс. ч.
Кроме того, фотохромные чернила содержат дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (этиленгликоль, или диэтиленгликоль, или пропиленгликоль) в количестве 5÷20 масс. ч.
Кроме того, фотохромные чернила дополнительно содержат - ультрафиолетовый адсорбер (производные бензофенонсульфокислоты и/или бензотриазолсульфокислоты) в количестве 1÷10 масс. ч.
Кроме того, фотохромные чернила дополнительно содержат консервант (азид натрия или бензиловый спирт) в количестве 0,05÷1,00 масс. ч.
Кроме того, фотохромные чернила содержат дополнительный ультрафиолетовый адсорбер в виде наночастиц оксида титана в количестве 1,0÷8,0 масс. ч.
Выполнение светочувствительной идентифицирующей метки фотохромными чернилами на основе бактериородопсина, используемого в виде фрагментов пурпурных мембран размером не более 250 нм, полученных после ультразвуковой обработки, технологически простым и хорошо управляемым методом низкотемпературной пьезоэлектрической струйной печати, позволяет получать слой фотохромной композиции в виде пленки толщиной 3÷20 мкм с равномерным распределением бактериородопсина, при которой обеспечиваются высокая оптическая плотность с показателями преломления и поглощения, необходимыми для оптимальной воспринимаемости цвета, что обеспечивает эффективную защиту от фальсификации различных объектов, требующих максимально высокого разрешения и безупречного качества изображения метки, в том числе денежных знаков, ценных бумаг и т.п. документов. При этом в процессе низкотемпературной пьезоэлектрической струйной печати обеспечивается надежность и длительность сохранения в метке фотохромных свойств активного компонента - бактериородопсина.
Заявленное сочетание компонентов в составе композиции фотохромных чернил в экспериментально подобранном массовом соотношении обеспечивает надежность нанесении и длительность сохранения в светочувствительной идентифицирующей метке фотохромных свойств, а также надежность и эффективность получением оптического эффекта, что, соответственно, повышает также надежность защиты объекта от подделки. При этом наличие воды в заявленном составе фотохромных чернил на основе бактериородопсина в качестве основного растворителя обеспечивает возможность проявления и длительного сохранения фотохромных свойств бактериородопсина, а использование в качестве дополнительного растворителя многоатомных спиртов (например, этиленгликоля, диэтиленгликоля, пропиленгликоля и др.) или подобных растворителей с высокой вязкостью позволяет регулировать растворяющую способность основного растворителя и вязкость чернил в целом. Наличие полимерного связующего, в качестве которого, предпочтительно, использовать поливиниловый спирт, поливинилпирролидон, полиэтиленоксид, полиакриламид, гидроксиэтилцеллюлоза, обеспечивает при переходе фотохромных чернил из жидкого состояния в твердое и после отвердевания хорошую адгезию к различным материалам подложки метки.
Введение в состав фотохромных чернил щелочного модификатора свойств бактериородопсина, предпочтительно, тетраборат натрия или производные замещенных аминов, например, диаминопропан, диаминобутан, гуанидин гидрохлорид, обеспечивает увеличение фотохромной чувствительности и изменения фотоцикла бактериородопсина, что улучшает фотохромные свойства бактериородопсина, расширяет функциональные возможности метки за счет использования визуальной идентификации оптического эффекта и повышает надежность защиты объекта от подделки.
Введение в состав компонентов заявленных чернил поверхностно-активного вещества, предпочтительно, Triton-X100 или Igepal СО-520, которые не приводят к разрушению бактериородопсина, направлено на регулирование поверхностного натяжение бактериородопсин-содержащей композиции, что позволяет точно варьировать объемом капель выбрасываемых через сопло головки печатающей струйного принтера, и, соответственно, определяет высокую точность размера получаемых пятен на поверхности подложки защищаемого объекта.
Использование в составе заявленных чернил глицерина как водоудерживающего компонента и увлажнителя повышает растворимость и удерживает влагу в напечатанной метке, что повышает сохранность фотохромных свойств.
Введение в состав фотохромных чернил ультрафиолетового адсорбера в виде производных бензофенонсульфокислоты и бензотриазолсульфокислоты (2-гидрокси-4-метоксибензофенон-5-сульфокислота и/или 1-бензотриазолил-2-гидрокси-4-метоксибензол-5-сульфокислота) обеспечивает эффективную защиту бактериородопсина от разрушающего воздействия ультрафиолетового излучения.
Для предотвращения образования и роста паразитирующих бактерий, которые разрушают молекулы бактериородопсина, фотохромные чернила дополнительно содержат консервант, например, азид натрия или бензиловый спирт.
Кроме того, в состав фотохромных чернил могут быть дополнительно введены наночастицы оксида титана, которые также обеспечивает эффективную защиту бактериородопсина от разрушающего воздействия ультрафиолетового излучения и повышает надежность защиты объекта от подделки.
На чертеже представлен общий вид светочувствительной идентифицирующей метки.
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1, на которой закреплен слой 2 фотохромной композиции в форме простых геометрических фигур (квадрат, треугольник, окружность и т.п.) или в виде художественного рисунка.
Заявленную светочувствительную идентифицирующую метку изготовляют следующим образом.
Для приготовления фотохромных чернил лиофильно высушенный порошок бактериородопсина диспергируют в водном растворе, содержащем поверхностно-активное вещество (предпочтительно, Igepal СО-520), и обрабатывают ультразвуковым воздействием малой мощности (не выше 100 Вт) до получения оптически однородной прозрачной суспензии фрагментов пурпурных мембран в виде частиц размером 50÷250 нм. Приготовленную суспензию последовательно смешивают с заданными компонентами до получения фотохромных чернил требуемого состава.
Полученные фотохромные чернила наносят на, предпочтительно, бумажную подложку 1 при комнатной температуре методом пьезоэлектрической струйной печати, например при помощи принтера Epson L805, формируя слой 2 фотохромной композиции в виде в виде пленки, толщиной 3÷20 мкм, который в процессе сушки при комнатной температуре (18÷24°C) при переходе фотохромных чернил из жидкого состояния в твердое и после отвердевания обладает хорошей адгезией материалам надежно закрепляется на подложке 1 метки.
Пример 1
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 80 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 60 масс. ч; бактериородопсин (штамм ЕТ1001) с размером фрагментов пурпурных мембран 150÷160 нм - 3 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 5 масс. ч.; глицерин - 10 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Triton-Х100) - 0,5 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 3 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения светодиода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску.
Пример 2
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 300 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 80 масс. ч; бактериородопсин (штамм ЕТ1001 с размером фрагментов пурпурных мембран 75÷90 нм - 5 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 8 масс. ч.; глицерин - 15 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Igepal СО-520) - 1,5 масс. ч.; щелочной модификатор свойств бактериородопсина (тетраборат натрия) - 5,0 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 20 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят визуально путем освещения люминесцентной лампой дневного света мощностью 15 Вт при освещенности 10 Лк, при этом слой 2 фотохромной композиции в течение нескольких секунд приобретает желто-коричневую окраску. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции, содержащей бактериородопсин, приобретает прежнюю красно-фиолетовую окраску, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности защищаемого объекта.
Пример 3
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 300 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 55 масс. ч; бактериородопсин (природный штамм) с размером фрагментов пурпурных мембран 200÷250 нм - 4 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 3 масс. ч.; глицерин - 10 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Triton-X100 - 0,5 масс. ч.; щелочной модификатор свойств бактериородопсина (диаминопропан) - 4,0 масс. ч.; дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (диэтиленгликоль) - 15 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 8 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят визуально путем освещения люминесцентной лампой дневного света мощностью 15 Вт при освещенности 10 Лк, при этом слой 2 фотохромной композиции в течение нескольких секунд приобретает желто-коричневую окраску. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции, содержащей бактериородопсин, приобретает прежнюю красно-фиолетовую окраску, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности защищаемого объекта.
Пример 4
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 300 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 75 масс. ч; бактериородопсин (штамм 353П) с размером фрагментов пурпурных мембран 25÷40 нм - 3 масс. ч.; полимерное связующее (гидроксиэтилцеллюлоза) - 1,5 масс. ч.; глицерин - 5 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Triton-X100) - 0,5 масс. ч.; дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (этиленгликоль, пропиленгликоль) - 5 и 10 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 15 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения светодиода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску,
Пример 5
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 80 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 45 масс. ч; бактериородопсин (штамм 353П) с размером фрагментов пурпурных мембран 25÷40 нм - 2 масс. ч.; полимерное связующее (поливиниловый спирт) - 2,5 масс. ч.; глицерин - 15 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Igepal СО-520) - 0,5 масс. ч.; дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (этиленгликоль) - 5 масс. ч.; ультрафиолетовый адсорбер (2-гидрокси-4-метоксибензофенон-5-сульфокислота) - 10 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 5 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения свето диода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску,
Пример 6
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 80 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 65 масс. ч; бактериородопсин (природный штамм) с размером фрагментов пурпурных мембран 225÷244 нм - 4 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 5,5 масс. ч.; глицерин - 8 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Igepal СО-520) - 1,5 масс. ч.; дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (пропиленгликоль) - 20 масс. ч.; ультрафиолетовый адсорбер (1-бензотриазолил-2-гидрокси-4-метоксибензол-5-ульфокислота) - 8 масс. ч., консервант (азид натрия) - 0,5 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 18 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения светодиода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску,
Пример 7
3
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 80 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 75 масс. ч; бактериородопсин (штамм ЕТ1001) с размером фрагментов пурпурных мембран 225÷250 нм - 4,5 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 7 масс. ч.; глицерин - 5 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Igepal СО-520) - 0,5 масс. ч.; щелочной модификатор свойств бактериородопсина (тетраборат натрия) - 5 масс. ч., дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (пропиленгликоль) - 10 масс. ч.; консервант (азид натрия) - 0,5 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 10 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения светодиода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску,
Пример 8
3
2
Светочувствительная идентифицирующая метка содержит подложку 1 из белой бумаги плотностью 300 г/см, на которой фотохромными чернилами, содержащими воду - 45 масс. ч; бактериородопсин (природный штамм) с размером фрагментов пурпурных мембран 80÷100 нм - 3,5 масс. ч.; полимерное связующее (поливинилпирролидон) - 4 масс. ч.; глицерин - 10 масс. ч.; поверхностно активное вещество (Igepal СО-520) - 0,05 масс. ч.; щелочной модификатор свойств бактериородопсина (тетраборат натрия) - 2 масс. ч.; дополнительный растворитель в виде многоатомного спирта (пропиленгликоль) - 10 масс. ч.; консервант (азид натрия) - 0,5 масс. ч.; ультрафиолетовый адсорбер (наночастицы TiO) - 3,0 масс. ч., методом пьезоэлектрической струйной печати сформирован слой 2 фотохромной композиции в виде пленки, толщиной 12 мкм. При рассеянном дневном свете слой 2 фотохромной композиции имеют красно-фиолетовую окраску. Идентификацию светочувствительной метки производят аппаратным методом путем регистрации изменение оптической плотности на длине волны 560 нм. Фотохромный переход в бактериородопсине инициируют под воздействием внешнего излучения светодиода на длине волны 560 нм, при этом имеет место уменьшение оптической плотности метки по сравнению с первоначальным значением, что свидетельствует о подлинности идентифицирующей метки и, соответственно, подлинности объекта. После выключения люминесцентной лампы слой 2 фотохромной композиции приобретает прежнюю окраску.