BR112020015715A2 - Dispositivo para detectar larvas de insetos e insetos adultos em produtos armazenados por sensoreação de seus feromônios voláteis e semioquímicos - Google Patents
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Abstract
dispositivos portáteis de custo mínimo, alta precisão e usados para detectar a presença de larvas de insetos e insetos adultos em produtos armazenados, sensoreando marcadores de fase gasosa, tais como, feromônios voláteis, semioquímicos e cairomônios. os métodos, dispositivos e sistemas divulgados nesse documento utilizam uma matriz de sensores configurada para medir simultaneamente uma pluralidade de marcadores alvo e filtrar gases de referência enquanto permanece compacta, altamente precisa e fácil de operar.
Description
[001] Este pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisório US Nº de Série 62/625.000, depositado em 1 de fevereiro de 2018, intitulado A DEVICE FOR DETECTING
INSECT LARVAE AND ADULT INSECTS IN STORED PRODUCTS BY SENSING THEIR VOLATILE PHEROMONES AND SEMIOCHEMICALS, cuja divulgação completa é incorporada nesse documento por referência.
[002] A divulgação a seguir se refere geralmente às técnicas de detecção de insetos e infestações por insetos, técnicas de sensoreação de agentes químicos, técnicas de detecção de gás, técnicas de análise de compostos orgânicos voláteis, matrizes de microchips com sensoreação de gás, e métodos e dispositivos relacionados às mesmas. Ela encontra aplicação particular em associação com técnicas relacionadas à alta sensibilidade e à detecção de seletividade de insetos em alimentos armazenados e outros produtos ou materiais.
[003] Os insetos de produtos armazenados (“SPIsS”) são encontrados “frequentermente alimentando-se de produtos alimentícios acabados, dos ingredientes para alimentos ou nos equipamentos infestados onde os alimentos são preparados, processados, acondicionados ou armazenados. As perdas econômicas dessas pragas nos sistemas de processamento, transporte e armazenamento podem chegar a milhões de dólares por incidente de contaminação, recall de produtos, reclamações/litígios de consumidores e aplicações de controle de pragas (Arthur et. Al., 2009). Adicionalmente, certos SPIs têm implicações na saúde se consumidos acidentalmente, causando estresse gástrico em bebês e idosos (Okamura, 1967).
[004] A detecção atual de insetos depende da inspeção por lanterna e do uso de armadilhas com várias iscas e armadilhas de feromônios sintéticos para capturar SPI adulto. Os feromônios são compostos orgânicos voláteis (“"COV”) que são emitidos por machos e/ou fêmeas de cada espécie. Iscas e armadilhas de feromônios dependem da atividade dos insetos e isso pode ser significativamente afetado pela temperatura. A volatilidade dos feromônios, a quantidade/qualidade, bem como a atividade humana e a dinâmica dos insetos interagem com esses elementos, resultando em dados de armadilha bastante variáveis. A interpretação das capturas de armadilhas é baseada em uma pequena amostragem da população (2-10% ou menos). Isso dificulta a detecção e a remediação de infestações por pragas.
[005] A traça indiana da farinha (VIMM”) é o inseto de produto armazenado mais comum encontrado nos EUA (Mueller, 1998; Resener 1996). É o inseto encontrado com mais frequência do que qualquer outro em alimentos e grãos armazenados nos EUA. A IMM adulta pode ser encontrada em quase qualquer lugar nas regiões temperadas do mundo. Além disso, nos EUA e na Europa, é a única praga de inseto que causa mais danos. Há duas razões pelas quais esse inseto sobreviveu tão bem em nosso ambiente: 1) o grande número de ovos que a fêmea deposita em seu curto período de vida; e 2) sua capacidade de mudar ou se adaptar geneticamente para sobreviver aos pesticidas que o homem usa para proteger seus alimentos (resistência). A IMM foi considerada o inseto mais resistente conhecido pelo homem. Durante um período de cinquenta anos, a composição genética desse inseto foi alterada para resistir ao pesticida Malation comumente usado. Nos anos 70, a IMM começou a mostrar sinais de resistência a esse inseticida comumente usado. A IMM desenvolveu uma resistência de 60.000 vezes a esse pesticida.
[006] As IMM são encontradas frequentermente alimentando-se de produtos alimentícios acabados, ingredientes para alimentos, tais como, produtos armazenados de trigo, trigo moído/processado e outros produtos armazenados, tais como, produtos de cereais moídos, farinha, farelo, massas alimentícias, especiarias ou equipamento infestado onde os alimentos são preparados, processados, acondicionados ou armazenados. As larvas de IMM são o estágio destrutivo da vida do inseto, comendo vorazmente. As larvas são altamente móveis e podem buscar continuamente novas fontes de alimento. O valor da comida é danificado pela comida que consome, pelo pó residual que deposita e pela teia que as larvas deixam para trás enquanto se movem.
[007] Além disso, a IMM é frequentemente um precursor de outros insetos de produtos armazenados. Uma infestação por IMM não tratada pode ser um indicador de outras infestações por SPI ainda por vir (Mueller, 2016). Os cinco insetos de produtos armazenados mais encontrados (SPI incluem a traça indiana da farinha (Plodia interpunctella), besouro de armazém (Trogoderma variabile), besouros de farinha (Tribolium spp.), besouros de grãos (Oryzaephilus spp.) E o besouro do fumo (Lasioderma serricorne) (Mueller,
1998; Flagstrum e Subramanyam, 2006). As perdas econômicas dessas pragas no processamento, transporte e armazenamento podem chegar a milhões de dólares por incidente de contaminação, recall de produtos, reclamações/litígios de consumidores e aplicações de controle de pragas (Arthur, 2009). No entanto, não existe um método eficiente e de baixo custo para monitorá-los e detectá-los.
[008] Vários feromônios de SPI foram identificados, mas não estão disponíveis comercialmente devido ao curto prazo de validade e custo de produção (Phillips et al., 2000). Os compostos são únicos, mas podem atrair concorrentes interespecíficos, tais como, no grupo das traças de alimentos armazenadas e no complexo de Trogoderma. O único feromônio (Z7,E) -9,12-tetradecadienil acetato é o feromônio predominante para Plodia, mas atrairá três outras traças da espécie Ephestia. O composto de feromônio R,Z-l4-metil-8- hexadecenal é o principal componente para atrair o besouro de armazém (Trogoderma variabile), mas também atrairá três outras espécies comuns de Trogoderma, incluindo uma praga de quarentena (besouro do arroz, Trogoderma granarium). Várias espécies de besouros de farinha (espécies de Tribolium) são atraídas para um único composto 4,8-Dimetildecanal, duas espécies de besouros de grãos (espécies de Oryzaephilus) são atraídas para (2,2)-3,6-Dodecadien-ll1-olida, mas (48,68S,7S)- 4, 6-Dimetil-7-hidroxinona-3-ona, o feromônio para besouros de fumo (Lasioderma serricorne) é exclusivo da espécie.
[009] Além disso, no que se refere a possíveis semioquímicos alvo e/ou cairomônios, esses semioquímicos e cairomônios são COVs de alto peso molecular. Assim, suas pressões de vapor e concentrações no espaço superior livre sobre produtos armazenados infestados serão baixas e, portanto, muito mais difíceis de detectar.
[0010] Assim, seria desejável eliminar a variabilidade e a incerteza de detectar presença/ausência, abundância e localização de pragas usando métodos, dispositivos e sistemas que podem detectar e medir múltiplas concentrações de feromônios. Adicionalmente, seria desejável fornecer tais métodos, dispositivos e sistemas que possam detectar outras larvas de insetos de produtos armazenados, sensoreando seus semioquímicos/cairomônios de maneira análoga. É possível estabelecer concentrações limiares para determinar a ausência imediata ou a presença do SPI mais comum em um trailer, contêiner terrestre/marítimo, saco a granel, palete de ingredientes ensacados ou uma sala de armazenamento. Também seria desejável fornecer a capacidade de detectar um gradiente de concentrações de COV, o que poderia auxiliar na localização e na identificação de infestações por SPI dentro de estruturas, espaços vazios nas paredes, rachaduras e fendas ou equipamentos. Além disso, é desejável fornecer um dispositivo portátil, que remova grande parte da dependência da mobilidade e do ambiente de insetos como fatores que afetam a atividade do modelo de monitoramento de SPI.
[0011] As seguintes referências, cujas divulgações são incorporadas na sua totalidade por referência, são mencionadas:
[0012] Arthur F. H. Johnson J. A. Neven L. G. Flallman G. J. Follett P. A. (2009). Insect Pest Management in Postharvest Ecosystems in the United States of America. Outlooks on Pest Management, 20: 279-284.
[0013] Hagstrum D.W. e Subramanyam B. (2006). Fundamentals of Stored-Product Entomology. St. Paul: AACC Int.
[0014] Mueller, David K (1998). Stored Product Protection: A Period of Transition. Insects Limited, Indianápolis, Ind.
[0015] Okumura, G.T. (1967). A Report of Canthariasis and Allergy Caused by Trogoderma (Coleoptera: Dermestidae). California Vector Views, Vol. 14 Nº 3, págs. 19-22.
[0016] Phillips, T.W., Cogan, P.M. and Fadamiro, H.Y. (2000). Pheromones in B. Subramanyam e D. W. Flagstrum (Eds.). Alternatives to Pesticides in Stored-Product IPM, págs. 273-302 Kluwer Academic Publishers, Boston, MA.
[0017] Resener, A.M. (1997). National Survey of Stored Product Insects. Fumigants and Pheromones, Edição 46, páginas 3-4.
[0018] São divulgados em várias modalidades nesse documento métodos, dispositivos e sistemas de baixo custo e alta precisão para identificar infestações de insetos de um produto armazenado (por exemplo, alimentos) com base na detecção de um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo (“COvVs") dentro de um fluxo de fluido alvo (por exemplo, amostra de ar) amostrado de uma região próxima ao produto armazenado. Os métodos, sistemas e dispositivos divulgados tendo custo mínimo e alta precisão, permitem uma ampla aplicação em tempo real, não invasiva, da detecção de semioquímicos/cairomônios de larvas de insetos ou feromônios de insetos adultos em ambientes onde os produtos são armazenados.
[0019] De acordo com uma primeira modalidade da presente divulgação, é fornecido um método para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado através da detecção de um ou mais de COVs alvo dentro de um fluxo de fluido alvo, o método compreendendo as etapas de: fornecer um dispositivo que compreende uma matriz de sensores tendo uma pluralidade de sensores de COV; aquecer um ou mais da pluralidade de sensores de COV a pelo menos uma primeira temperatura operacional; contactar um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV contactado com o fluxo de fluido alvo; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo com base no conjunto de valores de mudança de condutância. Além disso, cada um dos sensores de COV da matriz de sensores fornecida inclui: um substrato tendo um primeiro e um segundo lados; um circuito aquecedor resistivo formado no primeiro lado do substrato; um circuito de sensoreação formado no segundo lado do substrato; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato. Em modalidades particulares, o método pode incluir a correção da resistência de referência dos sensores de COV a um valor anterior de referência após a amostragem de marcadores de COV em um fluxo de fluido, o que pode ser realizado ajustando a temperatura operacional de um ou mais de sensores de COV após cada amostragem do COV alvo.
[0020] De acordo com outra modalidade da presente divulgação, é fornecido um dispositivo para detectar um ou mais COVs alvo dentro de um fluxo de fluido alvo, o dispositivo compreendendo uma matriz de sensores tendo uma pluralidade de sensores de COV, em que cada sensor de COV inclui: um substrato; um circuito aquecedor resistivo formado em um primeiro lado do substrato; um circuito de sensoreação formado em um segundo lado do substrato; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato.
[0021] De acordo com ainda outra modalidade da presente divulgação, é fornecido um sistema para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado, o sistema compreendendo: uma câmara de teste que encerra uma matriz de sensores; uma unidade de transferência de ar configurada para recuperar um fluxo de fluido e fornecer o fluxo de fluido para a câmara de teste; e um controlador conectado operacionalmente à unidade de transferência de ar e à matriz de sensores. A matriz de sensores inclui uma pluralidade de sensores de COV, e o controlador está configurado para: operar a unidade de transferência de ar para recuperar o fluxo de fluido de uma área alvo e fornecer o fluxo de fluido para a câmara de teste; operar a matriz de sensores para medir uma condutância para um ou mais da pluralidade de sensores de COV; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais de COVs alvo dentro do fluxo de fluido com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
[0022] A divulgação em questão pode tomar forma em vários componentes e arranjos de componentes, e em várias etapas e arranjo de etapas. Os desenhos são apenas para fins de ilustração das modalidades preferidas e não devem ser interpretados como limitando a divulgação em questão.
[0023] A FIG. 1 é um fluxograma que ilustra um método para identificar uma infestação de insetos de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0024] As FIGs. 2A-2B são fluxogramas que ilustram um método adicional de identificação de uma infestação de insetos de acordo com uma modalidade adicional do pedido em questão.
[0025] A FIG. 3é um diagrama de blocos que ilustra um sistema configurado para executar os métodos divulgados nesse documento de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0026] As FIGs. 4A-4B são uma ilustração de um primeiro lado (FIG. 4A) e um segundo lado (FIG. 4B) de um sensor de COV individual, de acordo com certas modalidades do pedido em questão.
[0027] A FIG. 5 é uma ilustração de um sensor de COV individual suspenso em um suporte de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0028] A FIG. 6 é uma seção transversal representativa da vista lateral de uma matriz de sensores compreendendo uma pluralidade de sensores de COV de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0029] A FIG. 7 é um diagrama de blocos de um sistema de detecção de infestação de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0030] As FIGs. 8A-8D são gráficos que ilustram a sensibilidade de uma matriz de sensores de COV a vários compostos orgânicos voláteis alvo, de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0031] As FIGs. 9A-9C são gráficos que ilustram a resposta de um primeiro sensor de COV à presença de três insetos alvo de produtos armazenados (“SPIsS”) de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0032] As FIGs. 10A-10C são gráficos que ilustram a resposta de um segundo sensor de COV à presença de três insetos alvo de produtos armazenados (“SPIsS”) de acordo com outra modalidade do pedido em questão.
[0033] As FIGs. 11A-11C são gráficos que ilustram a resposta de um terceiro sensor de COV à presença de três insetos alvo de produtos armazenados (“SPIsS”) de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0034] As FIGs. 12A-12C são gráficos que ilustram a resposta de um quarto sensor de COV à presença de três insetos alvo de produtos armazenados (“SPIS”) de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0035] As FIGs. 13A-13D são gráficos que ilustram a resposta de quatro sensores de COV à presença de quantidades variáveis de três insetos alvo de produtos armazenados (“»SPIS”) de acordo com uma modalidade do pedido em questão.
[0036] No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações a seguir, será feita referência a vários termos que devem ser definidos para ter os seguintes significados.
Definições
[0037] No relatório descritivo a seguir e nas reivindicações a seguir, será feita referência a vários termos que devem ser definidos para ter os seguintes significados. Embora termos específicos sejam usados na descrição a seguir por uma questão de clareza, esses termos se destinam a se referir apenas à estrutura específica das modalidades selecionadas para ilustração nos desenhos, e não se destinam a definir ou limitar o escopo da divulgação. Nos desenhos e na descrição a seguir abaixo, deve ser entendido que designações numéricas semelhantes se referem a componentes de função semelhante. Além disso, deve ser entendido que os desenhos não estão em escala.
[0038] As formas singulares “um”, “umã” e “o” e “a” incluem referentes plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[0039] O termo “compreendendo” é usado nesse documento como exigindo a presença do(a)s componentes/etapas denominado(a)s e permitindo a presença de outro(a)s componentes/etapas. O termo “compreendendo” deve ser interpretado para incluir o termo “consistindo em”, o que permite a presença apenas do(a)s componentes/etapas denominado (a)s.
[0040] Os valores numéricos devem ser entendidos como incluindo valores numéricos iguais quando reduzidos para o mesmo número de figuras significativas e valores numéricos que diferem do valor declarado menos que o erro experimental da técnica de medição convencional do tipo descrita no presente pedido para determinar o valor.
[0041] Todas as faixas divulgadas nesse documento incluem o ponto final recitado e podem ser combinadas independentemente (por exemplo, a faixa de “de 2 mm a 10 mm” inclui os pontos finais, 2 mm e 10 mm e todos os valores intermediários).
[0042] O termo “cerca de” pode ser usado para incluir qualquer valor numérico que possa variar sem alterar a função básica desse valor. Quando usado com uma faixa, “cerca de” também divulga a faixa definida pelos valores absolutos dos dois pontos finais, por exemplo, “cerca de 2 a cerca de 4” também divulga a faixa “de 2 a 4.” Mais especificamente, o termo “cerca de” pode se referir a mais ou menos 10% do número indicado.
[0043] Os termos “ppm” e “ppb” devem ser entendidos para se referir a “partes por milhão” e “partes por bilhão”, respectivamente. Como usado nesse documento, “ppm”, “ppb” e similares se referem a uma fração volumétrica, em vez de uma fração mássica ou fração molar. Por exemplo, o valor 1 ppm pode ser expressado como 1 nuV/V, e o valor 1 ppb pode ser expressado como 1 nV/V.
[0044] A presente divulgação pode ser entendida mais prontamente por referência à seguinte descrição detalhada e aos vários desenhos discutidos na mesma.
Métodos
[0045] São divulgados métodos nesse documento para determinar se uma infestação de insetos está presente em um produto armazenado, detectando a presença de um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo (“COVs”), tais como certos semioquímicos, cairomônios e/ou feromônios de vários insetos de produtos armazenados (“SPIsS”), com alta sensibilidade e alta seletividade.
[0046] Com referência à FIG. 1, é fornecido um método 100 para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado através da detecção de um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo dentro de um fluxo de fluido alvo. O método inclui: fornecer um dispositivo compreendendo uma matriz de sensores tendo uma pluralidade de sensores de COV (S110); aquecer um ou mais da pluralidade de sensores de COV a pelo menos uma primeira temperatura operacional (S115); contactar um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo (S120); determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido alvo (S125); e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo com base no conjunto de valores de mudança de condutância (S130). De acordo com uma primeira modalidade do método 100, cada um dos sensores de COV da matriz de sensores compreende: um substrato; um circuito aquecedor resistivo; um circuito de sensoreação; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação. Em algumas modalidades, o circuito aquecedor resistivo pode ser formado em um primeiro lado do substrato, o circuito de sensoreação pode ser formado em um segundo lado do substrato, e a película quimicamente sensível pode ser formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato.
[0047] Em modalidades particulares, o método 100 inclui medir uma condutância de sinal para um ou mais de sensores de COV após o contato de um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo. Ou seja, o conjunto de valores de mudança de condutância pode ser determinado com base na diferença entre a condutância do sinal para cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido alvo e uma condutância de referência de cada um dos sensores de cov correspondentes. Em algumas modalidades, a condutância de referência para um ou mais de sensores de COV é medida enquanto um ou mais de sensores de COV está(ão) em uma atmosfera ausente de qualquer COV alvo.
[0048] Em modalidades preferidas, o fluxo de fluido alvo é uma amostra de ar retirada de uma proximidade com o produto armazenado sendo avaliada para possível infestação de insetos. Ou seja, o fluxo de fluido alvo pode ser uma amostra de gás do espaço superior livre sobre o produto armazenado de interesse.
[0049] O método 100 começa em S105 e termina em S135; no entanto, em modalidades particulares, o método 100 pode ser repetido (por exemplo, repetindo as etapas S110 a S130) amostrando uma pluralidade de fluxos de fluido alvo (por exemplo, amostras de ar) de dentro de um pluralidade de proximidades do (s) produto(s) armazenado (s) sendo avaliado(s). Ou seja, o método 100 pode identificar um gradiente de infestação potencial de insetos por amostragem de um ou mais de fluxos de fluidos alvo em uma pluralidade de distâncias do(s) produto(s) armazenado(s) (por exemplo, a uma distância menor que cerca de 1 pé (30,48 cm) do produto armazenado; em uma distância entre cerca de 1 pé e 2 pés (30,48 e 60,96 cm) do produto armazenado; a distância entre cerca de 2 pés e 3 pés (60,96 e 91,44 cm) do produto armazenado; etc.).
[0050] Em outras modalidades, um ou mais de COVs alvo é (são) um semioquímico, cairomônio e/ou um feromônio associado a um ou mais de insetos, tais como SPIs. Em particular, um ou mais de COVs alvo podem ser um semioquímico, um cairomônio e/ou um feromônio associado ao besouro de farinha vermelho, caruncho de grãos de dentes de serra, besouro de armazém, traça indiana da farinha e/ou besouro do fumo, por exemplo. Em modalidades específicas, Oo pelo menos um de um ou mais COVs alvo dentro de um fluxo de fluido pode ser selecionado de um grupo que consiste em: 4, 8-dimetildecanal; (2,2) -3, 6- (11R) -dodecadien-l1-olida; (27,2) -3, 6-dodecadien-olida; (27,2) -5,8- (11R) -cetradecadien- 13-olida; (27) -5-tetradecen-13-olida; (R) - (7) -14-metil-8- hexadecenal; (R) - (E) -14-metil-8-hexadecen-al; yetil-y butirol-actona; acetato de (27,E)-9,12-tetradecadienil; (Z7,E) -9,12-tetra-decadien-l-ol; (Z2,E)-9,12-tetradecadienal; acetato de (2) -9-tetradecenil; acetato de (Z) - 1-hexa- decenil; (2S8,3R,1'S) -2,3-Di-hidro-3,5-dimetil-2-etil-6(1- metil-2-oxobutil)-4H-piran-4-ona; (2S,3R,1'R)-2,3-Di-hidro- 3,5-dimetil-2-etil-6(l-metil-2-oxobutil)-4H-piran-4-ona; (48,68S,7S) -T-hidroxi-4,6-dimetilnonan-3-ona; (28,38) -2,6- Dietil-3,5-dimetil-3,4-di-hidro-2H-pirano; 2-palmitoil- ciclo-hexano-1,3-diona; e 2-oleoil-ciclo-hexano-1l,3-diona.
[0051] Com referência às FIGs. 2A e 2B, um método 200 de identificação de uma infestação de insetos de um produto armazenado através da detecção de um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo dentro de um fluxo de fluido alvo é fornecido de acordo com uma modalidade adicional da presente divulgação. O método 200 começa em S202.
[0052] Em uma etapa S04, é fornecido um dispositivo que compreende uma matriz de sensores com uma pluralidade de sensores de COV. Cada um dos sensores de COV da matriz de sensores compreende: um substrato; um circuito aquecedor resistivo; um circuito de sensoreação; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação. Em algumas modalidades, o circuito aquecedor resistivo pode ser formado em um primeiro lado do substrato, o circuito de sensoreação pode ser formado em um segundo lado do substrato e a película quimicamente sensível pode ser formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato.
[0053] Em modalidades particulares, a matriz de sensores inclui uma pluralidade de sensores de COV diferenciados. Ou seja, a composição da superfície para um ou mais da pluralidade de sensores de COV pode variar através da inclusão de materiais catalíticos na película quimicamente sensível (isto é, camada ativa). Em outras palavras, a película quimicamente sensível de um ou mais de sensores de COV pode compreender um agente dopante. Em algumas modalidades, o agente dopante pode ser, por exemplo, um metal de transição. Por exemplo, o agente dopante pode ser selecionado de um grupo que consiste em: platina; paládio; molibdênio; tungstênio; níquel; rutênio; e ósmio.
[0054] Em uma etapa S206, um ou mais da pluralidade de sensores de COV é(são) aquecido(s) a pelo menos uma primeira temperatura operacional. Em modalidades particulares, a temperatura operacional está entre cerca de 180ºC e cerca de 400ºC. Em outras modalidades, a temperatura operacional de um ou mais de sensores de COV é mantida durante as etapas subsequentes do método. Em particular, oO circuito de aquecimento de cada sensor de COV pode ser utilizado para medir e controlar a temperatura do sensor de COV ao longo de sua operação.
[0055] Em modalidades particulares do método 200, o método pode incluir uma ou mais etapa(s) de calibração 208,
compreendendo: contactar um ou mais da pluralidade de sensores de COV com um fluxo de fluido de amostra, o fluxo de fluido de amostra estando ausente de quaisquer COVs alvo (S210); medir uma condutância de referência para um ou mais de sensores de COV (S212); remover opcionalmente o fluxo de fluido do contato com um ou mais de sensores de COV (S216); contactar um ou mais de sensores de COV com um fluxo de fluido de controle tendo uma concentração conhecida do COV alvo (S218); medir uma condutância de controle para cada um de um ou mais de sensores de COV (S220); calcular um valor líquido específico da condutância com base na condutância de controle medida do sensor de COV e na concentração conhecida do COV alvo dentro do fluxo do fluido de controle (S222); e repete pelo menos as etapas S218 a S222 para uma pluralidade de fluxos de fluido de controle (S226). As etapas de calibração 208 podem adicionalmente compreender: remover oO fluxo de fluido do contato com um ou mais de sensores de COV (8228); e ajustar a condutância de referência de um ou mais de sensores de COV (8230) após o contato com pelo menos um COV alvo.
[0056] Em uma etapa S210, um ou mais da pluralidade de sensores de COV é(são) contactado(s) com um fluxo de fluido de amostra. Em modalidades preferidas, o fluxo de fluido de amostra é um volume de ar sem nenhum COV alvo para o qual o método 200 pode estar testando.
[0057] Em uma etapa S212, uma condutância de referência para um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido de amostra é medida usando os circuitos de sensoreação dos sensores de COV. Como a película formada sobre o circuito de sensoreação dos sensores de COV é quimicamente sensível (por exemplo, semicondutor), a corrente que flui no material é devida a elétrons na banda de condução da película, que podem ser afetados pela presença de compostos indesejáveis e/ou direcionados (por exemplo, COVs alvo). Assim, após atingir a temperatura operacional na etapa S206, e em contato com uma amostra de gás (isto é, fluxo de fluido da amostra) que não contém o gás marcador (isto é, fluxos de fluido tendo pelo menos um COV alvo), a resistência do sensor de COV é medida e registrada como uma resistência de referência ou condutância de referência. Em algumas “modalidades, um conjunto de condutâncias de referência ((Kiº)) 214 é determinado e inclui uma condutância de referência (por exemplo, Kiº, K2º..., Knº) para cada um da pluralidade de sensores de COV.
[0058] Em uma etapa S216, o fluxo de fluido da amostra é removido do contato com os sensores de COV da matriz de sensores. Em modalidades particulares, isso pode incluir a purga de uma câmara ou um reator que aloja a matriz de sensores e/ou um ou mais dos sensores de COV.
[0059] Em uma etapa S218, um ou mais de sensores de COV é (são) contactado(s) com um fluxo de fluido de controle (por exemplo, gás marcador) tendo uma concentração conhecida de pelo menos um COV alvo.
[0060] Em uma etapa S220, uma condutância de controle para cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido de controle é medida. Como o contato com o fluxo do fluido de controle pode disponibilizar mais ou menos elétrons para a condução com base na película quimicamente sensível, a resistência/condutância do sensor de COV muda.
[0061] Então, em uma etapa S222, um valor específico de condutância líquida para cada um dos sensores de COV é determinado com base na condutância de teste medida do sensor de COV e na concentração conhecida do COV alvo dentro do fluxo do fluido de controle. Como investigado e divulgado nesse documento, a quantidade da mudança de condutância pode ser proporcional à concentração do gás, com a condutância líquida específica (“SNC”) como usada nesse documento se refere ao coeficiente de proporcionalidade. Em modalidades particulares, o fluxo de fluido de controle tem uma primeira concentração alvo de COV de cerca de 10 ppb a cerca de 400 ppb. Em modalidades preferidas, o fluxo do fluido de controle tem uma concentração alvo de COV de cerca de 200 ppb.
[0062] A mudança resultante entre a condutância de referência e a condutância de controle medida para um ou mais da pluralidade de sensores de COV é determinada e dividida pela concentração especificada (isto é, conhecida) para fornecer um valor de SNC (isto é, uma medida de sensibilidade desse chip para esse gás) com unidades geralmente expressadas como “nano-ohms/parte por bilhão” ou “nohm/ppb". Cada chip terá uma SNC diferente para cada um dos gases alvo de interesse no pedido.
[0063] Para calibração adicional, na etapa S226, pelo menos as etapas S218 a S222 podem ser repetidas para fluxos adicionais de fluido de controle para obter uma pluralidade de valores líquidos específicos de condutância (“SNC”) para um ou mais dos sensores de COV, em que cada um dos valores líquidos específicos de condutância para cada um dos sensores de COV corresponde a um COV alvo diferente. Em algumas modalidades, a pluralidade de valores de SNC é um conjunto de valores de SNC ((SNCi,x)) 224 e inclui valores de SNC correspondentes a um ou mais COVs alvo para cada um da pluralidade de sensores de COV (por exemplo, para um primeiro sensor de COV SNCi1,x1, SNC1,x2,...SNC1,xn; para um segundo sensor de COV, SNC2,xi, SNC2,x2,...SNC2,xn; Etc.), em que Xn representa um COV alvo específico.
[0064] O método 200 também pode incluir uma etapa que compreende ajustar a condutância/resistência de referência de um ou mais dos sensores de COV (S230/S232). Por exemplo, após ser contactado com um COV(s) alvo, um sensor de COV pode ter uma condutância de referência subsequente (isto é, pós-contato) diferente da condutância de referência antes de contactar o(s) COV(s) alvo. Em modalidades particulares, essas variações de condutância de referência podem ser contabilizadas ajustando a condutância de referência após o contato com o(s) COV(s) alvo em uma etapa S230/S232. Durante a calibração 208, o fluxo do fluido de controle pode ser removido S228 (por exemplo, da câmara do matriz de sensores e a condutância dos sensores de COV pode ser ajustada na etapa S230 medindo a condutância de cada um dos sensores de COV para determinar um condutância de pós-contato para os sensores de COV, comparando as condutâncias de pós-contato com as condutâncias de referência 214, e aquecendo um ou mais dos sensores de COV a pelo menos uma segunda temperatura operacional, de modo que a condutância de cada um dos sensores de COV a uma segunda temperatura operacional corresponde à condutância de referência correspondente 214 antes do contato. A segunda temperatura operacional para cada um dos sensores de COV pode ser maior ou menor que a primeira temperatura operacional do sensor de cov correspondente, com base na condutância de pós-contato medida desse sensor de COV.
[0065] Voltando à FIG. 2B, após as etapas de calibração 208, a condutância de referência dos sensores de COV pode ser ajustada em uma etapa S232 abrindo caminho na câmara do matriz de sensores dos COV alvo, medindo a condutância de um ou mais de sensores de COV, comparando as condutâncias medidas com as condutâncias de referência correspondentes, e aquecendo um ou mais dos sensores de COV a pelo menos uma segunda temperatura operacional, de modo que a condutância de cada um dos COV sensores na segunda temperatura operacional corresponde à condutância de referência correspondente 214.
[0066] Após a etapa de ajuste S232 ou a etapa de aquecimento S206, um ou mais de sensores de COV é(são) contactado(s) com um fluxo de fluido alvo na etapa S234. Em modalidades particulares, o fluxo de fluido alvo é uma amostra de ar tirada de uma proximidade com o produto armazenado sendo avaliado para possível infestação de insetos. Como tal, o fluxo de fluido alvo pode conter um ou mais de COVs alvo, tal como um semioquímico, um cairomônio e/ou um feromônio associado a um ou mais inseto(s) (por exemplo, SPIs). Por exemplo, vários feromônios e semioquímicos estão listados abaixo na Tabela 1 e na Tabela 2 para certos SPIs: Tabela 1. SPIs e seus feromônios
PRAGA FEROMÔNIO NOME QUÍMICO Besouro de farinha tribolure 4, 8-Dimetildecanal vermelho Tribolium castaneum Besouro de dentes de cucujolida IV (2,2) -3, 6- (11R) - serra Dodecadien-l1-olida Oryzaephilus cucujolida IX (2,2) -3, 6- (11R) -
surinamensis Dodecadienolida cucujolida V (2,2) -5,8- (11R) Tetradecadien-13-olida cucujolida III (Z) -5-Tetradecadien-13- olida R, Z-trogodermal (R) - (2) -14-Metil-8- Besouro de armazém hexadecanal Trogoderma variabile “RE trogodermal — — (R)-(E)-l4-Metil-Boo || Ballion hexadecanal Ytrogodermal yetil-y-butirolactona Z9E12-14AC (Z,E) -9,12- Tetradecadienil acetato Z9E12-140H (2,E) -9,12- Tetradecadien-1-ol Traça indiana da farinha 29E12-14Ald (2,E)-9,12- Plodia interpunctella Tetradecadiena 29-14Ac (2) -9-Tetradecenil acetato Z11-16Ac (Z) -11-Hexadecenil acetato a-serricorona (25,3R,1'S)-2,3-Diidro- 3, 5-dimetil-2-etil-6(1- metil-2-oxobutil)-4H- piran-4-ona B-serricorona (25,3R,1'S) -2,3-Diidro- 3, 5-dimetil-2-etil-6(1- metil-2-oxobutil)-4H- Besouro de fumo piran-4-ona Lasioderma serricorne A4S6S7S-serricornina (45,68,78) -T-Hidroxi- (F.) 4, 6-dimetilnonan-3-ona anidroserricornina (25,385) -2, 6-Dietil-3,5- dimetil-3,4-diidro-2H- pirano 2S3R-serricorona (25,38) -2, 6-Diidro-3,5- dimetil-2-etl-6-(1- metil-2-oxobutil)-4H- piran-4-ona Tabela 2. Feromônio de IMM e Componentes Semioquímicos Traça indiana da farinha Traça Indiana dos Plodia interpunctella cereais Plodia interpunctella 9,12-Tetradecadienil acetato 9,12-Tetradecadien-1-01 COMPONENTE DE FEROMÔNIO — 9,12-Tetradecadienal (2) -9-Tetradecenil acetato (2) -11-Tetradecenil acetato
COMPONENTE SIMIOQUÍMICO — S %09CÉ 0 5 pamitoileaaos. hexano-1,3-diona 2-O0leoil-ciclo-hexano- 1,3-diona
[0067] Em uma etapa S236, uma condutância de sinal é medida para um ou mais de sensores de COV após o contato de um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo.
[0068] Então, em uma etapa S238, um conjunto de valores de mudança de condutância ((AK;)) é determinado para um ou mais dos sensores de COV da matriz de sensores. Em modalidades particulares, para cada um dos sensores de COV, o valor de mudança da condutância pode ser determinado como mostrado abaixo: AKi = Ki — Ki em que i é um número inteiro, AKi é o valor de mudança da condutância do sensor de COV i, K; é a condutância do sinal do sensor de COV i medido no presente fluxo de fluido alvo e K;º é a condutância de referência do sensor de COV i.
[0069] Em uma etapa s240, uma concentração de componente de gás ([X]n) para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo é determinada com base no conjunto de valores de mudança de condutância. Em modalidades particulares, mais de um COV alvo pode estar presente no fluxo de fluido alvo, além de outros gases de referência e/ou interferentes, dificultando a análise. Em modalidades particulares, as concentrações de componentes de gás ([X]-n) para um ou mais de COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo são determinadas com base no conjunto de valores de mudança de condutância e em uma ou mais SNCs para cada um dos sensores de COV. Em outras modalidades, as concentrações de componentes de gás ([X]rn) para um ou mais COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo são determinadas resolvendo um sistema de equações, por exemplo, como ilustrado abaixo: AK, = SNC,IA] + SNC,g[B] + SNCxeIC] + SNC, p[D] AK7 = SNC3,A[A] + SNC2g[B] + SNC3c[C] + SNC2p[D] AK3z = SNC3z4[A] + SNC3g[B] + SNC3c[C] + SNC3p5[D] AK, = SNC3,4[A] + SNCag[B] + SNC,ÇIC] + SNC,p[D] em que AKi é a mudança de condutância de referência medida para o sensor “i”, “i” variando de 1 a 4, SNC é a “Condutância líquida específica” do sensor “i” quando contactado por gás (por exemplo, COV alvo) “j”, “j” sendo gás ou categoria de gás A, B, C ou D, e [X] é a concentração de gás A, B, C, ou D expressada em termos de volume para volume de gás, ou seja, litros de gás por litro de atmosfera total.
[0070] Embora apenas quatro COVs alvo (isto é, A, B, C e D) e quatro sensores (isto é, 1, 2, 3 e 4) sejam ilustrados acima, o número de COVs alvo e o número de sensores de COV presentes na análise pode variar de aplicação a aplicação, ou de uso para uso, e não se limita apenas a quatro. Como resultado, torna-se possível o problema de determinar concentrações para vários COVs alvo e/ou gases de referência e interferentes presentes em um determinado fluxo de fluido.
[0071] Em algumas modalidades, o método 200 pode compreender adicionalmente operar uma interface de usuário para comunicar os resultados da análise (S242). Ou seja, oO dispositivo fornecido na etapa S204 pode compreender adicionalmente uma interface de usuário configurada para exibir os resultados da análise do fluxo de fluido alvo para um usuário associado. Por exemplo, a interface do usuário pode ser configurada para exibir ou de outro modo indicar a presença de uma infestação de insetos, incluindo a presença de um ou mais inseto(s) (por exemplo, SPIs). A presença de uma infestação deve ser indicada com base em concentrações limiares predeterminadas, que podem estar associadas ao tipo de instalação de armazenamento (por exemplo, dentro de um reboque, contêiner terrestre/marítimo, sacola a granel, palete de ingredientes ensacados ou uma sala de armazenamento) ou o tipo de produto armazenado que está sendo testado. A interface do usuário pode ainda ser configurada para exibir ou de outro modo indicar o nível da presença de insetos com base nos COVs alvo detectados (por exemplo, oO grau de infestação).
[0072] Em modalidades particulares, a interface do usuário pode ser uma tela dedicada, tal como uma tela LCD TFT, uma tela LCD IPS, uma tela LCD sensível ao toque capacitiva, uma tela LED, uma tela OLED, uma tela AMOLED ou semelhantes. Em outras modalidades, a interface do usuário pode compreender um protocolo de comunicações com ou sem fio, tais como, Bluetooth, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE ou semelhantes, e a interface do usuário pode ser configurada para comunicar os resultados de a análise para um dispositivo secundário (por exemplo, um telefone celular, tablet, computador etc.) do usuário associado através do protocolo de comunicação.
[0073] Em modalidades preferidas, o fluxo de fluido alvo é uma amostra de ar (ou volume) tirada de uma proximidade com o produto armazenado sendo avaliada para possível infestação de insetos. Em uma etapa S244, as etapas 8232 a S242 podem ser repetidas por amostragem de uma pluralidade de fluxos de fluido alvo (por exemplo, amostras de ar) de dentro de uma pluralidade de proximidades do(s) produto(s) armazenado(s) sendo avaliada. Ou seja, o método 200 também pode incluir identificar uma fonte de infestação de insetos, por exemplo, detectando um gradiente de COVs alvo em dois ou mais fluxos de fluido alvo (por exemplo, um primeiro fluxo de fluido alvo, um segundo fluxo de fluido alvo, um terceiro alvo fluxo de fluido etc.) a distâncias variadas do(s) produto(s) armazenado(s).
[0074] Em outras modalidades do método 200, o dispositivo fornecido na etapa S204 também pode compreender um controlador operacionalmente conectado à matriz de sensores e à interface do usuário, em que o controlador inclui um processador que está configurado para executar uma ou mais de etapas do método 200 descrito acima, e uma memória configurada para armazenar um ou mais dos tipos de dados discutidos acima. Além disso, a memória pode ser configurada para armazenar instruções para executar uma ou mais das etapas do método 200.
[0075] Em uma etapa S250, o método 200 pode terminar.
[0076] Esses e outros aspectos dos dispositivos usados para implementar os métodos 100, 200 descritos nesse documento podem ser entendidos mais prontamente por referência à discussão abaixo e aos vários desenhos discutidos nesse documento.
Dispositivos e Sistemas
[0077] São divulgados nesse documento dispositivos e sistemas que realizam os métodos 100, 200 descritos acima. Em particular, são discutidos nesse documento dispositivos altamente sensíveis e altamente seletivos para detectar um ou mais compostos orgânicos voláteis-alvo (“COVsS”), tais como, certos semioquímicos, cairomônios e/ou feromônios de vários insetos de produtos armazenados (“SPIsS”), dentro de um fluxo de fluido alvo. Além disso, os dispositivos e sistemas podem ser compactos e leves o suficiente para serem facilmente portáteis e portáteis.
[0078] Com referência à FIG. 3, um diagrama de blocos que ilustra um dispositivo 300 e um sistema 302 configurado para executar os métodos divulgados nesse documento de acordo com uma modalidade do pedido em questão. Em particular, o dispositivo 300 compreende uma matriz de sensores 304 tendo uma pluralidade de sensores de COV 306. A pluralidade de sensores de COV 306 da matriz de sensores 304 pode compreender de cerca de dois a cerca de dez sensores de COV, incluindo três, quatro, cinco e seis sensores de COV. Em modalidades particulares, a matriz de sensores 304 pode ser encerrada em uma câmara (ou reator) 308, em que os sensores 306 são expostos a (isto é, entram em contato com) uma atmosfera desejada dentro da câmara 308. A câmara pode ter uma entrada 310 configurada para receber um fluxo de fluido 314 de fora da câmara, e uma saída 312 configurada para aliviar a câmara 308 de um fluxo de fluido 316.
[0079] Como mostrado na FIG. 4A e na FIG. 4B, que ilustra um primeiro lado (FIG. 4A) e um segundo lado (FIG. 4B) de um sensor de COV individual 306 de uma matriz de sensores 304, o sensor de COV 306 pode compreender um substrato 318 tendo um primeiro lado 320 e um segundo lado
322. O substrato 318 pode ser, por exemplo, um material cerâmico ou pode ser uma pastilha de alumina (Al203) Ou uma pastilha de silício. Em modalidades particulares, o substrato 318 pode ter uma largura total de cerca de 5 mma cerca de 20 mm, uma altura total de cerca de 4,3 mm à cerca de 20 mm, e uma espessura total de cerca de 0,32 mm a cerca de 0,65 mm. O sensor de COV 306 pode incluir um circuito aquecedor resistivo formado no primeiro lado 320 do substrato 318, um circuito de sensoreação 326 formado no segundo lado 322 do substrato 318, e uma película quimicamente sensível 328 formada sobre o circuito de sensoreação 326 no segundo lado 322 do substrato 318.
[0080] O circuito de aquecedor resistivo 324 pode ser formado no substrato 318 a partir de um material de circuito de aquecedor usando, por exemplo, fotolitografia. Em algumas modalidades, o material do circuito aquecedor pode compreender platina. Em modalidades particulares, o material do circuito aquecedor pode ser tinta de platina compreendendo de cerca de 70% em peso a cerca de 95% em peso de platina.
[0081] O material do circuito aquecedor pode ser, por exemplo, fotolitografado no substrato 318 em um padrão desejável. Em modalidades particulares, o circuito de aquecedor resistivo 324 de pelo menos um dentre a pluralidade de sensores de COV 306 da matriz de sensores 304 pode ter uma padronização de serpentina (isto é, enrolamento) através de uma porção do substrato 318. Por exemplo, em algumas modalidades, o circuito de aquecedor resistivo 324 pode ter uma largura da trilha longitudinal 330 de cerca de 0,288 mm a cerca de 0,352 mm. Em outras modalidades, o circuito de aquecedor resistivo 324 pode ter um espaçamento da trilha longitudinal 332 de cerca de 0,333 mm a cerca de 0,407 mm, por exemplo. Em ainda outras modalidades, pelo menos uma porção do circuito de aquecedor resistivo 324 pode ter uma altura de trilha 334 de cerca de 3,80 mm a cerca de 3,96 mm,
uma largura da trilha externa 336 de cerca de 4,40 mm à cerca de 4,58 mm e uma espessura de trilha (isto é, profundidade) de cerca de 0,19 mm a cerca de 0,24 mm, incluindo cerca de 0,21 mm.
[0082] O primeiro lado 320 do substrato 318 do sensor de COV 306 também pode incluir um ou mais de terminais 338,
340. Por exemplo, como mostrado na FIG. 4A, o primeiro lado 320 do substrato 318 inclui pelo menos dois terminais 338, 340, cada um que é operacionalmente conectado a uma porção (por exemplo, extremidades opostas) 342, 344 do circuito de aquecedor resistivo 324.
[0083] Voltando agora para à FIG. 4B, o circuito de sensoreação 326 pode ser formado no substrato 318 a partir de um material do circuito de sensoreação usando, por exemplo, fotolitografia. Em algumas modalidades, o material do circuito de sensoreação pode compreender platina. Em modalidades particulares, o material do circuito de sensoreação pode compreender uma tinta de platina tendo cerca de 70% em peso à cerca de 95% em peso de platina.
[0084] O material do circuito de sensoreação pode ser, por exemplo, fotolitografado no substrato 318 em um padrão desejável. Em modalidades particulares, o circuito de sensoreação 326 inclui um primeiro elemento de detecção 346 e um segundo elemento de detecção 348 que formam um par de contatos interdigitalizados estendidos (isto é, contatos alternados não conectados em estreita proximidade). O primeiro elemento de sensoreação 346 pode compreender uma pluralidade de contatos estendidos 350, em que cada contato 350 tem uma largura da trilha latitudinal 354 de cerca de 0,162 mm a cerca de 0,198 mm, um espaçamento da trilha latitudinal 356 de cerca de 0,738 mm a cerca de 0,902 mm, e uma espessura de trilha (isto é, profundidade) de cerca de 0,19 mm a cerca de 0,24 mm. Por exemplo, os contatos 350 podem ter uma largura da trilha latitudinal 354 de cerca de 0,18 mm, um espaçamento da trilha latitudinal 356 de cerca de 0,82 mm e uma espessura de trilha de cerca de 0,21 mm.
[0085] De forma similar, o segundo elemento de sensoreação 348 pode compreender uma pluralidade de contatos estendidos 352, em que cada contato 352 tem uma largura da trilha latitudinal 358 de cerca de 0,162 mm a cerca de 0,198 mm, um espaçamento da trilha latitudinal 360 de cerca de 0,738 mm a cerca de 0,902 mm, e uma espessura de trilha (isto é, profundidade) de cerca de 0,19 mm à cerca de 0,24 mm. Por exemplo, os contatos 354 podem ter uma largura da trilha latitudinal 358 de cerca de 0,18 mm, um espaçamento da trilha latitudinal 360 de cerca de 0,82 mm e uma espessura de trilha de cerca de 0,21 mm.
[0086] Em algumas modalidades, cada um dos primeiro e segundo elementos de sensoreação 346, 348 pode incluir pelo menos três contatos 350, 352 e ter um espaçamento da trilha latitudinal 362 entre cada contato 350, 352 dos primeiro e segundo sensores elementos 346, 348 de cerca de 0,288 mm a cerca de 0,352 mm, incluindo cerca de 0,32 mm. Além disso, cada um dos contatos 350, 352 pode ter um comprimento de trilha longitudinal 364 de cerca de 3,0 mm a cerca de 4,0 mm, incluindo cerca de 3,8 mm.
[0087] O segundo lado 322 do substrato 318 também pode compreender um ou mais terminais 366, 368 que podem ser conectados operacionalmente a uma porção 370, 372 do circuito de sensoreação 326.
[0088] Adicionalmente, os contatos 350, 352 do circuito de sensoreação 326 podem ser sobrerrevestidos com uma composição de revestimento para formar a película quimicamente sensível 328. Em algumas modalidades, a composição de revestimento pode compreender um gel, e a película 328 pode ser formada aplicando a composição de revestimento a uma porção do substrato 318 (por exemplo, uma porção que cobre os contatos 350, 352), e depois secando e calcinando a composição de revestimento a uma alta temperatura, tais como, por exemplo, de cerca de 400ºC a cerca de 900ºC, incluindo de cerca de 500ºC a cerca de 700ºC.
[0089] Em modalidades particulares, a película 328 pode ser uma película de óxido de metal, tal como uma película semicondutora de óxido de estanho (SnO2) . Em tais modalidades, a composição de revestimento pode compreender óxido de estanho produzido usando um gel à base de água. Em certas modalidades, o gel é preparado por um processo sol- gel envolvendo SnCla para formar uma solução ácida de estanho, que é neutralizada para produzir um gel de SnO,. Uma película nanocristalina de Sno, 328 é então formada no substrato 318, por exemplo, por revestimento por rotação do gel de SnOr aquoso no lado do sensor 322 do substrato 318, secando o sensor 306 à uma primeira temperatura, e depois calcinado a uma segunda temperatura. Em modalidades particulares, a primeira temperatura na qual ocorre a secagem é de cerca de 100ºC a cerca de 150ºC, e pode preferencialmente ser cerca de 130ºC. Em outras modalidades, a segunda temperatura na qual ocorre a calcinação é de cerca de 400ºC a cerca de 900ºC, e pode preferencialmente ser de cerca de 700ºC a cerca de 800ºC. Importantemente, essas faixas de temperatura criam uma distribuição de tamanho de poro e distribuição de tamanho de partícula que fornece excelente sensibilidade nas películas quimicamente sensíveis
328.
[0090] Devido às estruturas químicas dos COVs alvo e às condições operacionais de cada um dos sensores de COV 306, quando os COVs alvo (por exemplo, gases marcadores) entram em contato com a película quimicamente sensível 328, o número dos elétrons disponíveis na banda de condução da película 328 pode ser afetado (isto é, aumentados ou diminuídos). Em modalidades particulares, um ou mais dos COVs alvo pode (m) ser um “gás redutor”, que doa elétrons adicionais à banda de condução 328 da película, reduzindo assim a resistência da película 328, que pode então ser medida como uma mudança na condutância da película 328. Certos feromônios alvo, semioquímicos e cairomônios podem compreender um anel de carbono de seis membros e um ou mais de grupos carbonila (-C=0). Essa é a região da molécula na qual o excesso de densidade de elétrons está localizado, o que permite a interação com a película semicondutora 328, contribuindo com carreadores de carga para a banda de condução da película 328 (isto é, diminuindo a resistência da película 328). As estruturas químicas para dois semioquímicos são mostradas abaixo na Tabela 3: TABELA 3. Estruturas Químicas de Semioquímicos/Cairomônio SPE 0 FórmlaQuímica — EstruturaQuímica Traça — Indiana — dos 2-palmitoil-1,3-eielor cereais haxanodiona Plodia interpunctella sa o o
SE Fórmlaguímica EstruturaQuímica. Traça indiana da farínha 2-olecil-1,3-sielom Plodia interpunctella haxanodiona K Crstizo Hs O o
[0091] Em modalidades preferidas, a matriz de sensores 304 inclui uma pluralidade de sensores de COV diferenciados
306. Ou seja, as composições de um ou mais da pluralidade de sensores de COV 306 são variadas e otimizadas para necessidades de detecção específicas. Por exemplo, a composição de revestimento usada para formar a película 328 pode incluir um ou mais de catalisadores ou dopantes (por exemplo, agentes de dopagem), que podem ser adicionados enquanto a composição de revestimento em gel está sendo preparada. Em algumas modalidades, a composição de revestimento incluindo um agente dopante. Em algumas modalidades, o agente dopante pode ser, por exemplo, um metal de transição. Por exemplo, o agente dopante pode ser selecionado de um grupo que consiste em: platina; paládio; molibdênio; tungstênio; níquel; rutênio; e ósmio. Como resultado da adição de um agente dopante a uma película 328 de um sensor de COV 306, cada sensor de COV 306 pode ser otimizado para um determinado gás ou COV alvo. Em modalidades particulares, o dispositivo 300 pode incluir uma pluralidade de sensores de COV 306, em que pelo menos um dos sensores de COV 306 é otimizado para um determinado gás ou COV alvo pela adição de um catalisador ou dopante (isto é, agente dopante).
Em outras modalidades, cada um dos sensores de COV 306 presentes no dispositivo 300 é otimizado para um determinado gás ou COV alvo pela adição de um catalisador ou dopante (isto é, agente dopante). Por exemplo, em modalidades específicas, uma matriz de sensores 304 pode incluir um primeiro sensor de COV 306 otimizado para semioquímicos de larvas IMM, um segundo sensor de COV 306 otimizado para um feromônio de IMM adulta e até três sensores de COV 306 otimizados para potenciais gases interferentes e/ou de referência; no entanto, outras combinações e quantidades de sensores de COV 306 são contempladas. Os potenciais gases de referência e/ou interferentes “podem compreender, por exemplo, hidrocarbonetos, álcoois, ésteres e/ou aldeídos.
[0092] Cada um dos sensores de COV 306 do dispositivo 300 pode ser posicionado dentro da câmara 308, de modo que a película quimicamente sensível 328 possa ser exposta a um fluxo de fluido que entra na câmara 308. Com referência à FIG. 5, em modalidades particulares, cada um dos sensores de COoV 306 pode ser suspenso, por exemplo, em um suporte 500 usando ligação por fio 502, 504, 506, 50, 510, 512 para sustentar o sensor 306 e conectar vários terminais 340, 342, 366, 368 do sensor 306 para os contatos 514, 516, 518, 520, 522, 524 do suporte do sensor 500.
[0093] Com referência adicional à FIG. 6, uma vista lateral do dispositivo 300 é mostrada de acordo com certos aspectos dessa divulgação. Em particular, o dispositivo 300 ilustra uma matriz de sensores 304 compreendendo seis sensores de COV 306 (não visíveis) sendo suspensos dentro de uma câmara 308 pelos suportes do sensor 500. Além disso, de acordo com algumas modalidades, uma porção 526 de cada um dos suportes do sensor 500 pode engate operacional um adaptador 528 conectando operacionalmente os suportes 500 e sensores de COV 306 a uma placa de circuito 530 do dispositivo 300, o que permite que a energia seja fornecida aos sensores de COV 306 e que medidas sejam tiradas, por exemplo.
[0094] Em outras palavras, a matriz de sensores 304 pode ser operativamente conectada a um controlador 374 configurado para executar uma ou mais etapa(s) dos métodos descritos acima. Em particular, o controlador 374 pode ser configurado para: aquecer um ou mais da pluralidade de sensores de COV 306 até pelo menos uma primeira temperatura operacional; medir a condutância de um ou mais da pluralidade de sensores de COV 306; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV 306 contactados com um fluxo de fluido; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
[0095] Voltando à FIG. 3, componentes adicionais do sistema de detecção de infestação 302 são descritos de acordo com vários aspectos do pedido em questão. Um sistema 302 é fornecido para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado, o sistema 302 compreendendo a matriz de sensores 304 como descrito anteriormente. Além disso, em modalidades particulares, o sistema 302 inclui uma câmara de teste 308 que encerra a matriz de sensores 304, uma unidade de transferência de ar 376, e um controlador 374 operacionalmente conectado à unidade de transferência de ar 376 e à matriz de sensores 304.
[0096] A unidade de transferência de ar 376 pode compreender, em várias modalidades, uma válvula 378 para controlar o fluxo de fluido através do sistema 302, uma bomba 380 para recuperar (ou extrair) um fluxo de fluido de fora do sistema 302 e para dispensar (ou empurrar) o fluxo de fluido através do sistema 302, e um sensor de fluxo de fluido 382 para medir a quantidade (por exemplo, um volume) de fluido que é recuperado pela unidade de transferência de ar
376. Em modalidades particulares, o sensor de fluxo de fluido 382 pode ser uma válvula de controle de fluxo de massa ou um transdutor de pressão diferencial. Em outras modalidades, a válvula 378 e a bomba 380 podem ser acionadas pelo usuário. Ou seja, um operador associado do sistema 302 pode direcionar (por exemplo, acionar fisicamente) a recuperação de um fluxo de fluido externo usando a unidade de transferência de ar
376.
[0097] A unidade de transferência de ar 302 também pode definir um trajeto de fluxo de fluido de um fluxo de fluido 384 de fora do sistema 302, para um fluxo 314 para a entrada 310 do dispositivo 300, e para um fluxo 316 saindo da saída 312 do dispositivo 300. Porções dos fluxos de fluido 314, 316, 384 podem ser transmitidas ao longo de um carreador de fluxo de fluido, tal como tubulação de polímero.
[0098] Adicionalmente, a unidade de transferência de ar 376 pode ser conectada operacionalmente ao controlador 374, de modo que o controlador 374 possa operar a unidade de transferência de ar 376 para recuperar um fluxo de fluido e dispensar o fluxo de fluido para a câmara 308, onde o fluxo do fluido pode estar em contato fluido com os sensores de COV 306. Em modalidades particulares, o controlador 374 pode,
por exemplo, medir a quantidade (por exemplo, volume) do fluxo de fluido que entra no sistema 302 e instruir a unidade de transferência de ar 376 (por exemplo, a bomba 380 e/ou válvula 378) para parar de aspirar fluido (por exemplo, ar) uma vez que a quantidade medida atinja um limiar predeterminado. Em algumas modalidades, o limiar predeterminado é um volume suficiente para o dispositivo 300 detectar e medir a presença de um ou mais COVs alvo no fluxo de fluido.
[0099] O controlador 374 do sistema 302 pode ser operacionalmente conectado à unidade de transferência de ar 376 e à matriz de sensores 304, e pode compreender um processador e uma memória. O controlador 374 pode adicionalmente ser configurado para: operar a unidade de transferência de ar 376 para recuperar um fluxo de fluido (por exemplo, fluxo de fluido 378) de fora do sistema 302 e dispensar o fluxo de fluido (por exemplo, fluxo de fluido 314) para a câmara de teste 308, em que a pluralidade de sensores de COV 306 estão em contato fluido com o fluxo de fluido 314; operar a matriz de sensores 304 para aquecer um ou mais de sensores de COV 306 até pelo menos uma primeira temperatura operacional e medir a condutância para um ou mais da pluralidade de sensores de COV 306; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV 306; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais COVs alvo dentro do fluxo de fluido 314 com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
[00100] Em algumas modalidades, o sistema 302 inclui adicionalmente um componente (s) da interface do usuário 380.
A interface do usuário 380 pode ser operativamente conectada ao controlador 374, e o controlador 374 pode ser configurado para operar a interface do usuário 380 para exibir e/ou comunicar os resultados dos testes realizados através do sistema 302 a um usuário associado. A interface de usuário 380 pode ser um visor dedicado 382 visível para um usuário ou operador do sistema 302, tal como um visor compreendendo uma tela LCD TFT, uma tela LCD IPS, uma tela sensível ao toque capacitiva, uma tela LED, uma tela OLED, uma tela AMOLED ou semelhantes. Em outras modalidades, a interface de usuário 380 pode compreender um protocolo de comunicações com ou sem fio 384, tais como, Bluetooth, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE ou semelhantes, e a interface de usuário 380 pode ser configurada para comunicar os resultados da análise para um dispositivo secundário 386 (por exemplo, um telefone celular, tablet, computador, etc.) de um usuário associado através do protocolo de comunicação.
[00101] O sistema 302 também pode compreender uma fonte de alimentação 388 que está operacionalmente conectada a pelo menos uma unidade de transferência de ar 376, o dispositivo 300, o controlador 374 e a interface de usuário
380. A fonte de alimentação 388 pode ser configurada para dispensar energia à um ou mais dos componentes do sistema 302, enquanto o controlador 374 pode ser configurado para operar a fonte de alimentação 388. Em modalidades particulares, a fonte de alimentação 388 pode ser integrada ao sistema 302. Em outras modalidades, a fonte de alimentação 388 pode ser um acessório externo removível. Em algumas modalidades, a fonte de alimentação 388 pode ser uma fonte de alimentação recarregável 388.
[00102] Os vários componentes dos sistemas descritos são agora discutidos em mais detalhes com referência à FIG. 7. Como mostrado, a FIG. 7 ilustra um diagrama de blocos de um sistema 700 para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado, por exemplo, detectando presença e medindo o nível de um ou mais COVs alvo. O sistema 700 inclui uma matriz sensorial 306 compreendendo um controlador 374 tendo um processador 702, uma memória 704, e uma ou mais interfaces de entrada/saída (E/S) 706, 708. Um barramento 710 pode conectar operacionalmente o processador 702, memória 704 e as interfaces de E/S 706, 708 juntas. A memória 704 inclui instruções 712 para realizar uma ou mais etapa(s dos métodos divulgados nesse documento, e o processador 702, em comunicação com a memória 704, está configurado para executar as instruções para realizar uma ou mais etapa(s).
[00103] Como ilustrado, o sistema 700 também pode incluir uma matriz de sensores 304 compreendendo uma pluralidade de sensores de COV 306, bem como uma unidade de transferência de ar 376 e uma interface de usuário 380. O processador 702 também pode controlar a operação total do sistema 700, incluindo a operação da matriz de sensores 304, a unidade de transferência de ar 376 e a interface de usuário
380.
[00104] A memória 704 pode representar qualquer tipo de meio legível por computador não transitório, tais como, memória de acesso aleatório (RAM), memória somente para leitura (ROM), disco ou fita magnético(a), disco óptico, memória flash ou memória holográfica. Em uma modalidade, a memória 704 compreende uma combinação de memória de acesso aleatório e memória somente para leitura. Em algumas modalidades, o processador 702 e a memória 704 podem ser combinados em um único chip. As interfaces de entrada/saída (E/S) 706, 708 permitem que o controlador 374 se comunique com outros componentes do sistema 700, tais como, a matriz de sensores 304, o sensor de fluxo de fluido 382, a unidade de transferência de ar 376 e à interface do usuário 380, via conexões com ou sem fio. O processador digital 702 pode ser incorporado de várias formas, tais como, por um processador de núcleo único, um processador de núcleo duplo (ou mais geralmente por um processador de múltiplos núcleos), um processador digital e coprocessador de método cooperativo, um controlador digital ou semelhantes.
[00105] O termo “software”, conforme usado nesse documento, destina-se a abranger qualquer coleção Ou conjunto de instruções executáveis por um computador ou outro sistema digital, de modo a configurar o computador ou outro sistema digital para realizar a tarefa que é a intenção do software. O termo “software” destina-se a abranger essas instruções armazenadas em mídias de armazenamento, tais como, RAM, disco rígido, disco óptico etc., além de abranger o chamado “firmware” que é um software armazenado em uma ROM ou assim por diante. Esse software pode ser organizado de várias maneiras, e pode incluir componentes de software organizados como bibliotecas, programas baseados na Internet armazenados em um servidor remoto ou assim por diante, código fonte, código interpretativo, código de objeto, código diretamente executável e assim por diante. Está previsto que o software possa invocar o código no nível do sistema ou fazer chamadas para outro software residente em um servidor ou outra localização para realizar determinadas funções.
[00106] As instruções 712 do controlador 374 podem incluir em várias modalidades um módulo de mudança de condutância 714, um módulo de dados de condutância líquida específica (“SNC”) 716, um módulo de gerenciamento de fluxo de gás 718, um módulo operacional de temperatura 720, um módulo de concentração de COV 722, e um módulo de saída de relatório 724, por exemplo.
[00107] O módulo de mudança de condutância 714 pode ser configurado para medir a condutância de um ou mais de sensores de COV 306 da matriz de sensores 304 e registrar os dados de condutância 728 na memória 704. Ou seja, em modalidades particulares, o módulo de mudança de condutância 714 pode ser configurado para instruir o processador 702 a medir a mudança de resistência da massa da película quimicamente sensível 328 de um ou mais de sensores de COV 306 usando os respectivos circuitos de sensoreação 326. Assim, o módulo de mudança de condutância 714 pode ser configurado para medir e receber, via interface de E/S 706, sinais de condutância dos sensores de COV 306 da matriz de sensores 304 e armazenam as condutâncias na memória 306 como dados de condutância 728. O módulo de mudança de condutância 714 também pode ser configurado para, por exemplo, minimizar o ruído eletrônico e desviar os sinais de condutância medidos a partir dos sensores de COV 306 para garantir medições exatas e precisas. Em algumas modalidades, o módulo de mudança de condutância 714 pode ser configurado para aplicar, por exemplo, um modelo de sinal e/ou algoritmo para gerenciar ou eliminar os problemas de desvio de condutância e ruído eletrônico na medição da condutância do sensor. Em outras modalidades, o módulo de mudança de condutância 714 pode ser configurado para ajustar os valores de condutância de um ou mais de sensores de COV medindo a condutância dos sensores de COV e elevando e/ou reduzindo a temperatura operacional de um ou mais dos sensores de COV (através do módulo de temperatura operacional 720) até que o valor da condutância de um sensor de COV corresponda a um valor de condutância de referência previamente determinado.
[00108] O módulo de dados de SNC 716 pode ser configurado para determinar a condutância líquida específica (“SNC”) de um ou mais dos sensores de COV 306 da matriz de sensores 304, como descrito anteriormente. Em particular, o módulo de dados de SNC 716 e o módulo de mudança de condutância 714 podem operar para medir e receber, via interface de E/S 706, certos sinais de condutância (por exemplo, valores de condutância dos sensores de COV contactados com um fluxo de fluido de controle e/ou um fluxo de fluido de amostra sem COVs alvo). Em seguida, o módulo de dados de SNC pode determinar um conjunto de valores SNC para o Sensores de COV 306 e armazenar o conjunto de valores SNC como dados de SNC 726 na memória 704.
[00109] O módulo de gerenciamento de fluxo de gás 718 pode ser configurado para operar a unidade de transferência de ar 326 para recuperar um fluxo de fluido (por exemplo, fluxo de fluido 384), dispensar o fluxo de fluido para o dispositivo 300, e purgar o fluxo de fluido (por exemplo, fluxo de fluido 316) do sistema 302. Em particular, o módulo de gerenciamento de fluxo de gás 718 pode ser configurado para receber, via interface de E/S 706, dados de fluxo de gás 730 do sensor de fluxo de fluido 382 da unidade de transferência de ar 376. Por exemplo, o os dados de fluxo de gás 730 podem incluir um limiar de admissão de fluido (por exemplo, volume) e medições do sensor de fluxo 382, que podem ser armazenadas na memória 704. Adicionalmente, o módulo de gerenciamento de fluxo de gás 718 pode ser configurado para operar a unidade de transferência de ar 376, incluindo a válvula 378 e bomba 380, bem como a entrada 310 e a saída 312 que controlam o trajeto do fluxo de fluido através do sistema 302.
[00110] O módulo de temperatura operacional 720 pode ser configurado para operar os circuitos aquecedores 324 dos sensores de COV 306 da matriz de sensores 304 via interface de E/S 706. Em particular, o módulo de temperatura operacional 720 pode ser configurado para aquecer um ou mais dos sensores de COV 306 a pelo menos uma primeira temperatura operacional e uma segunda temperatura operacional instruindo que a energia seja aplicada aos circuitos aquecedores 324 dos sensores de COV 306. O módulo de temperatura operacional 720 pode adicionalmente ser configurado para monitorar a temperatura de cada um dos sensores de COV 306 da matriz de sensores 304, e para ajustar a energia fornecida para regular a(s) temperatura(s) operacional(ais) dos sensores de COV
306. O módulo de temperatura 720 pode armazenar a(s temperatura(s) operacional(ais) de ponto de ajuste dos sensores de COV 306, bem como as temperaturas medidas como a temperatura 732 na memória 704.
[00111] O módulo de concentração de COV 722 pode ser configurado para determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais de COVs alvo em um fluxo de fluido, como descrito acima. Um ou mais dos COVs alvo pode(m) estar em uma forma gasosa dentro do fluxo de fluido (por exemplo,
um fluxo de ar). Em modalidades particulares, um ou mais dos COVs alvo é pelo menos um de: um feromônio; um semioquímico; e um cairomônio. Em outras modalidades, pelo menos um de um ou mais COVs alvo dentro do fluxo do fluido pode ser selecionado de um grupo que consiste em: 4,8-dimetildecanal; (2,2) -3, 6- (11R) -Dodecadien-l1-olida; (27,2) -3,6- Dodecadienolida; (2,2) -5,8- (11R) -Tetradecadien-13-olida; (Z) -5-tetradecen-13-olida; (R) - (7) -14-Metil-8-hexadecenal; (R) - (E) - 14-metil-8-hexadecen-al; y-etil-y-butirolactona; (Z7,E) -9,12-Tetradecadienil acetato; (Z7,E) -9, 12-Tetra- decadien-l1-ol; (Z7,E) -9,12-Tetradecadienal; (2) -9- Tetradecenil acetato; (Z) -11-Hexa-decenil acetato; (2S8,3R,1'S) -2, 3-Di-hidro-3,5-dimetil-2-etil-6(l1-metil-2- oxobutil)-4H-piran-4-ona; (28,3R,1'R) -2,3-Di-hidro-3,5- dimetil-2-etil-6(l-metil-2-oxobutil)-4H-piran-4-ona; (48,68S,7S) -T-hidroxi-4,6-dimetilnonan-3-ona; (28,38) -2,6- Dietil-3,5-dimetil-3,4-di-hidro-2H-pirano; 2-Palmitoil- ciclo-hexano-l1,3-diona; e 2-Oleoil-ciclo-hexano-1l,3-diona. No entanto, outros feromônios, semioquímicos e cairomônios são contemplados. A concentração determinada para um ou mais desses COVs alvo pode ser armazenada na memória como dados de COV 734.
[00112] O módulo de saída de relatório 724 pode ser configurado para desenvolver a saída de sistema desejada 738 e operar uma interface de usuário 380, via interface de E/S 380, para comunicar a saída 738 a um usuário associado do sistema 302. Em modalidades particulares, a interface de usuário 380 pode ser um visor dedicado ou pode ser um dispositivo de usuário secundário (por exemplo, um PC, tais como, um desktop, um laptop, um palmtop, um assistente digital portátil (PDA), um computador servidor, telefone celular, computador tablet, dispositivos móveis, e similares, ou uma combinação dos mesmos). Em algumas modalidades, a interface de usuário 380 pode incluir um alto- falante ou sistema de alto-falante. Assim, em algumas modalidades, a interface de E/S 708 pode ser uma interface de comunicação com fio. Em outras modalidades, a interface de E/S 708 pode compreender um componente de comunicação sem fio, e a comunicação com a interface de usuário 380 pode ocorrer através de um protocolo de comunicação sem fio, tais como, Bluetooth, BLE, Wi-Fi, 3G, 4G, 5G, LTE ou semelhantes.
[00113] Em qualquer um dos casos, a saída do sistema 738 pode ser comunicada através da interface do usuário 380 em várias modalidades, tais como, um gráfico, um diagrama, uma tabela ou um conjunto de dados, por exemplo, ilustrando os dados de COV determinados. Em algumas modalidades, a saída 738 pode incluir um componente audível, tais como, um tom de áudio, um conjunto de tons ou palavras audíveis, que podem ser comunicadas através de um alto-falante ou sistema de alto-falante da interface do usuário 380. O componente de saída audível pode ser um tom que soa a uma frequência que varia com base na(s) concentração(ões) de gás de um ou mais dos COVs alvo detectados (por exemplo, aumentar a frequência com níveis de detecção mais altos). Em modalidades particulares, a saída 738 compreende uma determinação de se uma infestação de insetos provavelmente está presente dentro de um produto armazenado. Em outras modalidades, a saída 738 pode incluir uma estimativa para a provável causa de infestação (por exemplo, identificando um ou mais SPI em particular com base nos dados de COV). Em ainda outras modalidades, a saída 738 pode incluir uma recomendação para a ação corretiva para proteger o valor do produto armazenado, tal como fumigação.
[00114] Os exemplos específicos a seguir descrevem novos aspectos da presente divulgação e procedimentos usados na mesma. Eles destinam-se apenas a fins ilustrativos e não devem ser interpretados como uma limitação aos aspectos mais amplos da invenção.
[00115] Com referência às FIGs. 8A-8D, são fornecidos gráficos de testes de bancada de laboratório de várias modalidades de chips de sensor de COV e sua sensibilidade a feromônios. Os feromônios de insetos adultos foram preparados em gases de teste a uma concentração de 2 ppm em nitrogênio seco em um cilindro de gás comprimido A31l1. Esse gás de teste foi diluído com nitrogênio seco adicional para obter uma corrente de gás com concentrações de feromônios entre 100 ppb e 300 ppb. Essa corrente de gás foi injetada no dispositivo pré-protótipo e a condutância líquida foi determinada. Os diagramas a seguir mostram a resposta de cinco sensores diferentes, um sem catalisador adicionado, quatro com os catalisadores Pd, Pt, Os e W adicionados. O catalisador W fornece excelente sensibilidade para oO feromônio de IMM (FIG. 8A), para o feromônio do besouro do fumo (FIG. 8C) e para o feromônio do besouro de armazém (FIG. 8D) . O catalisador de Pd mostra excelente sensibilidade para o feromônio do besouro de farinha vermelho (FIG. 8B). Os outros catalisadores são menos eficazes na resposta sensível aos feromônios.
[00116] Com referência às FIGs. 9A-9C, FIGs. 10A-10C, e
FIGs. 1l1A-11C, são fornecidos resultados experimentais de testes de campo da resposta do chip do sensor ao espaço superior livre sobre produtos com insetos. Em um teste de campo, o gás do espaço superior livre em uma amostra de 10 lb (4,54 kg) de farinha de trigo branca limpa foi injetado no dispositivo pré-protótipo para estabelecer um valor de resistência de referência. Uma vez que o valor da resistência de referência foi estabelecido, o gás do espaço superior livre sobre uma amostra de 10 lb (4,54 kg) acompanhante de farinha de trigo branca limpa na qual foram injetados frascos contendo diferentes números dos quatro insetos vivos, IMM, besouro de farinha vermelho, besouro de armazém e besouro do fumo. Os dados de resistência do gás espaço superior livre sobre o produto com insetos vivos incorporados são mostrados para um chip não catalisado (FIGs. 9A-9B), um chip catalisado por Pt (FIGs. 10A-10C), um chip catalisado por Os (FIGs. 11A-11C) e um chip catalisado por W (FIGs. 12A-12C).
[00117] Como observado em cada caso, uma diminuição na resistência é clara com um aumento na população de insetos. Insetos adicionais produzem feromônio adicional no espaço superior livre. Uma concentração mais alta de feromônios causa uma redução na resistência do chip do sensor. Assim, os chips sensores são capazes de produzir um sinal dependente da população de insetos. Esse sinal pode ser analisado e uma correlação entre a população de insetos e o sinal pode ser estabelecido.
[00118] Em relação às FIGs. 13A-13D, são fornecidos gráficos mostrando os resultados analíticos dos dados discutidos acima. Os dados brutos foram analisados convertendo os valores de resistência do chip, R, em valores de condutância do chip, representados matematicamente como K. A condutância líquida foi determinada subtraindo a condutância do chip quando nenhum inseto está presente, Kyx da condutância do chip quando insetos estão presentes, K37. À condutância líquida é representada matematicamente como AK. Gráficos de AK vs número de insetos são mostrados nas FIGs. 13A-13D. Como resultado, esses gráficos permitem a seleção do melhor catalisador para cada feromônio: um chip não catalisado para IMM; um chip catalisado por Os para besouro de armazém; e um chip não catalisado para besouro do fumo, por exemplo.
[00119] O presente relatório descritivo foi apresentado com referência às modalidades preferidas. Obviamente, modificações e alterações ocorrerão para outros após a leitura e compreensão do presente relatório descritivo. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas as modificações e alterações na medida em que elas se enquadrem no escopo das reivindicações anexas ou equivalentes das mesmas. Ou seja, será apreciado que vários dos recursos e funções descritos acima e outros, ou alternativas dos mesmos, podem ser desejavelmente combinados em muitos outros sistemas ou aplicações diferentes, e também que várias alternativas, modificações, não previstas Ou imprevisíveis no momento, variações ou melhorias nas mesmas podem ser subsequentemente feitas por aqueles habilitados na técnica que se destinam da mesma forma a serem abrangidos pelas reivindicações a seguir.
Claims (21)
1. Método para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado por detecção de um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo (COVs) dentro de um fluxo de fluido alvo, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um dispositivo que compreende: uma matriz de sensores incluindo uma pluralidade de sensores de COV, em que cada sensor de COV compreende: um substrato tendo um primeiro e um segundo lado; um circuito aquecedor resistivo formado no primeiro lado do substrato; um circuito de sensoreação formado no segundo lado do substrato; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato; aquecer um ou mais da pluralidade de sensores de COV a pelo menos uma primeira temperatura operacional; contactar um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância (AKi) correspondente a cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido alvo; e determinar uma concentração de componente de gás ([X]n) para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente: medir uma condutância de sinal para um ou mais de sensores de COV após contactar um ou mais de sensores de COV com o fluxo de fluido alvo;
em que o conjunto de valores de mudança de condutância (AKi) é determinado com base na diferença entre a condutância do sinal para cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido alvo e uma condutância de referência de cada um dos sensores de COV correspondentes.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a condutância de referência para um ou mais de sensores de COV é medida enquanto um ou mais de sensores de COV éstá(estão) em uma atmosfera ausente de qualquer COV alvo.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente: ajustar a condutância de referência de um ou mais dos sensores de COV após ser(em) contactado(s) com pelo menos um COV alvo para corresponder com à condutância de referência do sensor de COV correspondente antes do contato com pelo menos um COV alvo, em que a condutância de referência é ajustada por aquecimento de um ou mais dos sensores de COV até pelo menos uma segunda temperatura operacional.
5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente: contactar um ou mais da pluralidade de sensores de COV com um fluxo de fluido de amostra, o fluxo de fluido de amostra sendo ausente de qualquer COV alvo; e medir a condutância de referência para um ou mais de sensores de COV.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente: determinar um ou mais valores líquidos específicos de condutância para um ou mais dos sensores de COV, em que cada valor líquido específico de condutância corresponde a um dos COVs alvo.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada valor líquido específico de condutância correspondente a um COV alvo é determinado por: contactar um ou mais de sensores de COV com um fluxo de fluido de controle tendo uma concentração conhecida do COV alvo; medir uma condutância de teste para cada um de um ou mais de sensores de COV; e para cada um de um ou mais de sensores de COV, calcular um valor líquido específico de condutância com base na condutância de teste medida do sensor de COV e na concentração conhecida do COV alvo dentro do fluxo do fluido de controle.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o método compreende adicionalmente: determinar uma pluralidade de valores líquidos específicos de condutância para um ou mais dos sensores de COV, em que cada um dos valores líquidos específicos de condutância de cada um dos sensores de COV corresponde a um COV alvo diferente.
9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a concentração do componente de gás ([X]-n) para um ou mais de COVs alvo no fluxo de fluido alvo é determinada com base no conjunto de valores de mudança de condutância e em um ou mais valores líquidos específicos de condutância para cada um ou mais de sensores de COV.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura operacional está entre cerca de 180ºC e cerca de 400ºC.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de fluido alvo é uma amostra de ar tirada de uma proximidade com o produto armazenado que está sendo avaliado.
12. Dispositivo para detectar um ou mais de compostos orgânicos voláteis alvo (COVs) dentro de um fluxo de fluido alvo, o dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende: uma matriz de sensores tendo uma pluralidade de sensores de COV, em que cada sensor de COV inclui: um substrato; um circuito aquecedor resistivo formado em um primeiro lado do substrato; um circuito de sensoreação formado em um segundo lado do substrato; e uma película quimicamente sensível formada sobre o circuito de sensoreação no segundo lado do substrato.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a matriz de sensores compreende de cerca de dois a cerca de dez sensores de COV.
14. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuito aquecedor resistivo de pelo menos um da pluralidade de sensores de COV é uma padronização de serpentina tendo uma largura da trilha longitudinal de cerca de 0,288 mm a cerca de 0,352 mm e uma largura de espaçamento da trilha longitudinal de cerca de 0,333 mm para cerca de 0,407 mm.
15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o circuito de sensoreação de pelo menos uma da pluralidade de sensores de COV inclui um primeiro elemento de sensoreação e um segundo elemento de sensoreação formando um par de contatos interdigitalizados estendidos; em que o primeiro elemento de sensoreação compreende uma pluralidade de contatos estendidos, cada contato tendo uma largura da trilha latitudinal de cerca de 0,162 mm a cerca de 0,198 mm e um espaçamento da trilha latitudinal de cerca de 0,738 mm a cerca de 0,902 mm; e em que o segundo elemento de sensoreação compreende uma pluralidade de contatos estendidos, cada contato tendo uma largura da trilha latitudinal de cerca de 0,162 mm a cerca de 0,198 mm e um espaçamento da trilha latitudinal de cerca de 0,738 mm a cerca de 0,902 mm.
16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiro e segundo elementos de sensoreação compreende pelo menos três contatos estendidos, e em que o circuito de sensoreação tem um espaçamento da trilha latitudinal entre cada contato estendido dos primeiro e segundo elementos de sensoreação de cerca de 0,288 mm para cerca de 0,352 mm.
17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do circuito aquecedor resistivo e do circuito de sensoreação é formado a partir de uma composição que compreende platina, e a película quimicamente sensível é uma película de óxido de estanho nanocristalina formado de um gel aquoso de óxido de estanho.
18. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a película quimicamente sensível compreende um agente dopante selecionado de um grupo que consiste em: platina; paládio; molibdênio; tungstênio; níquel; rutênio; e ósmio.
19. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a matriz de sensores é operacionalmente conectada a um controlador, o controlador sendo configurado para: medir uma condutância para um ou mais da pluralidade de sensores de COV; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV contactados com o fluxo de fluido alvo; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais dos COVs alvo dentro do fluxo de fluido alvo com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
20. Sistema para identificar uma infestação de insetos de um produto armazenado, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende: uma câmara de teste envolvendo uma matriz de sensores, a matriz de sensores incluindo uma pluralidade de sensores de COV; uma unidade de transferência de ar configurada para recuperar um fluxo de fluido e dispensar o fluxo de fluido para a câmara de teste; e um controlador operacionalmente conectado à unidade de transferência de ar e à matriz de sensores, em que oO controlador está configurado para: operar a unidade de transferência de ar para recuperar o fluxo de fluido e dispensar o fluxo de fluido para a câmara de teste, em que um ou mais da pluralidade de sensores de COV está (estão) em contato com o fluxo de fluido; operar a matriz de sensores para medir uma condutância para um ou mais da pluralidade de sensores de COV; determinar um conjunto de valores de mudança de condutância correspondentes a cada um de um ou mais de sensores de COV; e determinar uma concentração de componente de gás para um ou mais COVs alvo dentro do fluxo de fluido com base no conjunto de valores de mudança de condutância.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que pelo menos um de um ou mais COVs alvo dentro do fluxo de fluido é selecionado de um grupo que consiste em: 4, 8-dimetildecanal; (2,2) -3,6- (11R) dodecadien-ll1-olida; (2Z2,Z)-3,6-Dodecadienolida; (2,2)-5,8- (11R) -Tetradecadien-13-olida; (Z) -5-tetradecen-13-olida; (R) - (27) -14-Metil-8-hexadecenal; (R) - (E) -14-Metil-8- hexadecen-al; y-etil-y-butirolactona; (Z7,E)-9,12- Tetradecadienil acetato; (Z,E) -9, 12-Tetra-decadien-l-ol; (Z,E) -9, 12-Tetradecadienal; (2) -9-Tetradecenil acetato; (Z) -11-Hexa-decenil acetato; (2S,3R,1'S)-2,3-Di-hidro-3,5- dimetil-2-etil-6(l-metil-2-oxobutil)-4H-piran-4-ona; (2S,3R,1'R) -2,3-Di-hidro-3,5-dimetil-2-etil-6(l1-metil-2- oxobutil)-4H-piran-4-ona; (48,68S,7S) -T-Hidroxi-4,6- dimetilnonan-3-ona; (28,38) -2, 6-Dietil-3,5-dimetil-3,4-di- hidro-2H-pirano; 2-Palmitoil-ciclo-hexano-l,3-diona; e 2- Oleoil-ciclo-hexano-l,3-diona.
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