BR112020003190A2 - detecção de marcadores para poluição de particulado aerotransportado por colorimetria usável - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um indicador de poluente útil, métodos de fazer e usar o mesmo. O indicador inclui um substrato de película polimérica tendo um primeiro lado e um segundo lado, um adesivo disposto sobre o primeiro lado do substrato, e uma interface de usuário prontamente entendido disposto sobre o segundo lado do substrato, em que a interface de usuário compreende um indicador qualitativo da exposição acumulada para incidente de poluição por partículas no ar captado através da reação dos óxidos de metal de transição no mesmo.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DETECÇÃO DE MARCADORES PARA POLUIÇÃO DE
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido provisório US 62/546.860, depositado em 17 de agosto de 2017, cujo conteúdo é incorporado por referência neste documento na íntegra.
[002] [0001]Todas as patentes, pedidos de patente e publicações aqui citadas são aqui incorporadas por referência na sua totalidade, a fim de descrever mais completamente o estado da técnica, como é conhecido pelos versados na mesma, a partir da data da invenção aqui descrita.
[003] A presente invenção refere-se a indicadores colorimétricos usáveis da presença de poluição por particulado aerotransportado. Em particular, esta invenção refere-se a indicadores qualitativos de poluição de particulados aerotransportados sensíveis à dose e colorimétricos capazes de fornecer informações cumulativas sobre a dose ao usuário.
[004] Existe a necessidade de sensores simples e prontamente entendidos, de baixo custo e usáveis da poluição de particulados aerotransportados, que possam informar o usuário sobre sua exposição acumulada, sem o uso exigido de dispositivos eletrônicos adicionais. O objetivo de tais dispositivos é educar a conscientização da exposição a partículas atmosféricas com o objetivo de mitigar tanto os efeitos dermatológicos quanto a exposição do sistema pulmonar. Houve tentativas de comercializar chaveiros ou dispositivos eletrônicos usando cinto que informam o usuário sobre sua exposição instantânea a partículas no ar PM2.5, que são capazes de integração com base no tempo para fornecer dados de exposição cumulativa. Veja, por exemplo, https://www.tzoa.com/products/ e http://www .dailycal.org/2014/11/24/uc-berkeley-undergrads- developing-wearable-air-pollution-monitor/.
[005] Esses dispositivos são baseados na dispersão da luz pelas partículas e são projetados para relatar via comunicação Bluetooth a um aplicativo de smartphone. Por ser um pouco trabalhosos, não se acredita que eles tenham alcançado um grande nível de sucesso.
[006] A presente invenção fornece um aplicativo colorimétrico simples de uso diário bidimensional, que possui as vantagens necessárias de conveniência, baixo custo potencial e o máximo em simplicidade.
[007] [0002]O dispositivo é um aplique para usar na pele sem eletrônicos, que incorpora trabalhos artísticos que são, em alguns casos, similares às de uma tatuagem temporária. Os gráficos apresentam uma interface fácil de entender para a interpretação do usuário dos dados do sensor. O trabalho artístico é aplicado a um filme de substrato, isolando-o da pele, que torna o formato do aplique ou adesivo. O dispositivo pode informar aos usuários sua exposição acumulada a particulados atmosféricos e pode servir como um marcador para outras formas de poluição atmosférica que podem ser correlacionadas com as partículas presentes. A orientação qualitativa sobre a exposição à poluição por particulados fornecida pelo dispositivo pode ser lida a olho nu, embora informações mais específicas possam ser fornecidas lendo as alterações de cor com o auxílio da câmera de um smartphone ou outro dispositivo por meio de um aplicativo complementar. A química da tinta se correlaciona com partículas aerotransportadas que são, em grande parte, compostas por inorgânicos provenientes da combustão ou de outros tipos de processos de alta temperatura. Esses inorgânicos normalmente contêm óxidos metálicos, que podem ser usados como marcadores para a presença de inorgânicos adicionais e produtos orgânicos transportados ou juntamente com a poluição de particulados aerotransportados (como hidrocarbonetos poliaromáticos).
[008] A química da tinta é aqui descrita, a qual tira proveito da reatividade dos óxidos de metais de transição multivalentes para criar a detecção colorimétrica usada nos indicadores aqui divulgados. Um dos principais desafios é que os particulados aerotransportados podem estar presentes em níveis muito baixos, ppm, se não ppb, e é difícil obter uma mudança de cor visível a olho nu na ausência de um mecanismo catalítico (ou de amplificação) envolvendo as substâncias presentes. De acordo com certos aspectos, os íons de metais de transição multivalentes derivados dos óxidos presentes participam de um ciclo catalítico homogêneo projetado para amplificar seu efeito. A química gera um ciclo iônico que alterna o óxido de metal através de diferentes estados de oxidação, enquanto gera um produto de reação do catalisador que produz um indicador visualmente detectável ou que é detectável usando outros métodos de monitoramento, por exemplo, irradiação ultravioleta, monitoramento eletroquímico e similares.
[009] [0003]Em um aspecto da invenção, um sinal colorimétrico é gerado pela decomposição catalítica aproximadamente linear de um per-composto com um alto potencial de oxidação a uma taxa proporcional à quantidade de material de óxido de metal de transição multivalente incidente solubilizado. A mudança de cor visível ao olho sem assistência é produzida por um ou mais corantes indicadores redox que mudam de cor à medida que o composto é decomposto. O ponto final da mudança de cor pode ser controlado pela quantidade de per- composto inicialmente presente.
[0010] O sensor de poluição atmosférica colorimétrica pode ser fornecido na forma de um filme para a pele, roupas ou outros locais escolhidos pelo usuário que, através da mudança de cor, indica a exposição cumulativa de alguém à poluição de particulados aerotransportados. O objetivo do dispositivo é fornecer uma base qualitativa para a tomada de decisões sobre o controle da exposição a particulados atmosféricos, cobrindo a pele exposta, limitando o esforço ou removendo-se completamente do ambiente externo afetado.
[0011] [0004]De acordo com um aspecto, o presente pedido é direcionado a um indicador de poluente usável que compreende um substrato de filme polimérico tendo um primeiro lado e um segundo lado, um adesivo disposto no primeiro lado do substrato e uma interface de usuário prontamente entendida disposta no segundo lado do substrato, em que a interface do usuário compreende um indicador qualitativo. O indicador qualitativo fornece uma indicação qualitativa da exposição acumulada à poluição de particulados aerotransportados incidentes, detectada pela reação dos óxidos de metais de transição. Em certas modalidades, o indicador de poluente usável é usável para a pele.
[0012] [0005]Em alguns aspectos, o substrato de filme polimérico pode ser um polímero como polidimetilsiloxano, poliuretano termoplástico, elastômero termoplástico, polietileno ou tereftalato de polietileno.
[0013] O indicador de poluente usável normalmente inclui um indicador redox, que produz uma mudança de cor na presença de um per-composto decomposto. Exemplos de per-compostos úteis incluem, entre outros, peróxido de carbamida (peróxido de hidrogênio complexado com ureia), perborato de sódio, persulfato de sódio, percarbonato de sódio e combinações dos mesmos. Exemplos de indicadores redox úteis incluem, entre outros, índigo carmin, 2,2'- bipiridina, ferroína, difenilamina, viologen, azul de metileno, safranina e combinações dos mesmos.
[0014] [0006]O indicador qualitativo do indicador de poluente usável descrito aqui também pode incluir um agente de complexação para facilitar a dissolução de óxidos de metais de transição incidentes e/ou um agente redutor, que é cineticamente estável na presença do per- composto e é capaz de reduzir rapidamente o estado superior do óxido do metal de transição para um estado inferior. Exemplos de agentes redutores úteis incluem, entre outros, ácido ascórbico, frutose, glicose, lactose, galactose, sulfito de sódio e combinações dos mesmos.
[0015] [0007]De acordo com certos aspectos, o indicador qualitativo inclui uma base de tinta ou gel. Exemplos dos quais incluem, entre outros, carboximetilcelulose, carboxietilcelulose, hidroxietilcelulose, metilcelulose, hidroxipropilmetilcelulose, goma arábica, dextrina, dispersões de látex à base de água, dispersão de poliuretano à base de água e combinações das mesmas. Em certas modalidades, a base de tinta ou gel pode ser reticulada.
[0016] [0008]De acordo com certos aspectos, o indicador de poluente usável pode incluir uma subimpressão no indicador qualitativo.
[0017] [0009]De acordo com certos aspectos, o indicador qualitativo também inclui marcadores de calibração de tonalidade fixa e/ou cores de referência de tonalidade fixa para permitir uma interpretação mais refinada da mudança de cor e sinal fornecido aos usuários.
[0018] De acordo com certos aspectos, o indicador de poluente usável inclui um material de superestrato disposto sobre a interface do usuário imprensando assim a interface do usuário entre o substrato e o superestrato. O material de superstrato pode ser um filme polimérico poroso, malha tecida ou tapete não tecido. Exemplos de materiais superestratos úteis incluem, entre outros, polietileno, náilon, poliéster, algodão e combinações dos mesmos. Em alguns casos, o material de superestrato pode estar na forma tecida ou não tecida.
[0019] [0010]De acordo com certos aspectos, o indicador qualitativo inclui segmentos discretos de trabalhos artísticos de diferentes formulações ou trabalhos artísticos que empregam formulações de gradiente.
[0020] [0011]De acordo com certos aspectos, o indicador qualitativo inclui um gradiente de per-composto.
[0021] [0012]De acordo com certos aspectos, o indicador qualitativo fornece uma saída colorimétrica bidimensional que pode ser lida por um ser humano ou por um algoritmo de visão computacional.
[0022] [0013]De acordo com certos aspectos, nenhuma cor de referência é fornecida no indicador de poluente usável. Em alguns casos, apenas uma cor de referência no total é fornecida no indicador de poluente usável.
[0023] [0014]De acordo com outra modalidade, é divulgado um sensor contendo uma composição de detecção de analito. De acordo com certos aspectos, a composição de detecção do analito inclui um composto redutor de óxido de metal, um per-composto e um corante indicador redox, em que a composição de detecção do analito é disposta em projeto arbitrário sobre um substrato de filme polimérico, que é impermeável à composição de detecção do analito e em que o sensor fornece uma transição visual de um primeiro estado visual para um segundo estado visual na exposição ao analito. De acordo com certos aspectos, a composição de detecção do analito também inclui um agente de complexação de íons metálicos. Em certos casos, o analito é um óxido de metal. Em casos mais particulares, o óxido de metal é alternado entre estados de oxidação para gerar um produto de reação catalisadora que produz um indicador visual.
[0024] [0015]De acordo com ainda outra modalidade, um sistema de sensor compreendendo o sensor aqui divulgado e um aplicativo de visão por computador é descrito. O aplicativo de visão pode ler uma transformação de uma leitura colorimétrica absoluta em uma mudança relativa na cor ao longo de uma geometria sob diferentes condições de iluminação. Em outros casos, o aplicativo de visão lê uma transformação de uma leitura colorimétrica absoluta em uma mudança relativa na cor ao longo de uma geometria com sombreamento não uniforme.
[0025] [0016]De acordo com ainda outra modalidade, é fornecido um método para monitorar a exposição a poluentes. O método em um aspecto inclui a aplicação do indicador de poluente usável divulgado aqui na pele ou na roupa do usuário.
[0026] [0017]De acordo com ainda outra modalidade, é divulgado um método para produzir um indicador de poluente usável. Em um aspecto, o método inclui a aplicação de um adesivo em um primeiro lado de um substrato, aplicando uma composição de detecção de analito no segundo lado do substrato, em que a composição de detecção de analito é disposta em projeto arbitrário sobre o substrato de filme, que é impermeável à composição de detecção do analito e em que a composição de detecção do analito fornece uma transição visual de um primeiro estado visual para um segundo estado visual na exposição ao analito. Em um aspecto, a composição de detecção do analito inclui um composto redutor de óxido de metal, um per-composto e um corante indicador redox.
[0027] AFig.1éum projeto representativo de um sensor de poluente usável de acordo com um aspecto da presente invenção;
[0028] [0018]A Fig. 2 mostra uma vista explodida de um sensor de poluente usável de acordo com um aspecto que mostra a construção do sensor;
[0029] [0019]A Fig. 3 fornece um projeto representativo de um sensor de poluente usável de acordo com outro aspecto da presente invenção;
[0030] [0020]A Fig. 4 fornece um projeto representativo de um sensor usável de acordo com ainda outro aspecto da presente invenção;
[0031] [0021]A Fig. 5 ilustra um projeto representativo de um sensor usável, incluindo cores de referência de tonalidade fixa, de acordo com ainda outro aspecto da presente invenção;
[0032] AFig.6ilustra um exemplo de um envelope de embalagem e instruções de acordo com um aspecto do presente pedido; e
[0033] [0022]A Fig. 7 fornece instruções de amostra para aplicar o dispositivo de acordo com um aspecto do presente pedido.
1. A química usada na invenção
[0034] O sensor é descrito com referência à Figura 1, que é apresentada apenas para fins ilustrativos e não pretende ser limitativa. 1a. Explicação geral da Figura 1
[0035] A aplicação mostrada na Figura 1 destina-se a transmitir uma exposição crescente à medida que sua multiplicidade de segmentos é ativada sequencialmente. Entende-se que a interface do usuário apresentada pelo trabalho artístico é arbitrária e que existem muitos projetos possíveis para transmitir ao usuário informações qualitativas sobre sua exposição à poluição de particulados aerotransportados, incluindo a opção de trabalho artístico com apenas um único segmento sensível à poluição. Preferivelmente, porém, o dispositivo é configurado como uma escada de segmentos. A aplicação da Figura 1 exibe essa escada como Segmentos 1, 3 e 5, que mudam de cor em ordem crescente de óxido de metal de transição incidente. Esses segmentos podem ser calibrados com padrões conhecidos de exposição à poluição, por exemplo, a níveis definidos pelo Índice de poluição do ar (API), Índice de padrões de poluentes (PSI) ou Índice de qualidade do ar (AQ), entre outros. Veja, por exemplo, https://airnow.gov/index.cfm?action=airnow.international. Os segmentos 2 e 4 incluem cores de referência de tonalidade fixa. Por exemplo, se o segmento de detecção 3 atingir a mesma cor que a cor de referência 4, o usuário saberá que foi exposto a partículas de poluição em uma quantidade consistente com a calibração do segmento. A ativação sequencial desses segmentos permite que o usuário esteja ciente da quantidade de poluição atmosférica a que foi exposto e fornece a capacidade de alterar sua exposição com base nos perigos presumidos dos respectivos níveis. 1b. Química sensível a óxidos de metais de transição
[0036] O(s) composto(s) de detecção colorimétrico(s) pode(m) ser aplicado(s) aos materiais do substrato na forma de tintas ou géis à base de água. A química usada aqui pode ser formulada para impressão por métodos de tela e flexografia e, no caso da impressão em gradiente, discutida a seguir, por métodos de estêncil ou jato de tinta. De acordo com certas modalidades, a química pode ser impressa por instalações de impressão comercial, que se tornaram fortemente reguladas nas emissões de carbono orgânico volátil (VOC). Em modalidades particulares, os constituintes químicos podem estar em uma formulação à base de água usando componentes geralmente aceitos como seguros.
[0037] Com base no fato de os óxidos de metais de transição serem um constituinte bem conhecido da poluição de particulados aerotransportados, provavelmente formados em processos de alta temperatura (a combustão de carvão, por exemplo), a química começa com a transformação da especiação dos metais de transição presentes de óxido em iônico. Entre os metais conhecidos por estarem em material particulado aerotransportada estão os metais multivalentes ferro (Fe), manganês (Mn), cromo (Cr), molibdênio (Mo), vanádio, (V), cobre (Cu) e níquel (Ni). Presume-se que seus óxidos estejam no estado de valência mais alta do metal. Esses óxidos podem servir como proxy para outros inorgânicos na fuligem e nas cinzas, como sílica, silicatos,
aluminatos, aluminossilicatos, carbono não queimado e materiais carbonáceos e similares, que são menos acessíveis a esquemas químicos colorimétricos. Eles também podem servir como proxy para outros contaminantes da fuligem e das cinzas, como: chumbo (Pb), cádmio (Cd) e poliaromáticos absorvidos. Muitos dos óxidos de metal anteriores estão geralmente presentes na poluição do ar, principalmente na China. Um aspecto do presente pedido é fornecer dispositivos e métodos “para avaliar qualitativamente esses compostos. Caracterizações de particulados representativos da poluição do ar são descritas em várias referências, como Heller-Zeisler et al., Biol. Trace Elem. Res. 1999, 71, 1, 195-202 e Sun, G et al., Atmospheric and Climate Sciences, 2013, 3, 100-110. Amostras desses materiais particulados estão disponíveis no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos EUA (Washington, DC). Veja https://www- s.nist.gov/srmors/.
1c. Dissolução e complexação
[0038] Em uma ou mais modalidades, o sensor de particulado inclui agentes redutores para reduzir óxidos de metal aerotransportadas para íons de metal. Embora os óxidos mencionados anteriormente possam ser dissolvidos em ácido forte, geralmente é preferível a química benigna compatível com os produtos a serem manipulados (e manipulados incorretamente) pelos consumidores. Como tal, é aproveitada a reação bem conhecida entre o ácido ascórbico e os óxidos do estado de valência mais alto de muitos metais de transição. O ácido ascórbico atua como redutor do estado de valência mais alta dos íons de metais de transição multivalentes e mostra pouco no caminho das barreiras cinéticas. Os chamados "açúcares redutores", frutose, glicose, lactose e galactose, também são capazes de desempenhar o papel do ácido ascórbico se presentes nas formulações de tinta ou gel em excesso bruto em comparação com os analitos de óxido de metal de transição multivalentes.
[0039] Em uma ou mais modalidades, o sensor de particulado inclui um agente de complexação. Podem estar presentes espécies simultaneamente para complexar e melhor solubilizar os íons de metal resultantes e modificar sua reatividade em relação às reações subsequentes. Os agentes de complexação adequados incluem agentes quelantes de metais, tais como ácidos orgânicos polivalentes e aminas, como etileno diamina, ácido cítrico e ácido oxálico. O ácido oxálico produz complexos de oxalato dos íons de metal presentes após a dissolução dos óxidos de metal. Ao ajustar as concentrações desses componentes, bem como dos agentes redutores, a sensibilidade do dispositivo pode ser alterada porque os óxidos metálicos podem ser produzidos com uma taxa mais alta de solubilização na composição de detecção.
[0040] [0023]Foi descoberto que o ácido oxálico é vantajoso nas formulações inventadas por várias razões: 1) o ácido oxálico reduz o PH, o que é favorável à dissolução do óxido de metal de transição, 2) o ácido oxálico quela muitos íons de metais de transição, tornando o ciclo catalítico homogêneo (a ser discutido a seguir) muito mais lentamente, de modo que a taxa aparente de alteração colorimétrica se torne mais dependente da quantidade acumulada de óxido metálico incidente e 3) a mudança de pH associada à adição de ácido oxálico às formulações evita a oxidação do ácido ascórbico pelo per-composto (prevendo assim o desaparecimento gradual do per-composto apenas devido ao óxido de metal incidente). A última razão foi inesperada e fortuita.
[0041] O ácido ascórbico e o ácido oxálico são cineticamente estáveis na presença de per-compostos selecionados, os quais estão envolvidos na etapa subsequente da química colorimétrica aqui divulgada. Dentre os possíveis redutores cineticamente estáveis usados para acelerar o ciclo catalítico do íon de metal, o ácido ascórbico é particularmente útil de acordo com certas formulações representativas, seguido de "açúcares redutores", como frutose, glicose, lactose e galactose. 1d. Catálise homogênea da decomposição de per-composto
[0042] [0024]No estado dissolvido e complexo, os íons de metal de transição estão disponíveis para participar da catálise homogênea de lançadeira. Pode ser formulada uma tinta ou gel que contenha uma quantidade arbitrária de um per-composto (o termo significa um composto contendo uma ligação simples oxigênio - oxigênio) que, se não for perturbada, mantém um indicador redox insensível ao pH selecionado criteriosamente em sua parte superior (oxidada) e estado intensamente colorido. No entanto, na presença de íons dissolvidos de certos óxidos de metais de transição multivalentes capazes de entrar em lançadeira cíclica entre os estados de oxidação superior e inferior, um per-composto criteriosamente selecionado pode ser decomposto progressivamente, a ponto de não poder mais conter o indicador redox insensível ao pH em seu estado superior (oxidado) intensamente colorido. Esse esquema permite que uma quantidade muito pequena de poluente particulado de óxido de metal de transição transportado pelo ar produza uma alteração colorimétrica visível a olho nu.
[0043] [0025] Usando o ciclo férrico/ferroso como exemplo e, por simplicidade, peróxido de hidrogênio como composto, a catálise homogênea desejada pode ser expressa como: Iniciação de cadeia Fe” +H,O, = [Fe"o0O0H]* +H' = Fe?” +HOO-+H', Propagação de cadeia: = Fe?* + H,O, > Fe” +2 0H, Fe” +H,0, + OH: > Fe” + HOO- +H,O > Fe” +H' +O, +H,O.
[0044] Os metais multivalentes que potencialmente podem se envolver nessa química são: Fe, Mn, Cr, Mo, V, Cu e Ni. Os estados mais baixos de oxidação de cada um provavelmente reagiram ao seu estado superior de oxidação por per-compostos, independentemente de sua complexação (é claro, os fatores cinéticos poderiam atenuar isso em vários casos).
[0045] [0026]Deve-se notar que os redutores, como o ácido ascórbico e os "açúcares redutores", são capazes de acelerar o transporte desejado, reduzindo o íon de metal em seu estado de oxidação superior ao estado de oxidação mais baixo. O estado de oxidação baixo reativo é então imediatamente disponível para se engajar (novamente) na decomposição do per-composto. A presença de ácido ascórbico ou outro redutor nas formulações de tinta provavelmente poderá reduzir o estado de oxidação mais alto da maioria dos metais anteriores, independentemente da complexação. A quantidade de redutor usado pode ser diferente em diferentes regiões do trabalho artístico ou aplicada como um gradiente, de modo que mudanças progressivas ocorram ao longo do tempo na presença de óxidos de metais multivalentes presentes na poluição atmosférica particulada aerotransportada.
[0046] De acordo com modalidades particularmente úteis, o perborato é usado como o composto com base em sua estabilidade relativa à vida útil e cinética rápida na sequência de reação desta invenção. Feliz e inesperadamente, na ausência da catálise homogênea pretendida, o ácido ascórbico e o ácido oxálico são cineticamente estáveis na presença de perborato, uma característica essencial que torna a química colorimétrica inventada prática para uso em tintas e géis, sendo essas tintas e géis práticas para imprimir o trabalho artístico dos apliques colorimétricos divulgados neste documento.
[0047] [0027]Os per-compostos mais prontamente disponíveis e seguros incluem, entre outros, peróxido de hidrogênio, peróxido de carbamida (peróxido de hidrogênio complexado com ureia), perborato de sódio, persulfato de sódio e percarbonato de sódio. O perborato de sódio é particularmente útil de acordo com certas modalidades da formulação do sensor. Os per-compostos dos íons de metal alternativos também podem ser úteis. A quantidade de per-composto usado ou, como será descrito a seguir, a variação da concentração de outros constituintes que controlam a cinética da reação, pode ser diferente em diferentes regiões do trabalho artístico, de modo que mudanças progressivas ocorram ao longo do tempo com a incidência contínua dos óxidos de metal multivalentes presentes na poluição atmosférica particulada aerotransportada.
le. Corantes indicadores e aprimoramento da cor
[0048] Os corantes indicadores são utilizados para fornecer uma alteração colorimétrica correspondente à quantidade relativa presente de per-composto. Esses corantes mudam de cor com base no potencial redox de seu ambiente. De acordo com um, o carmim índigo pode ser usado como um único corante redox. O carmim índigo progride de um azul brilhante em seu estado oxidado para um amarelo pálido quase claro à medida que o composto é decomposto pelo ciclo catalítico homogêneo da composição de detecção aqui divulgada. A mudança de cor ocorre no potencial redox de cerca de +0,4 V. Exemplos de outros corantes redox que podem ser usados incluem, entre outros, 2,2'- bipiridina, ferroína, difenilamina, viologen, azul de metileno e safranina. Combinações de corantes também podem ser usadas. A seleção do corante redox depende do potencial redox na presença da quantidade alvo de per-composto e do potencial redox quando o per-composto é esgotado pelo ciclo catalítico.
[0049] Como observado anteriormente, o carmim índigo, que muda de um azul brilhante em seu estado oxidado para um estado amarelo fraco quase incolor quando a quantidade arbitrária de perborato presente é totalmente decomposta, é um corante particularmente útil. Supondo que haja ácido oxálico suficiente para complexar todos os metais de transição multivalentes incidentes solubilizados, o período de tempo em que o dispositivo funciona pode ser definido pela quantidade de composto presente (o reservatório de composto altamente oxidante, mantendo o indicador redox em seu estado potencial de oxidação superior). De acordo com uma modalidade, o dispositivo pode proporcionar uma mudança de cor após exposição a níveis elevados de poluição, como em certos dias nas ruas de Pequim, ao longo de várias horas. A quantidade de perborato presente sendo inteiramente arbitrária, tintas ou géis podem ser formulados com diferentes níveis, de modo que a arte final possa ser projetada em que segmentos mudem de cor em momentos diferentes em resposta a quantidades crescentes de óxido de metal incidente. De fato, os gradientes das concentrações de perborato também podem ser impressos (no entanto, são necessárias várias etapas de impressão, como é descrito mais detalhadamente a seguir), o que produzirá uma frente móvel de mudança de cor ao longo do tempo e exposição ao óxido de metal de transição multivalente.
[0050] De muitos agentes de complexação possíveis com os quais promover a dissolução de íons de metal em meio aquoso, o ácido oxálico é particularmente útil. Outros agentes quelantes de metal também podem ser usados. Entre os ácidos orgânicos que são agentes eficazes de complexação, o ácido oxálico e o ácido cítrico são particularmente úteis. Estes compostos formam complexos estáveis com íons de metais de transição. Entre as diaminas eficazes, o ácido etilenodiamina tetra-acético (EDTA) é um agente de complexação particularmente útil e eficaz para aumentar a solubilidade aquosa de íons de metais de transição.
[0051] A escolha de corantes indicadores na presença de impressões secundárias, que estão sob camadas de cor de tonalidade fixa impressas embaixo da arte principal, permite cores mais brilhantes esteticamente atraentes ou alterações de cores com maior contraste. De acordo com uma modalidade, as impressões secundárias de tonalidade fixa de um leve azul podem ser usadas de modo que, quando o perborato estiver totalmente decomposto, o aplique possa assumir um cinza neutro, que geralmente é considerado mais agradável do que o fraco espaço de cor amarela, que geralmente transmite aos bens a conotação de baixa qualidade. 1f. Meios de base para a química
[0052] [0028] Outros componentes de tinta ou gel podem ser incluídos no aplicativo de monitoramento de poluição. Entre eles estão a base e o veículo para a tinta, agentes antissecagem e estabilizantes, se houver.
[0053] [0029]Os meios de base podem ser um material solúvel em água que permite que a tinta criada seja aplicada, por exemplo, impressa, filtrada, pulverizada etc. usando operações de impressão restritas a VOC. De candidatos plausíveis, a escolha do meio base para certas modalidades são materiais celulósicos à base de água, como carboximetil celulose (CMC), hidroxiletil celulose (HEC) e combinações dos mesmos. Para dispositivos aprimorados, um certo grau de reticulação será vantajoso para melhorar a resistência à água dos apliques. Para este fim, as adições de ácido cítrico promovem a reticulação das cadeias de celulose no ponto de seus substituintes hidroxila. Ver, por exemplo, Demitri, C., et al. J. Appl. Polym. Sci. 2008, 2453-2460. Da mesma forma, resinas de resistência à umidade de poliamina (como as séries de resinas KymeneT""Y da Solenis Corporation (Wilmington, DE)) também podem ser usadas para esses fins.
[0054] [0030]Para obter melhor resistência à água, veículos de tinta alternativos também são úteis, como dispersões de látex à base de água e de poliuretano à base de água.
[0055] [0031]No caso de serem desejadas construções de filme maiores, por exemplo, para ter uma espessura maior sobre a qual desenvolver cores visíveis, géis, potencialmente reticulados como descrito anteriormente, podem ser aplicados e trabalhados em materiais poliméricos ou naturais sintéticos tecidos e não tecidos, tais como, respectivamente e, por exemplo, polipropileno tecido ou tapete não tecido ou tecido de algodão de vários tecidos ou feltros não tecidos. Esses materiais, que podem ser pensados como âncoras tridimensionais para os géis, seriam aderidos a substratos não porosos, assim como no caso de a química colorimétrica ser aplicada como tintas.
[0056] Um agente antissecagem pode ser útil para manter a química úmida durante o período de uso pretendido, normalmente diariamente, mas pode ser usada por períodos mais longos ou mais curtos. O agente antissecagem também pode permitir que os agentes solubilizantes e complexantes introduzam melhor os íons de metal dos óxidos de metal impactantes no dispositivo. Essa medida também pode aumentar a sensibilidade. Dos candidatos plausíveis, o glicerol é um agente antissecagem particularmente útil. Outros agentes antissecagem adequados incluem etileno glicol e propileno glicol.
[0057] [0032]Se necessário, estabilizantes, tais como estabilizantes de luz de amina impedida (HALS) podem ser adicionados para tratar da proteção dos corantes indicadores ou de outros constituintes de qualquer efeito adverso da radiação ultravioleta solar.
2. Construção geral do dispositivo
[0058] [0033]EM uma modalidade, o dispositivo pode ser um empilhamento impresso, como mostrado na Figura 2. 2a. Explicação geral da Figura 2
[0059] Aplicado como tinta nesta modalidade, o aplique é composto de quatro camadas. De baixo para cima, há um adesivo 6 anexado a um substrato imprimível 7. A camada adesiva pode ser protegida antes da aplicação em uso por um filme transportador destacável (não mostrado). Para dispositivos destinados a serem usados na pele, este adesivo é classificado clinicamente. Os polímeros de substrato podem ser à base de silicone, plástico ou elastômero. Um poliuretano termoplástico (TPU) que possui um baixo módulo e, portanto, se adapta muito bem à pele proporcionando conforto e facilidade de uso mesmo por vários dias é um substrato particularmente útil. As tintas 8, 9 e 10 são impressas na parte superior do substrato antes de serem revestidas com a camada final - uma matriz permeável de superestratos 11 que serve, na medida do possível, para proteger o trabalho artístico de danos causados por abrasão. Cada tinta é formulada para fornecer sensibilidade a diferentes quantidades de óxido de metal de transição incidente. O trabalho artístico pode ser aplicado em qualquer projeto arbitrário e, de maneira similar à mostrada na Figura 1, a mostrada na Figura 2 não deve ser limitativa.
2b. Substrato de filme 7
[0060] [0034]Em certas modalidades, o polidimetilsiloxano (PDMS) e o poliuretano termoplástico (TPU) são particularmente úteis como filme de substrato 7, com base em sua extrema flexibilidade e, no caso de PDMS, sua permeabilidade ao oxigênio e ao vapor de água, o que é benéfico para alcançar uma sensação confortável quando aplicado à pele por longos períodos de tempo. A espessura preferida está na faixa de cerca de 1 a 6 milésimos de polegada, mais particularmente de cerca de 3 a 5 milésimos de polegada.
[0061] Os polímeros comerciais disponíveis em filmes também podem ser usados como substratos de acordo com certos aspectos. Exemplos de polímeros úteis incluem, entre outros, polidimetilsiloxano (PDMS) disponível na Bluestar Silicones (East Brunswick, NJ), Gel-Pak (Hayward, CA), Wacker (Adrian, MI) ou Dow Corning (Midland, MI) e poliuretano termoplástico (TPU), disponível na American Polyfilm (Branford, CT) ou Huntsman (Freeport, TX), ou elastômero termoplástico (TPE) disponível na Gel-Pak ou PolyOne (Avon Lake, OH), pode ser usado. O uso de tais materiais de barreira serve para isolar a pele de um usuário final das várias tintas utilizadas no trabalho artístico.
[0062] [0035]Através de cada uma das etapas do seu processamento, a película de substrato 7 deve ser aderida com um adesivo 6 a uma película transportadora descartável, como o tereftalato de polietileno (PET) ou policarbonato (PC). Esse filme transportador é desejado para a proteção do filme de substrato e do dispositivo resultante e para facilitar as transferências na impressão no filme de substrato, seja em formato de folha ou em operações de impressão baseadas na Web (rolo a rolo). 2c. Adesivos no lado anverso do substrato 6
[0063] Um adesivo 6 é aplicado ao lado anverso do filme de substrato e é usado para aderir o aplique opcionalmente à pele (nesse caso, é usado um adesivo com classificação médica), roupas ou artigos transportados pelo usuário final. Um adesivo seguro e eficaz pode ser selecionado a partir de químicas comerciais à base de acrílico ou comerciais à base de silicone. Exemplos de adesivos úteis estão disponíveis na Adhesives Research, Inc. (Glen Rock, PA) ou Lohmann Technologies (Hebron, KY), respectivamente. 2d. Impressão do substrato com a química 8-10
[0064] Antes da impressão, um pré-tratamento com plasma de ar ou corona pode opcionalmente ser usado para melhorar a umedecimento e a adesão das tintas ao polímero do substrato.
[0065] A química colorimétrica aqui divulgada pode estar na forma de uma tinta ou gel, compreendendo principalmente a base da tinta, agente redutor, agente de complexação, corante redox e por composto. Opcionalmente, estabilizantes, como antioxidantes, podem ser adicionados para aumentar o prazo de validade da tinta ou gel. Como um exemplo, uma combinação possível de química é usar 4 a 6% em peso de base aquosa de tinta de carboximetil celulose (CMC) (CMC em pó, disponível na CK Products, Fort Wayne, IN) juntamente com 2 a 10% em peso de ácido ascórbico, 0,5 a 5% em peso de ácido oxálico, 0,005 a 0,1% em peso de carmim índigo e 0,5 a 2% em peso de perborato (todos provenientes da Sigma Aldrich Corporation, Milwaukee, WI). À tinta é impressa em uma quantidade (determinada pela concentração e espessura) que é ativada progressivamente de um azul intenso a um amarelo claro/cinza após a exposição a particulados de óxido de metal de transição multivalente. Opcionalmente, as mudanças de cor em etapas podem ser obtidas pela adição de vários corantes redox, a fim de fornecer várias alterações de cor antes do consumo, todas disponíveis por composto. Essa abordagem seria útil como um meio de indicar o acúmulo de exposição a óxidos de metais de transição multivalentes. A adição de um corante redox cujo potencial de transição esteja abaixo do corante carmim índigo criaria uma alteração de cor múltipla, como roxo para vermelho e cinza.
[0066] Após a impressão de qualquer dada camada, prevê-se uma etapa de secagem ou aderência em ar ambiente ou aprimorada termicamente ou por infravermelho antes da impressão subsequente ou da laminação do superestrato permeável e possível umedecimento com um dos aditivos antissecagem discutidos anteriormente. 2e. A opção de impressões secundárias
[0067] [0036]As impressões secundárias entre o substrato 7 e as tintas 8, 9 e 10 podem ser usadas para aprimorar o contraste entre as características do trabalho artístico ou o brilho das cores das tintas ativas. Essas impressões secundárias podem ser brancas para aumentar o brilho da cor ou coloridas para aprimorar o contraste das cores inicial e ativada. Essas impressões secundárias também podem ser impressas em gradiente para aumentar o brilho da cor ou aprimorar o contraste. A eficácia dessas impressões secundárias é determinada pela concentração de seus pigmentos ou corantes e pelas espessuras aplicadas. As impressões secundárias também podem ser usadas para fornecer uma cor azul clara que, quando o corante redox está em seu estado reduzido, pode equilibrar sua cor amarelo pálido para produzir uma cor de estado cinza claro mais esteticamente agradável. 2f. Materiais de superestratos, 11
[0068] Um material de superstrato 11 pode ser usado para proteger o trabalho artístico contra abrasão e pode ser aplicado ao trabalho artístico por ligação por pressão ou por sua fixação ao substrato antes da aplicação das tintas ou géis. O material de superestrato pode ser um filme altamente poroso, ou uma malha tecida, ou um tapete não tecido tipicamente na faixa de espessura de cerca de 2 a 3 milésimos de polegada. O material de superestrato é criteriosamente escolhido entre materiais de tecidos naturais ou feltros ou polímeros na forma de materiais porosos, malha tecida ou tapetes de não-tecidos. Eles podem funcionar tanto para conter a tinta colorimétrica quanto para protegê-la da abrasão. Uma grande variedade de materiais funcionará para esse fim e pode ser selecionada entre olefinas, náilons, poliésteres, celulósicos e similares.
3. Opções de projeto
[0069] Para transmitir informações adicionais sobre a exposição à poluição atmosférica, outras opções de projeto são discutidas a seguir. 3a. A opção de impressões em gradiente
[0070] [0037]Uma opção é projetar o trabalho artístico usando um gradiente de química para estabelecer um crescimento progressivo da coloração (por exemplo, ao longo de uma tira linear ou circular do trabalho artístico) proporcionalmente à quantidade de óxido de metal incidente. Assim, é criada uma zona móvel de mudança de cor que, por exemplo, avança linearmente ao longo do trabalho artístico à medida que o acúmulo de óxido de metal aumenta. Um exemplo não limitativo é mostrado para fins de ilustração na Figura 3.
[0071] Assumindo que ácido ascórbico e agente de complexação são suficientes, o ácido oxálico está presente para solubilizar o óxido de metal, para criar o efeito de gradiente descrito anteriormente, o per- composto pode ser impresso em um gradiente de concentração sobre uma impressão do equilíbriuvo da formulação. A superimpressão difundirá na impressão subjacente para criar a formulação de gradiente desejada. Técnicas de impressão a jato de tinta ou estêncil podem ser usadas para fins de deposição da química do gradiente. Os marcadores de limite calibrados para um índice de poluição servirão para transmitir ao usuário qual é o seu nível de exposição. 3b. A opção de várias alterações de cor
[0072] Outra opção é projetar o trabalho artístico com uma tinta ou tintas contendo vários indicadores redox, de modo a configurar uma alteração colorimétrica em escada, em que cada cor da escada representa maior exposição ao óxido de metal de transição incidente.
[0073] [0038]EM vez de ter várias impressões com uma concentração variável de agente de complexação, a abordagem de múltiplos indicadores terá um estado inicial capaz de obter uma leitura cumulativa passando por várias cores. Os agentes de complexação serão necessários para controlar a taxa da reação, limitando a disponibilidade de óxido de metal participando do ciclo redox catalítico, enquanto a quantidade de per- composto presente determinará o ponto final do potencial redox e, portanto, a cor final estado do dispositivo. Um exemplo não limitativo é mostrado na Figura 4. 3c. Uso opcional de cores de referência ou outras marcas de tonalidade fixa 12, 13 e 14
[0074] Opcionalmente, as cores de referência de tonalidade fixa impressas a partir de tintas convencionais podem ser incorporadas ao trabalho artístico, como mostrado na Figura 5, para serem construídas no trabalho artístico da Figura 1. Estes, por exemplo, poderiam ser a cor inicial ou a cor final da química que 12 assume. Essas cores de referência podem ser úteis na inspeção visual sem assistência ou para referência por um aplicativo de câmera para smartphone. A obra de arte também pode ou não incorporar marcações de tonalidade fixas 13 e 14 ao longo de impressões em gradiente, se houver, o que seria indicativo do limite que corresponde a um limite de exposição.
4. Exemplos
[0075] De acordo com um exemplo, a tinta foi preparada usando uma base de hidrogel reticulável para ter a vantagem de melhorar a resistência à água em uso. Géis à base de celulose foram usados como base de tinta. Especificamente, os hidrogéis curados a partir de 1,5% de CMC e 0,5% de HEC em uma solução aquosa de 10% de ácido cítrico são particularmente úteis para reticular esses géis. Ver, Demitri, C.,etal. Os seguintes constituintes ativos foram adicionados ao veículo de hidrogel, sendo as quantidades indicadas sua porcentagem em peso na mistura final resultante: 5% de ácido ascórbico, 1% de ácido oxálico, 0,02% de carmim índigo e 1% de perborato de sódio tetra-hidratado. À adição de 20% de glicerol a este gel serviu para modificar o gel, a fim de evitar a desidratação durante o período de uso pretendido, aumentar a estabilidade e prolongar a vida útil.
[0076] Para uma impressão melhorada, os ingredientes ativos da química podem ser adicionados a um espessante, por exemplo, carboximetil celulose ou hidroxietil celulose. Este tipo de tinta foi preparado dissolvendo-se nas concentrações de ácido ascórbico, ácido oxálico, carmim índigo e perborato de sódio tetra-hidratado, como indicado anteriormente em uma solução aquosa de glicerol a 20%. Depois de misturar o que precede para completar a formulação final, dissolveu-se hidroxietil celulose na quantidade de 4% na mistura para espessá-la até a consistência de uma tinta útil para serigrafia. Para eliminar os defeitos de bolhas e crateras, a solução foi desgaseificada em uma câmara de vácuo antes de ser impressa em tela em filme de poliuretano termoplástico tratado com plasma (TPU).
[0077] Meios adicionais de preparação do dispositivo podem envolver a adição da mistura de tinta sobre ou em um material absorvente, por exemplo: papéis celulósicos, fibra natural tecida ou panos poliméricos, fibra natural ou panos não tecidos poliméricos. Nesse caso, esses materiais seriam aderidos a um filme de substrato não poroso.
[0078] A eficácia das formulações de tinta anteriores foi determinada pela taxa de produção da alteração colorimétrica desejada quando exposta a particulados de óxido férrico grosso (PM10), fino (PM2.5) ou ultrafino (PMO.1) (originárias da Sigma Aldrich Corporation (Milwaukee, W!I)). A eficácia foi medida pelo tempo até a alteração colorimétrica total. O teste foi realizado por aerografia de quantidades idênticas de óxido férrico em impressões de formulações variadas dentro de uma câmara usando um aerógrafo Modelo 350 da Badger Air-Brush Co. (Franklin Park, IL). As estimativas das concentrações foram feitas com base no tempo de pulverização do aerógrafo (10 segundos a 1 mg/s) e no volume da câmara. A partir disso, foi calculada uma concentração de 90 ppm de óxido férrico. As formulações de tinta foram então preferivelmente classificadas com base no intervalo de tempo para a mudança de cor total de cada tinta, conforme observado por meio de gravação de vídeo de tempo transcorrido.
5. Conversão e embalagem
[0079] Os dispositivos acabados podem ser fornecidos ao usuário final em envelopes impermeáveis individuais para protegê-los de alterações antes do uso. Os objetivos da referida embalagem impermeável incluem manter uma umidade constante e excluir o oxigênio. Um exemplo não limitativo é mostrado para fins de ilustração na Figura 6. Em um modo, este envelope contém três seções 15 a 17. A Seção 15 fornece instruções escritas sobre como usar o dispositivo.
A Seção 16 fornece instruções visuais por meio de um gráfico de informações que detalha a funcionalidade. A seção 17 fornece instruções sobre como remover a tampa protetora e aplicar o dispositivo na pele.
[0080] Os dispositivos finalizados podem ser cortados, deixando uma margem apropriada ao redor do trabalho artístico. Em tal conversão, os cortes do ósculo podem ser feitos de modo que uma aba 18 seja deixada pela qual o usuário possa remover a película protetora superior, expondo assim o adesivo usado para aderir ao dispositivo 19 onde o usuário desejar.
[0081] [0039]As instruções para a aplicação do dispositivo estão incluídas na embalagem. Embora o dispositivo se assemelhe a um adesivo de algumas maneiras, o projeto, a embalagem e o aplicativo permitem uma experiência similar à da aplicação de uma tatuagem temporária moderna. Um exemplo não limitativo é mostrado para fins de ilustração na Figura 7. Na Figura 7, o usuário remove uma tampa protetora 20 do dispositivo. Em seguida, eles pegam o cartão no qual o dispositivo está montado, 21, e viram o cartão para aplicar o lado adesivo do dispositivo no local escolhido. Depois que a pressão é aplicada, a força da ligação do adesivo é tal que a remoção do cartão é possível deixando para trás o dispositivo no local de escolha do usuário. Ao contrário de tatuagens temporárias, não é necessário que a água ou a fixação do dispositivo por um período de tempo definido.
6. Leitura por visão computacional do dispositivo
[0082] “Conforme descrito aqui, as cores dos apliques podem ser lidas e interpretadas pelo usuário agindo sozinho ou com o auxílio de um aplicativo de câmera, que pode ser usado em conjunto com um smartphone. O olho humano está bem adaptado para detectar e interpretar mudanças relativas entre cores, no entanto, a visão computacional será necessária para determinar mudanças absolutas na cor, ao extrair informações adicionais ou mais precisas. A comparação com as alterações absolutas na cor é mais complexa, pois o ambiente afetará a cor que está sendo lida. O tipo de fonte de iluminação, sua intensidade e ângulo podem afetar a cor que está sendo lida. O aplicativo de visão computacional seria projetado para atribuir significado a uma cor por interpolação entre referências internas.
[0040] Como exemplo, na modalidade de trabalho a artístico do gradiente, as cores de referência podem ser impressas no apliques, por exemplo, uma no final do caminho sobre o qual o gradiente de cores é impresso. O aplicativo irá comparar a mudança de cor entre essas cores de referência e as cores contíguas para determinar se o aplique está começando a ativar ou se aproximando da saturação, traduzindo isso para o cuidado apropriado.
Claims (32)
1. Indicador de poluente útil, caracterizado pelo fato de que compreende um substrato de película polimérica tendo um primeiro lado e um segundo lado, um adesivo disposto sobre o primeiro lado do substrato, e uma interface de usuário prontamente entendido disposto sobre o segundo lado do substrato, em que a interface de usuário compreende um indicador qualitativo, o referido indicador qualitativo provê uma indicação qualitativa da exposição acumulada para incidente de poluição por partículas no ar captado através da reação dos óxidos de metal de transição.
2. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o indicador de poluente útil é útil para a pele.
3. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o substrato de película polimérica compreende um polímero selecionado do grupo que consiste em polidimetilsiloxano, poliuretano termoplástico, elastômero termoplástico, polietileno, e tereftalato de polietileno.
4. Indicador de poluentes útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo ainda compreende um indicador de redox, que produz uma mudança de cor na presença de um decomposto por-composto.
5. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o per-composto é selecionado do grupo que consiste em peróxido de carbamida (peróxido de hidrogénio complexados com ureia), perborato de sódio, persulfato de sódio, percarbonato de sódio e combinações dos mesmos.
6. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o indicador de redox é selecionado do grupo consistindo em índigo carmim, 2,2 '-bipiridina, ferroin,
difenilamina, viologenio, azul de metileno, safranina e combinações dos mesmos.
7. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo ainda compreende um agente de complexação para facilitar a dissolução de óxidos de metal de transição incidente.
8. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo ainda compreende um agente de redução, que é cineticamente estável na presença do por-composto e é capaz de reduzir rapidamente o estado superior do óxido de metal de transição para um estado mais baixo.
9. Indicador de poluentes útil de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o agente redutor é selecionado do grupo que consiste em ácido ascórbico, frutose, glicose, lactose, galactose, sulfito de sódio e combinações dos mesmos.
10. Indicador de poluentes útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo compreende uma tinta ou base de gel selecionado do grupo consistindo em carboximetil celulose, carboxietil celulose, hidroxietil celulose, metil celulose, hidroxipropil metil celulose, goma arábica, dextrina, água dispersões de látex, dispersão de poliuretano em água, e combinações dos mesmos.
11. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a tinta ou base de gel é reticulado.
12. Indicador de poluente útil de qualquer uma das Reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um underprint sob o indicador qualitativo.
13. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo ainda compreende tintura fixa de marcadores de calibração.
14. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo ainda compreende tintura fixa de referência de cores para permitir mais interpretação sintonizada da mudança de cor e o sinal fornecido aos usuários.
15. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um superestrato material disposto sobre a interface de usuário desse modo intercalando a interface de usuário entre o substrato e superestrato.
16. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o material de superestrato compreende uma película polimérica porosa, malha tecida ou esteira não tecida.
17. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o material de superestrato compreende polietileno, náilon, poliéster, algodão, e combinações dos mesmos.
18. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o material de superestrato é em forma tecida ou não tecida.
19. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo compreende segmentos distintos de ilustração de diferente formulação ou ilustração de que usa um gradiente entre formulações.
20. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo compreende um gradiente de per-composto.
21. Indicador de poluente útil de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que o indicador qualitativo proporciona duas saídas colorimétricas bidimensionais que podem ser lidas por um ser humano ou por um algoritmo de visão de computador.
22. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que nenhuma cor de referência é provida sobre o indicador de poluente útil.
23. Indicador de poluente útil de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que somente uma cor de referência no total é provida sobre o indicador de poluente útil.
24. Sensor, caracterizado pelo fato de que compreende: uma composição de detecção de analito compreendendo: um composto redutor de óxido de metal; um por-composto; e uma tintura indicadora redox, em que a composição de detecção de analito é disposta no projeto arbitrário sobre um substrato de filme polimérico, que é impermeável à composição de detecção de analito, e emendo que o sensor fornece um visual transição de um primeiro estado visual para um segundo estado visual em exposição ao analito.
25. Sensor, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um agente de complexação de íon de metal.
26. Sensor de acordo com a reivindicação 24 ou 25, caracterizado pelo fato de que o analito é um óxido de metal.
27. Sensor de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que os íons metálicos derivados de óxido de metal incidente são cíclicos entre estados de oxidação para gerar uma reação de catalisador cíclico que produz um indicador visual.
28. Sistema sensor, caracterizado pelo fato de que compreende o sensor como definido em qualquer uma das reivindicações 24 a 27 e uma aplicação de visão de computador.
29. Sistema sensor, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a referida aplicação de visão lê uma transformação de uma leitura colorimétrica absoluta para uma mudança relativa na cor ao longo de uma geometria sob diferentes condições de iluminação.
30. Sistema sensor, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a referida aplicação de visão uma transformação de uma leitura colorimétrica absoluta para uma mudança relativa na cor ao longo de uma geometria com sombreamento não uniforme.
31. Método de monitorar exposição de poluente, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar o poluente útil de indicador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23 para a pele do usuário ou vestuário.
32. Método de fazer um indicador de poluentes útil, caracterizado pelo fato de que compreende: a aplicação de um adesivo a um primeiro lado de um substrato; aplicando uma composição de detecção de analito para o segundo lado do substrato, em que a referida composição de detecção de analito compreende: um composto redutor de óxido de metal; por-composto; e uma tintura indicadora redox, em que a composição de detecção de analito é disposta no projeto arbitrário sobre o substrato de película, que é impermeável à composição de detecção de analito, e em que a composição de detecção de analito proporciona uma transição visual de um primeiro estado visual para um segundo estado visual em exposição ao analito.
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