BR102020010345A2 - MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG - Google Patents
MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG Download PDFInfo
- Publication number
- BR102020010345A2 BR102020010345A2 BR102020010345-8A BR102020010345A BR102020010345A2 BR 102020010345 A2 BR102020010345 A2 BR 102020010345A2 BR 102020010345 A BR102020010345 A BR 102020010345A BR 102020010345 A2 BR102020010345 A2 BR 102020010345A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- detection test
- microbiological detection
- biosensor
- portable
- portable microbiological
- Prior art date
Links
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 42
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000036541 health Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 5
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 5
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 claims description 5
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 5
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 claims description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims 2
- -1 antibodies Proteins 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 6
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVLSXIKZNLPZJJ-TXZCQADKSA-N HA peptide Chemical group C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC(O)=CC=1)C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)NC(=O)[C@H]1N(CCC1)C(=O)[C@@H](N)CC=1C=CC(O)=CC=1)C1=CC=C(O)C=C1 HVLSXIKZNLPZJJ-TXZCQADKSA-N 0.000 description 1
- 241000736262 Microbiota Species 0.000 description 1
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000029918 bioluminescence Effects 0.000 description 1
- 238000005415 bioluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010921 in-depth analysis Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000010223 real-time analysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
- C12M1/3407—Measure of electrical or magnetical factor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
Abstract
leitor e sensor de microrganismos baseados em alterações .de propriedades eletromagnéticas de etiqueta rfid. a presente invenção pertence aos campos da engenharia, físico-quimica, biotecnologia, tecnologia de monitoramento, mais especificamente monitoramento de microrganismos, e é relacionada com um sistema de teste para detecção em tempo real de medidas qualitativa e quantitativas in situ de analitos microbiológicos presentes em amostras do ambiente que necessitam monitoramento para controle de contaminação. o sistema é caracterizado por alterações de propriedades eletromagnéticas dos biosensores rfid identificados por um leitor de radiofrequência para monitorar a presença de microrganismos. além de ser constituído por um biosensor (transponder/etiqueta rfid), o sistema apresenta também um leitor com o software e/ou inteligência artificial (ia) embarcada, para o tratamento em tempo real dos dados de medida, e um sistema de comunicação sem fio, para o armazenamento das informações em uma base de dados. a presente invenção trata também do software embarcado para análise dos dados de leitura, fornecidos pelo biosensor. a aplicação pode ser realizada na área de saúde humana, saúde animal, agropecuária, alimentos, ambiental e áreas que necessitam de controle microbiológico.reader and sensor of microorganisms based on changes in electromagnetic properties of rfid tags. The present invention belongs to the fields of engineering, physical chemistry, biotechnology, monitoring technology, more specifically microorganism monitoring, and is related to a test system for real-time detection of in situ qualitative and quantitative measurements of microbiological analytes present in environmental samples that require monitoring to control contamination. The system is characterized by changes in the electromagnetic properties of RFID biosensors identified by a radiofrequency reader to monitor the presence of microorganisms. In addition to being made up of a biosensor (transponder/RFID tag), the system also features a reader with software and/or artificial intelligence (AI) onboard, for real-time processing of measurement data, and a wireless communication system. wire, for storing information in a database. The present invention also deals with embedded software for analyzing reading data provided by the biosensor. The application can be carried out in the areas of human health, animal health, agriculture, food, environmental and areas that require microbiological control.
Description
[0001] A presente invenção pertence aos campos da engenharia, físico-quimica, biotecnologia, tecnologia de monitoramento, mais especificamente monitoramento de microrganismos, de forma mais específica faz referência a um sistema de detecção em tempo real, de medidas qualitativas e quantitativas, de analitos microbiológicos presentes em amostras de ambientes que necessitam de monitoramento para controle de contaminação. O sistema é constituído por um biosensor, tratado quimicamente para potencializar a resposta analítica seletiva (tag ou transponder/etiqueta RFID); um leitor com o software e/ou Inteligência Artificial (IA) embarcada, para o tratamento em tempo real dos dados de medida e um sistema de comunicação sem fio, para o armazenamento das informações em uma base de dados. O campo técnico da invenção está relacionado com as variações das propriedades elétricas e magnéticas dos biosensores utilizando um leitor de radiofrequência para monitorar a permanência/existência de microrganismos no controle do ambiente.[0001] The present invention belongs to the fields of engineering, physical-chemistry, biotechnology, monitoring technology, more specifically monitoring of microorganisms, more specifically it refers to a real-time detection system, of qualitative and quantitative measurements, of microbiological analytes present in samples from environments that need monitoring for contamination control. The system consists of a biosensor, chemically treated to enhance the selective analytical response (tag or transponder/RFID tag); a reader with embedded software and/or Artificial Intelligence (AI) for real-time treatment of measurement data and a wireless communication system for storing information in a database. The technical field of the invention is related to the variations of the electrical and magnetic properties of biosensors using a radiofrequency reader to monitor the permanence/existence of microorganisms in the control of the environment.
[0002] A origem da tecnologia de identificação por rádio frequência, RFID (Radio Frequency Identification no inglês), se deu durante a Segunda Guerra Mundial. Inicialmente foi utilizada em sistemas de radares utilizados por várias nações (Alemanha, Japão, Inglaterra e EUA), para a notificação da aproximação de aviões, aliados ou inimigos, que ainda estavam distantes.[0002] The origin of radio frequency identification technology, RFID (Radio Frequency Identification in English), took place during the Second World War. Initially it was used in radar systems used by several nations (Germany, Japan, England and the USA), for the notification of the approach of aircraft, allies or enemies, which were still distant.
[0003] Atualmente os dispositivos identificadores de rádio frequência são conhecidos como uma tecnologia de identificação sem contato para distância próxima ou média. São muito utilizados no gerenciamento do fluxo das mercadorias no estoque de lojas comerciais, em sistemas de cancelas para liberação de automóveis, bilhetes para transações financeiras, controle de acesso, pagamentos realizados por aparelhos celulares móveis, carregamento de baterias, entre outros. Na indústria de cuidados à saúde, a utilização de sistema RFID está crescendo, sendo aplicado no rastreamento de medicamentos e pacientes, auxiliando na segurança e gestão de suprimentos médicos.[0003] Currently radio frequency identification devices are known as a contactless identification technology for near or medium distance. They are widely used in managing the flow of goods in the stock of commercial stores, in systems for car clearance, tickets for financial transactions, access control, payments made by mobile cell phones, charging batteries, among others. In the health care industry, the use of RFID system is growing, being applied in the tracking of medicines and patients, assisting in the security and management of medical supplies.
[0004] Dispositivos RFID fazem comunicação através de um campo magnético variável, que transmite dados entre o leitor portátil e o sensor, conhecido como tag ou transponder/etiqueta, com objetivo de identificação e rastreamento do objeto. O leitor é constituído por uma bobina acoplada à fonte de corrente alternada, enquanto a transponder/etiqueta é geralmente composta por um circuito integrado, que armazena e processa os dados, além de uma antena, que recebe e transmite o sinal.[0004] RFID devices communicate through a variable magnetic field, which transmits data between the portable reader and the sensor, known as a tag or transponder/tag, with the objective of identifying and tracking the object. The reader consists of a coil coupled to the alternating current source, while the transponder/tag is generally composed of an integrated circuit, which stores and processes the data, in addition to an antenna, which receives and transmits the signal.
[0005] Os transponders/etiquetas RFID podem ser utilizados como sensores, quando ocorrem alterações em sua superfície, tais como ligações de moléculas a um receptor, com consequente alterações das linhas constituintes do circuito integrado do transponder/etiqueta. Nesse processo, parâmetros físico-químicos e/ou eletromagnéticos do transponder/etiqueta RFID são alterados, causando modificações no sinal obtido pelo leitor.[0005] RFID transponders/tags can be used as sensors, when changes occur on their surface, such as molecules binding to a receiver, with consequent changes in the constituent lines of the transponder/tag integrated circuit. In this process, physical-chemical and/or electromagnetic parameters of the RFID transponder/tag are altered, causing changes in the signal obtained by the reader.
[0006] A utilização de sensores RFID já está sendo realizada para sistemas de triagem e leitura químicas, por exemplo, na análise de variantes na sequência peptídica da hemaglutinina, para detecção de pH e eletrodos de íons seletivo, sensores para detecção de diferentes gases, entre outros.[0006] The use of RFID sensors is already being carried out for chemical screening and reading systems, for example, in the analysis of variants in the hemagglutinin peptide sequence, for pH detection and selective ion electrodes, sensors for the detection of different gases, between others.
[0007] Materiais biologicamente ativos também pode ser adicionados à superfície do sensor RFID em contato com um transdutor, caracterizando um biosensor, capaz de determinar e até mesmo quantificar a concentração de uma espécie de interesse (analito). O bio-receptor é capaz de reconhecer uma molécula específica (analito) e, devido ao contato com o transdutor, pode converter essa ligação/interação em sinais mensuráveis. Dependendo do analito, o material biologicamente ativo utilizado pode apresentar bio-receptores tais como peptídeos, cadeias de oligonucleotídeos sintéticos (aptâmero), anticorpos, enzimas ou impressão molecular em polímeros.[0007] Biologically active materials can also be added to the surface of the RFID sensor in contact with a transducer, characterizing a biosensor, capable of determining and even quantifying the concentration of a species of interest (analyte). The bioreceptor is able to recognize a specific molecule (analyte) and, due to contact with the transducer, can convert this binding/interaction into measurable signals. Depending on the analyte, the biologically active material used may present bioreceptors such as peptides, synthetic oligonucleotide chains (aptamer), antibodies, enzymes or molecular imprint on polymers.
[0008] No dispositivo proposto, foram utilizadas sequências específicas de ácidos nucléicos ou aptâmeros, que são uma alternativa viável aos anticorpos, pois apresentam uma série de vantagens: são mais estáveis a variações de condições externas (temperatura, pH, luz), podem ser quimicamente sintetizados com alta pureza e baixo custo, com mínima ou nenhuma variação entre os lotes, e modificados com corantes e outras moléculas para alterar suas afinidades. Além disso, são reversíveis a condições de desnaturação. Devido às diferentes conformações 3D apresentadas pelos aptâmeros, a ligação obtida entre analito e aptâmero apresenta alta afinidade e seletividade.[0008] In the proposed device, specific sequences of nucleic acids or aptamers were used, which are a viable alternative to antibodies, as they present a series of advantages: they are more stable to variations in external conditions (temperature, pH, light), they can be chemically synthesized with high purity and low cost, with minimal or no variation between batches, and modified with dyes and other molecules to alter their affinities. In addition, they are reversible to denaturing conditions. Due to the different 3D conformations presented by the aptamers, the binding obtained between analyte and aptamer has high affinity and selectivity.
[0009] O dispositivo explora algumas propriedades do sistema RFID, acopladas a utilização de materiais nanométricos para melhoria da função biosensora. Além disso, há um leitor desenvolvido para a identificação das características do sinal emitido devido às alterações realizadas na superfície do transponder/etiqueta RFID, sendo controlado por um software ou IA embarcada.[0009] The device exploits some properties of the RFID system, coupled with the use of nanometric materials to improve the biosensor function. In addition, there is a reader developed to identify the characteristics of the signal emitted due to changes made to the surface of the RFID transponder/tag, being controlled by software or embedded AI.
[00010] Do ponto de vista operacional, este dispositivo identifica qualitativamente e quantitativamente microrganismos presentes em amostras do ambiente, de forma específica e seletiva. O software identifica variações na resposta eletromagnética de etiqueta RFID e interage com as bibliotecas de base de dados para o reconhecimento do microrganismo. A utilização da IA no software permite o aproveitamento de todas as informações contidas no sinal detectado minimizando a possibilidade de erro e/ou falso positivo. O dispositivo pode ser aplicado na identificação de microrganismos que devem ser monitorados ou controlados em sistemas e processos, além ser aplicado na área de saúde humana e animal, no auxílio de diagnóstico de doenças oriundas de contaminação microbiológica.[00010] From an operational point of view, this device qualitatively and quantitatively identifies microorganisms present in samples from the environment, in a specific and selective way. The software identifies variations in the electromagnetic response of the RFID tag and interacts with the database libraries for the recognition of the microorganism. The use of AI in the software allows the use of all the information contained in the detected signal, minimizing the possibility of error and/or false positive. The device can be applied in the identification of microorganisms that must be monitored or controlled in systems and processes, in addition to being applied in the area of human and animal health, to aid in the diagnosis of diseases arising from microbiological contamination.
[00011] O monitoramento microbiológico em ambientes é comum em algumas áreas como em salas limpas para procedimentos/processos controlados e processamento de alimentos e cosméticos, para mapeamento de microrganismos contaminantes, como certos tipos de bactérias, vírus e fungos, possibilitando um eficiente controle microbiológico.[00011] Microbiological monitoring in environments is common in some areas such as clean rooms for controlled procedures/processes and food and cosmetics processing, for mapping contaminating microorganisms, such as certain types of bacteria, viruses and fungi, enabling efficient microbiological control .
[00012] Métodos atuais utilizados para monitoramento microbiológico do ambiente, especialmente de ambiente hospitalar, não apresentam uma determinação especifica microbiológica em curto período de tempo. O método convencional necessita de um tempo de análise que varia entre 2 a 15 dias, essa demora pode causar grandes impactos na saúde dos pacientes.[00012] Current methods used for microbiological monitoring of the environment, especially in the hospital environment, do not present a specific microbiological determination in a short period of time. The conventional method needs an analysis time that varies between 2 to 15 days, this delay can cause great impacts on the health of patients.
[00013] Métodos alternativos para monitoramento de resíduos orgânicos podem ser citados, como por exemplo, o dispositivo para geração de imagens com base em fluorescência e monitoramento de um alvo, caracterizado por uma fonte de luz de um comprimento ou banda de comprimento de onda, associado a um biomarcador alvo da fluorescência e um detector de luz (DA COSTA, RALPH SEBASTIAN; ZHANG; WILSON, 2009).[00013] Alternative methods for monitoring organic residues can be cited, such as, for example, the device for generating images based on fluorescence and monitoring a target, characterized by a light source of a length or wavelength band, associated with a fluorescence target biomarker and a light detector (DA COSTA, RALPH SEBASTIAN; ZHANG; WILSON, 2009).
[00014] Outro método é o ATP bioluminescência, utilizado no sistema 3M Clean-Trace ATP System, que identifica partículas orgânicas em superfície, não sendo seletivo para identificação da microbiota. Esse sistema é suportado por compartimentos amostrais que detém a amostra a ser analisada, composto por tubos com soluções de composições especificas e um swab (RAJAGOPAL et al., 2011).[00014] Another method is ATP bioluminescence, used in the 3M Clean-Trace ATP System, which identifies organic particles on the surface, not being selective for microbiota identification. This system is supported by sample compartments that hold the sample to be analyzed, composed of tubes with solutions of specific compositions and a swab (RAJAGOPAL et al., 2011).
[00015] A tecnologia e inovação podem auxiliar, de diferentes formas, no monitoramento do ambiente, nas áreas de saúde humana e animal. Porém, a utilização de interconexão digital (internet das coisas) é mais comumente utilizada para diagnóstico e monitoramento da saúde do paciente, principalmente relacionados a plataformas sensoras. Sistemas acoplados com a tecnologia RFID também são utilizados para monitoramento de condições ambientais, como temperatura e umidade.[00015] Technology and innovation can help, in different ways, in monitoring the environment, in the areas of human and animal health. However, the use of digital interconnection (internet of things) is more commonly used for diagnosis and monitoring of patient health, mainly related to sensor platforms. Systems coupled with RFID technology are also used for monitoring environmental conditions, such as temperature and humidity.
[00016] O documento CN108563272 apresenta um sistema inteligente de estufa ecológica composto por um módulo de transmissão de dados, um sistema de monitoramento de vídeo, um controlador, um sensor de temperatura, um sensor de umidade, um sensor de pH, um sensor de luz, um biosensor e uma etiqueta RFID. Não há, contudo, reivindicação que contemple a utilização de bio-receptores e filme de óxido de grafeno reduzido (rGO).[00016] The document CN108563272 presents an intelligent ecological greenhouse system consisting of a data transmission module, a video monitoring system, a controller, a temperature sensor, a humidity sensor, a pH sensor, a light, a biosensor and an RFID tag. There is, however, no claim that contemplates the use of bio-receptors and reduced graphene oxide (rGO) film.
[00017] Os documentos US10095972, PE20150000074, BR1120150041809, WO2013101539, US20130162402, CN102364485, WO2013101539, WO2010075550, BR2007PI19527, tratam de sistemas de sensores de ambiente, sem menção a patógenos, bio-receptores e rGO.[00017] Documents US10095972, PE20150000074, BR1120150041809, WO2013101539, US20130162402, CN102364485, WO2013101539, WO2010075550, BR2007PI19527, deal with desensitizing systems.
[00018] Os documentos US20040008112, MX20070002851, WO2008118753, US20100154545, ES20110000358U, US7867369, US20110163850, CN102364485, WO2014164654, EP2135843, ES20100738134T, tratam de sistemas de sensores para monitoramento ambiental, incluindo temperatura, umidade, luminosidade, entre outros, com ou sem utilização de antenas e leitores RFID. Não há menção a rGO e aptâmeros.[00018] The US20040008112 documents MX20070002851, WO2008118753, US20100154545, ES20110000358U, US7867369, US20110163850, CN102364485, WO2014164654, EP2135843, ES20100738134T, treat sensor systems for environmental monitoring, including temperature, humidity, light, etc., with or without the use of antennas and RFID readers. There is no mention of rGO and aptamers.
[00019] Os documentos CN107346447, MX20100002202, US20080042830, tratam de métodos e sistemas para implementação de sensores e etiquetas inteligentes, utilizando sensores RFID. Não há, no entanto, menção à utilização de bioreceptores e patógenos.[00019] Documents CN107346447, MX20100002202, US20080042830, deal with methods and systems for implementing smart sensors and labels, using RFID sensors. There is, however, no mention of the use of bioreceptors and pathogens.
[00020] No dispositivo proposto, foram utilizadas sequências especificas de ácidos nucléicos ou aptâmeros, a qual é uma alternativa viável, por serem mais estáveis em variações de condições externas (temperatura, pH, luz), podendo ser quimicamente sintetizados com alta pureza e baixo custo, com mínima ou nenhuma variação entre os lotes, modificados com corantes e outras moléculas para alterar suas afinidades e reversíveis a condições de desnaturação. Devido as diferentes conformações 3D apresentadas pelos aptâmeros, a ligação obtida entre analito e aptâmero apresenta alta afinidade e seletividade.[00020] In the proposed device, specific sequences of nucleic acids or aptamers were used, which is a viable alternative, as they are more stable in variations of external conditions (temperature, pH, light), and can be chemically synthesized with high purity and low cost, with minimal or no variation between batches, modified with dyes and other molecules to change their affinities, and reversible to denaturing conditions. Due to the different 3D conformations presented by the aptamers, the binding obtained between analyte and aptamer has high affinity and selectivity.
[00021] Em suas várias construções, a presente invenção endereça o problema técnico de identificação em tempo real e seletiva de microrganismos alvos e pode ser particularmente útil nos segmentos hospitalares, de diagnóstico direcionado para a saúde humana, diagnóstico para a saúde animal, identificação de microrganismos na agricultura e pecuária, identificação de microrganismos em ambiente controlado, identificação de contaminação de microrganismos em alimentos, identificação de contaminação de microrganismos no meio ambiente, entre outros.[00021] In its various constructions, the present invention addresses the technical problem of real-time and selective identification of target microorganisms and can be particularly useful in the hospital segments, from diagnosis directed to human health, diagnosis to animal health, identification of microorganisms in agriculture and livestock, identification of microorganisms in a controlled environment, identification of contamination of microorganisms in food, identification of contamination of microorganisms in the environment, among others.
[00022] Conforme a presente invenção, entende-se como transponder/etiqueta RFID qualquer dispositivo que se comunique ou transmita informações por rádio frequência, tanto por modo ativo quanto passivo. Alguns exemplos de transponder/etiqueta RFID são etiquetas NFC (do inglês Near Field Comunication), RFID – LF (do inglês, Low Frequency), RFID – HF (do inglês, High Frequency), RFID – UHF (do inglês, Ultra High FrequencY), entre outras. O circuito elétrico de cada etiqueta é diferente, ajustando-se as necessidades para sua utilização.[00022] According to the present invention, an RFID transponder/tag is understood to be any device that communicates or transmits information by radio frequency, both in active and passive mode. Some examples of RFID transponder/tag are NFC (Near Field Communication), RFID - LF (Low Frequency), RFID - HF (High Frequency), RFID - UHF (UHF) tags. ), among others. The electrical circuit of each tag is different, adjusting to the needs for its use.
[00023] Conforme a presente invenção entende-se como o material transdutor orgânico com condutividade elevada, materiais compostos basicamente de elementos orgânicos como carbono, podendo ser funcionalizados ou modificados para elevar a condutividade elétrica e térmica do mesmo. Alguns exemplos de material orgânico com condutividade elevada são a pasta de carbono, óxido de grafeno funcionalizado, óxido de grafeno reduzido ou grafeno. A pasta de carbono é a mistura entre pó de grafite e óleo mineral. Já o óxido de grafeno é obtido através do processo de oxidação, por diversos métodos, do grafite. O óxido de grafeno pode ser funcionalizado com elementos nanométricos ou metais para aprimorar suas características como a condutividade. O óxido de grafeno reduzido é a redução de óxido de grafeno e o grafeno que é uma forma cristalina do carbono. Materiais opcionais que podem ser úteis como material transdutor são nanotubos de carbono e fulerenos.[00023] According to the present invention, it is understood as the organic transducer material with high conductivity, materials composed basically of organic elements such as carbon, which can be functionalized or modified to increase the electrical and thermal conductivity of the same. Some examples of organic material with high conductivity are carbon paste, functionalized graphene oxide, reduced graphene oxide or graphene. Carbon paste is a mixture of graphite powder and mineral oil. Graphene oxide is obtained through the oxidation process, by various methods, of graphite. Graphene oxide can be functionalized with nanometric elements or metals to improve its characteristics such as conductivity. Reduced graphene oxide is the reduction of graphene oxide and graphene which is a crystalline form of carbon. Optional materials that may be useful as a transducer material are carbon nanotubes and fullerenes.
[00024] Conforme a presente invenção entende-se como moléculas bio-receptoras, uma molécula que forneça a capacidade de identificação especifica e seletiva de um determinado microrganismo. No caso da presente invenção é utilizada sequências de ácidos nucléicos sintéticos ou aptâmeros. Exemplo de configuração opcional é a adição de moléculas à sequências de ácidos nucléicos sintéticos, como corantes entre outras, para aperfeiçoar a identificação. Outras moléculas bio-receptoras também podem ser utilizadas como, por exemplo, anticorpos específicos e enzimas.[00024] According to the present invention, bioreceptor molecules are understood to be a molecule that provides the ability to specifically and selectively identify a particular microorganism. In the case of the present invention, sequences of synthetic nucleic acids or aptamers are used. Optional configuration example is the addition of molecules to synthetic nucleic acid sequences, such as dyes, among others, to improve identification. Other bioreceptor molecules can also be used, for example specific antibodies and enzymes.
[00025] Variações opcionais do mesmo produto podem incluir outros componentes físico-químicos que podem ser úteis para endereçar o problema técnico de adsorção entre o material transdutor e o bio-receptor, assim como entre a unidade processadora de sinal e o material transdutor.[00025] Optional variations of the same product may include other physical-chemical components that may be useful to address the technical problem of adsorption between the transducer material and the bioreceptor, as well as between the signal processing unit and the transducer material.
[00026] Variações opcionais do mesmo produto podem ter o transponder/etiqueta RFID construído a partir de materiais metálicos ou materiais orgânicos, os quais podem representar já a camada transdutora e de suporte para a deposição do componente bio-receptor.[00026] Optional variations of the same product may have the RFID transponder/tag constructed from metallic or organic materials, which may already represent the transducer and support layer for the deposition of the bio-receptor component.
[00027] Variação opcional do mesmo leitor pode ser um aparelho móvel de comunicação ou celular, onde o software de controle seria o aplicativo que pode ser útil para endereçar o problema técnico de utilização de um equipamento adicional ao da rotina.[00027] Optional variation of the same reader can be a mobile communication device or cell phone, where the control software would be the application that can be useful to address the technical problem of using an additional equipment to the routine one.
[00028] A adição do componente opcional de vários transdutor/etiqueta RFID acoplados para mais de um microrganismos alvo pode ser útil para endereçar o problema técnico de identificação em apenas um transdutor/etiqueta RFID de cada vez. Assim como, a adição de moléculas bioreceptoras para diferentes microrganismos depositadas sobre o mesmo transdutor/etiqueta RFID, em condições experimentais especificas, podem auxiliar no mesmo problema técnico.[00028] Adding the optional component of multiple coupled RFID transducer/tag for more than one target microorganisms can be useful to address the technical problem of identification on only one RFID transducer/tag at a time. As well, the addition of bioreceptor molecules for different microorganisms deposited on the same RFID transducer/tag, under specific experimental conditions, can help with the same technical problem.
[00029] A adição de sistemas de Big Data e Inteligência Artificial pode ser útil para endereçar o problema técnico de armazenamento de dados e análise em tempo real de diversos resultados, provenientes de uma quantidade maior de unidade biosensora.[00029] The addition of Big Data and Artificial Intelligence systems can be useful to address the technical problem of data storage and real-time analysis of different results, coming from a larger amount of biosensor unit.
[00030] A presente invenção se refere a um teste de detecção microbiológica portátil composta por um sistema para identificação seletiva de microrganismos de amostras coletadas do ambiente e que compreende: (1) um biosensor composto por bioreceptores depositados em filme transdutor de material orgânico sobre um transponder/etiqueta RFID; (2) um leitor/receptor composto por sistemas eletrônicos de leitura de radiofrequência e um software embarcado para tratamento e visualização em tempo real do sinal; (3) um software para conversão da resposta elétrica do leitor/receptor em sinal analógico.[00030] The present invention refers to a portable microbiological detection test comprising a system for selective identification of microorganisms from samples collected from the environment and comprising: (1) a biosensor composed of bioreceptors deposited on transducer film of organic material on a RFID transponder/tag; (2) a reader/receiver composed of electronic radiofrequency reading systems and embedded software for real-time signal processing and visualization; (3) software for converting the electrical response of the reader/receiver into an analog signal.
[00031] Existe uma alteração da resposta em radiofrequência entre antena e receptor, quando ocorre uma interação entre um microrganismo e o bioreceptor.[00031] There is a change in the radiofrequency response between antenna and receiver, when there is an interaction between a microorganism and the bioreceptor.
[00032] A etiqueta RFID constituinte do biosensor apresenta composições metálicas e composições orgânicas.[00032] The RFID tag constituting the biosensor presents metallic compositions and organic compositions.
[00033] As composições bioreceptoras do biosensor são moléculas orgânicas e que podem ser constituídos por sequências de ácidos nucléicos sintéticos ou aptâmeros, anticorpos específicos ou enzimas.[00033] The biosensor bioreceptor compositions are organic molecules and they can be constituted by sequences of synthetic nucleic acids or aptamers, specific antibodies or enzymes.
[00034] O local de inserção da amostra compreende um slide preparado com a presença dos bioreceptores seletivos.[00034] The sample insertion site comprises a slide prepared with the presence of the selective bioreceptors.
[00035] Os bioreceptores constituintes do biosensor são capazes de identificar qualquer microrganismo dentre fungo, bactéria e vírus, e são específicos e seletivos para cada microrganismo.[00035] The bioreceptors constituting the biosensor are capable of identifying any microorganism among fungi, bacteria and viruses, and are specific and selective for each microorganism.
[00036] O teste de detecção microbiológica portátil aqui descrito pode ter a presença de mais de um bioreceptor para determinação de um mesmo microrganismos, afim de aumentar a sensibilidade e seletividade da técnica.[00036] The portable microbiological detection test described here may have the presence of more than one bioreceptor for the determination of the same microorganism, in order to increase the sensitivity and selectivity of the technique.
[00037] O teste de detecção microbiológica portátil aqui descrito pode ter a presença de mais de um bioreceptor para determinação de diferentes microrganismos concomitantemente, sendo a identificação seletiva e específica para cada microrganismo.[00037] The portable microbiological detection test described here may have the presence of more than one bioreceptor for the determination of different microorganisms concomitantly, with the identification being selective and specific for each microorganism.
[00038] A presente invenção identifica qualitativamente e quantitativamente os microrganismos.[00038] The present invention qualitatively and quantitatively identifies microorganisms.
[00039] As amostras utilizadas para as análises podem ser líquidas, sólidas ou gasosas, e podem ser recolhidas do campo amostral ou realizada diretamente no campo amostral.[00039] The samples used for the analyzes can be liquid, solid or gaseous, and can be collected from the sample field or performed directly in the sample field.
[00040] A presente invenção pode ser aplicada para o monitoramento microbiológico de ambiente, ou para a detecção de contaminação em alimentos.[00040] The present invention can be applied to the microbiological monitoring of the environment, or to the detection of contamination in food.
[00041] A presente invenção pode ser aplicada como teste diagnóstico microbiológico para saúde humana e animal.[00041] The present invention can be applied as a microbiological diagnostic test for human and animal health.
[00042] O teste de detecção microbiológica portátil apresenta dados de temperatura e umidade advindos do transponder/etiqueta RFID.[00042] The portable microbiological detection test presents temperature and humidity data from the RFID transponder/tag.
[00043] A presente invenção utiliza um dispositivo de comunicação contendo aplicativo para transformar o sinal elétrico em analógico, como celular ou outro aparelho móvel de comunicação, para a leitura do transponder/etiqueta RFID utilizada como biosensor.[00043] The present invention uses a communication device containing an application to transform the electrical signal into analog, such as a cell phone or other mobile communication device, for reading the RFID transponder/tag used as a biosensor.
[00044] A presente invenção utiliza os serviços de Big Data e inteligência artificial para o armazenamento e gerenciamento dos dados gerados pelas análises.[00044] The present invention uses Big Data and artificial intelligence services for the storage and management of the data generated by the analysis.
[00045] O processo de produção do biosensor utiliza o processo de deposição, depositando o material transdutor orgânico com condutividade elevada sobre o transponder/etiqueta RFID.[00045] The biosensor production process uses the deposition process, depositing the organic transducer material with high conductivity on the RFID transponder/tag.
[00046] O processo de deposição do material transdutor pode ser através de screen printing, dip coating, spin coating, spray, spray ultrassônico e gotejamento.[00046] The transducer material deposition process can be through screen printing, dip coating, spin coating, spray, ultrasonic spray and drip.
[00047] O processo de deposição do componente bio-receptor é por spray, dip coating ou gotejamento.[00047] The deposition process of the bio-receptor component is by spray, dip coating or drip.
[00048] O método para leitura dos dados de detecção microbiológica portátil utiliza métodos matemáticos e algoritmos desenvolvidos para otimização da apresentação dos resultados para cada microrganismo. E pode ser utilizado em aplicativos de dispositivo de comunicação móvel para interpretação dos dados lidos pelo biosensor microbiológico.[00048] The method for reading portable microbiological detection data uses mathematical methods and algorithms developed to optimize the presentation of results for each microorganism. And it can be used in mobile communication device applications for interpretation of data read by the microbiological biosensor.
[00049] A FIGURA 1 ilustra os principais componentes dos sensores utilizando transponder/etiquetas RFID (1) como unidade processadora de sinal (2), material orgânico derivado grafite como transdutor (3) e suporte (4) para os bio-receptores (5), os quais interagem com os analitos (6) da amostra (7).[00049] FIGURE 1 illustrates the main components of sensors using RFID transponder/tags (1) as a signal processing unit (2), graphite-derived organic material as a transducer (3) and support (4) for the bio-receptors (5 ), which interact with the analytes (6) of the sample (7).
[00050] A FIGURA 2 apresenta o design do software desenvolvido para a leitura dos transponder/etiqueta RFID com o leitor, apresentando diversas funções como Arquivo, Conexão e Memória. O gráfico apresentado é a relação entre voltagem v2 (voltagem máxima de ressonância no transponder/etiqueta RFID) vs frequência de ressonância.[00050] FIGURE 2 presents the design of the software developed for reading the RFID transponder/tag with the reader, presenting several functions such as File, Connection and Memory. The graph shown is the relationship between voltage v2 (maximum resonant voltage on the RFID transponder/tag) vs resonant frequency.
[00051] A FIGURA 3 apresenta a tabela de dados gerados pela leitura de transponder/etiqueta RFID pelo leitor.[00051] FIGURE 3 presents the table of data generated by the transponder/RFID tag reading by the reader.
[00052] A FIGURA 4 apresenta o painel onde pode ser selecionado a frequência inicial, frequência final e passo de frequência quando realizada a leitura de transponder/etiqueta RFID pelo leitor. Também é possível observar nesse painel o tempo estimado de análise.[00052] FIGURE 4 shows the panel where the initial frequency, final frequency and frequency step can be selected when reading the RFID transponder/tag by the reader. It is also possible to observe the estimated time of analysis in this panel.
[00053] A FIGURA 5 apresenta algumas leituras de transponder/etiqueta RFID, onde é mostrado a relação da frequência de ressonância vs. amplitude/intensidade do sinal, indicando os pontos adotados para construção de modelos matemáticos ou algoritmos (F1, F2, I1, I2).[00053] FIGURE 5 shows some RFID transponder/tag readings, where the resonance frequency vs. signal amplitude/intensity, indicating the points adopted for the construction of mathematical models or algorithms (F1, F2, I1, I2).
[00054] A presente invenção consiste em um produto para identificação específica e seletiva de microrganismos, que compreende um componente biosensor depositado em transponder/etiqueta RFID, um componente leitor do biosensor, um software ou um aplicativo acoplado no leitor para realizar a análise em tempo real, com conexão sem fio para envio dos dados para a nuvem, algoritmos e IA para processamento aprofundado das análises, assim como um banco de dados com o histórico das análises realizadas. A presente invenção pode ser instalada e utilizada em ambientes onde seja necessário o controle microbiológico para evitar a presença de microrganismos indesejados nesse ambiente.[00054] The present invention consists of a product for the specific and selective identification of microorganisms, which comprises a biosensor component deposited on an RFID transponder/tag, a biosensor reader component, a software or an application coupled to the reader to perform the analysis in time with a wireless connection for sending data to the cloud, algorithms and AI for in-depth analysis processing, as well as a database with the history of the analyzes performed. The present invention can be installed and used in environments where microbiological control is necessary to avoid the presence of unwanted microorganisms in that environment.
[00055] O componente biosensor (Figura 1) é constituído por um transponder/etiqueta RFID como unidade geradora do sinal para o leitor. O material transdutor depositado acima do transponder/etiqueta RFID é um material orgânico com condutividade elevada. O material transdutor pode ser depositado sobre o transponder/etiqueta RFID através de processos tecnológicos como screen printing, dip coating, spin coating e spray, dependendo de sua viscosidade. Por fim, o material transdutor oferece suporte ao bio-receptor, sendo sequências de ácidos nucléicos sintéticos ou aptâmeros modificados ou não por outras moléculas, para acrescentar a sensibilidade no processo de identificação. O método de deposição do componente bio-receptor é por spray, dip coating ou gotejamento.[00055] The biosensor component (Figure 1) consists of an RFID transponder/tag as the signal generating unit for the reader. The transducer material deposited above the RFID transponder/tag is an organic material with high conductivity. The transducer material can be deposited on the RFID transponder/tag through technological processes such as screen printing, dip coating, spin coating and spray, depending on its viscosity. Finally, the transducer material supports the bioreceptor, being synthetic nucleic acid sequences or aptamers modified or not by other molecules, to add sensitivity in the identification process. The method of deposition of the bioreceptor component is by spray, dip coating or drip.
[00056] O leitor do biosensor descrito na presente invenção realiza a leitura de alterações de sinal quando ocorrer o contato entre o alvo e o biosensor. Cada molécula bio-receptora identifica seletivamente um microrganismo especifico, podendo ser utilizado mais de uma molécula bioreceptora sobre o transponder/etiqueta RFID. O leitor emitirá então o resultado da análise pela alteração de sinal na presença e ausência do microrganismo de interesse, indicando assim a contaminação. Um software ou aplicativo é utilizado para transformar o sinal elétrico provindo dos componentes elétricos do leitor em sinal analógico, utilizando modelos matemáticos ou algoritmos para a resposta de cada microrganismo. As respostas são armazenadas em um banco de dados e podem ser processadas posteriormente.[00056] The biosensor reader described in the present invention performs the reading of signal changes when contact occurs between the target and the biosensor. Each bioreceptor molecule selectively identifies a specific microorganism, and more than one bioreceptor molecule can be used on the RFID transponder/tag. The reader will then issue the result of the analysis by the signal change in the presence and absence of the microorganism of interest, thus indicating contamination. A software or application is used to transform the electrical signal coming from the electrical components of the reader into an analog signal, using mathematical models or algorithms for the response of each microorganism. Responses are stored in a database and can be processed later.
[00057] O dispositivo explora algumas propriedades do sistema RFID, acopladas a utilização de materiais micro/nanométricos para melhoria da função biosensora. Além disso, há um leitor desenvolvido para a leitura das características do sinal emitido devido a identificação de eventuais alterações realizadas na superfície do transponder/etiqueta RFID. Um software no leitor foi desenvolvido exclusivamente para essa atividade. Para a construção do leitor, foi utilizado uma placa com microprocessador e um módulo gerador de radiofrequência (RF), o qual possui três saídas com frequências programáveis de forma independente. O software do próprio módulo gerador de RF produz os valores exatos dos parâmetros a serem transmitidos para seu ajuste da frequência desejada. Este módulo dispensa que o microprocessador faça a leitura de frequência, liberando recursos para outras funções, e altera a frequência automaticamente sem a interferência do usuário. Um conversor analógico/digital transforma o sinal da bobina em dados para o processamento no microcontrolador. A leitura dos transponder/etiquetas RFID inicia-se pela aplicação de um potencial na frequência desejada. Este sinal é amplificado e enviado para a bobina de acoplamento e, a amplitude de oscilação da bobina é obtida através de um diodo retificador e um capacitor.[00057] The device exploits some properties of the RFID system, coupled with the use of micro/nanometric materials to improve the biosensor function. In addition, there is a reader developed to read the characteristics of the emitted signal due to the identification of any changes made to the surface of the RFID transponder/tag. A software on the reader was developed exclusively for this activity. For the construction of the reader, a microprocessor board and a radiofrequency (RF) generator module were used, which has three outputs with independently programmable frequencies. The software of the RF generator module itself produces the exact values of the parameters to be transmitted for its adjustment of the desired frequency. This module eliminates the need for the microprocessor to read the frequency, freeing up resources for other functions, and changes the frequency automatically without user interference. An analog/digital converter transforms the coil signal into data for processing in the microcontroller. The reading of RFID transponders/tags starts by applying a potential at the desired frequency. This signal is amplified and sent to the coupling coil and the oscillation amplitude of the coil is obtained through a rectifier diode and a capacitor.
[00058] O software instalado em um computador ou dispositivo móvel (celular) estabelece comunicação com o microprocessador através da porta física (micro USB, mini USB, etc) ou virtual através rede sem fio. O software permite seleção da frequência inicial, final e o tamanho do passo dado entre cada valor de frequência e a amplitude medida. Também oferece uma estimativa de tempo de leitura e seis memórias para armazenar leituras consecutivas. Os dados destas leituras podem ser salvos em qualquer formato eletrônico a ser lido por um computador.[00058] The software installed on a computer or mobile device (cell phone) establishes communication with the microprocessor through the physical port (micro USB, mini USB, etc.) The software allows selection of the initial and final frequency and the size of the step taken between each frequency value and the measured amplitude. It also offers an estimated reading time and six memories for storing consecutive readings. Data from these readings can be saved in any electronic format readable by a computer.
[00059] Os resultados apresentados pela leitura do transponder/etiqueta RFID pelo leitor construído são observados seja através de um display embarcado no leitor assim como na tela de um computador ou dispositivo móvel. O design do software apresenta diversas funções de fácil entendimento e acesso, como pode ser observado na Figura 2. As opções como Arquivo, Conexão, Memória estão no top da tela. Na opção de Arquivo, é possível ter acesso aos dados salvos como abrir leitura, além de salvar leitura e memória. Os dados destas leituras podem ser salvos em qualquer formato eletrônico para serem importados em outros softwares de tratamento de dados. No botão superior Conexão, é possível selecionar a tipologia de conexão do leitor com o computador, quando seja necessário a transferência de dados. Imediatamente quando o leitor se conecta em uma das portas USB do computador, a opção de conexão estará disponível, como a única a ser selecionada nesse botão (Figura 2). Já o botão superior Memória, possibilita ao usuário apagar as medidas salvas na memória do software, seletivamente ou em conjunto. Sobre o gráfico apresentado pela leitura de diferentes transponders/etiquetas, há três outras opções. O primeiro botão é para selecionar o gráfico em si, o segundo, para selecionar os dados obtidos pela leitura dos transponder/etiqueta em forma de tabela (Figura 3) e, o terceiro, é a configuração das medidas a serem realizadas (Figura 4). O software permite seleção da frequência inicial, final e a amplitude entre cada valor de frequência, além de estimativa de tempo de leitura. Os primeiros parâmetros são determinados pela configuração do circuito eletrônico construído para realização das leituras dos transponder/etiqueta RFID.[00059] The results presented by the reading of the transponder / RFID tag by the reader built are observed either through a display embedded in the reader as well as on the screen of a computer or mobile device. The software design presents several functions that are easy to understand and access, as can be seen in Figure 2. Options such as File, Connection, Memory are at the top of the screen. In the File option, it is possible to have access to saved data such as open reading, in addition to saving reading and memory. Data from these readings can be saved in any electronic format to be imported into other data processing software. In the upper Connection button, it is possible to select the type of connection between the reader and the computer, when data transfer is required. Immediately when the reader plugs into one of the computer's USB ports, the connection option will be available, as the only one to be selected on this button (Figure 2). The upper Memory button, on the other hand, allows the user to delete the measurements saved in the software memory, either selectively or together. On the graph presented by reading different transponders/tags, there are three other options. The first button is for selecting the graph itself, the second for selecting the data obtained by reading the transponders/labels in a table (Figure 3) and the third is for setting the measurements to be performed (Figure 4) . The software allows selection of the initial and final frequency and the amplitude between each frequency value, in addition to estimating the reading time. The first parameters are determined by the configuration of the electronic circuit built to carry out the readings of the RFID transponder/tag.
[00060] Os dados obtidos pelos gráficos de leitura dos transponder/etiqueta RFID pelo leitor descrito são utilizados para tratamento matemáticos com algoritmos e/ou IA embarcada para que ocorra otimização da resposta no processo de interpretação dessas resposta dos transponder/etiqueta RFID e para facilitar a interpretação dos resultados para a pessoa que esteja utilizando esse equipamento. Os valores que são analisados são de frequência relacionada ao máximo de pico (F1 e F2), assim como o módulo da intensidade dos picos (I1 e I2), apresentados na Figura 5. O tratamento matemático, considerando as quatro variáveis, assim como a importância da variação dos resultados entre elas, é base de dados para análise através de Inteligência Artificial.[00060] The data obtained from the reading graphs of the RFID transponder/tag by the described reader are used for mathematical treatment with algorithms and/or embedded AI so that the response can be optimized in the process of interpreting these responses from the RFID transponder/tag and to facilitate the interpretation of the results for the person using this equipment. The values that are analyzed are frequency related to the maximum peak (F1 and F2), as well as the peak intensity module (I1 and I2), shown in Figure 5. The mathematical treatment, considering the four variables, as well as the importance of the variation of results between them, is a database for analysis through Artificial Intelligence.
Claims (28)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102020010345-8A BR102020010345A2 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG |
| PCT/BR2021/050215 WO2021232129A1 (en) | 2020-05-22 | 2021-05-20 | Microorganism reader and sensor based on alterations in electromagnetic properties of an rfid tag |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102020010345-8A BR102020010345A2 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102020010345A2 true BR102020010345A2 (en) | 2021-12-07 |
Family
ID=78708787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BR102020010345-8A BR102020010345A2 (en) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR102020010345A2 (en) |
| WO (1) | WO2021232129A1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3063700B1 (en) * | 2013-10-30 | 2024-04-17 | Massachusetts Institute of Technology | Chemical and physical sensing with a reader and rfid tags |
| DK3500851T3 (en) * | 2016-08-16 | 2020-12-21 | Epitronic Holdings Pte Ltd | ACOUSTIC SURFACE WAVE RFID SENSOR FOR CHEMICAL DETECTION AND (BIO) MOLECULAR DIAGNOSIS |
| US10719755B2 (en) * | 2017-03-31 | 2020-07-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Wireless oxygen dosimeter |
-
2020
- 2020-05-22 BR BR102020010345-8A patent/BR102020010345A2/en unknown
-
2021
- 2021-05-20 WO PCT/BR2021/050215 patent/WO2021232129A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021232129A1 (en) | 2021-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5203357B2 (en) | System and method for monitoring parameters in a container | |
| Potyrailo et al. | Battery-free radio frequency identification (RFID) sensors for food quality and safety | |
| CN105264551B (en) | Resonant transducer sub-assembly and system for fluid analysis | |
| CN105264550B (en) | Method for the fluid analysis using resonant transducer | |
| CN103347996B (en) | For the Monitoring systems of cell cultures | |
| US20160363550A1 (en) | Mobile sample analysis system, mobile measurement device, and method for providing analysis results | |
| JP2007516509A (en) | Sensor device | |
| MacDougall et al. | Emerging methods of monitoring volatile organic compounds for detection of plant pests and disease | |
| Cui | Wireless biological electronic sensors | |
| Wu et al. | Single-molecule study of proteins by biological nanopore sensors | |
| Nie et al. | A novel colorimetric sensor array for real-time and on-site monitoring of meat freshness | |
| BR102020010345A2 (en) | MICROORGANISMS READER AND SENSOR BASED ON CHANGES IN ELECTROMAGNETIC PROPERTIES OF RFID TAG | |
| US20080153710A1 (en) | Analysis unit, biosensor and method for detecting or determining the concentration of an analyte | |
| Wen et al. | Polydiacetylene-coated sensor strip for immunochromatic detection of Xylella fastidiosa subsp. fastidiosa | |
| WO2016030713A1 (en) | Apparatus and method for detection and quantification of biological and chemical analytes | |
| US20020192653A1 (en) | Impedance-based chemical and biological imaging sensor apparatus and methods | |
| Hong et al. | A smartphone-assisted pressure-measuring-based diagnosis system for acute myocardial infarction diagnosis | |
| He et al. | A new bacteriophage-modified piezoelectric sensor for rapid and specific detection of mycobacterium | |
| WO2022069555A1 (en) | An analytical device for quantitative measurement of the concentration of analytes in a liquid sample | |
| Caron et al. | Practical application of electrochemical nitrate sensor under laboratory and forest nursery conditions | |
| Suciu et al. | Rapid detection of pesticide residues based on telemetry platform | |
| US20210345019A1 (en) | Method and Apparatus for Local Sensing | |
| Saravanan et al. | RFID sensors for food safety centre by identifying the physical factors that affecting the food | |
| US11614423B2 (en) | Transformed response potentiometric titrations | |
| Mukhopadhyay | Recent advancements in smart sensors and sensing technology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] |