BRPI1003026B1

BRPI1003026B1 - PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION

Info

Publication number: BRPI1003026B1
Application number: BRPI1003026-3A
Authority: BR
Inventors: Petrus D'amorim Santa Cruz Oliveira
Original assignee: Universidade Federal De Pernambuco
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2021-09-21
Also published as: BRPI1003026A2; WO2012016316A1

Abstract

dosímetro imprimível para radiação ultravioleta. refere-se a presente invenção a um dispositivo formado pela impressão de substância sensível à exposição à radiação ultravioleta sobre um substrato qualquer, atuando como tinta funcional e que passa então a atuar como dosímetro de radiação ultravioleta (uv-a, ub-b ou uv-c). a impressão é feita utilizando-se impressora convencional, mas com a substância sensível à radiação uv no lugar da tinta, sobre papel, etiqueta adesiva, polímero, tecido ou outro substrato que imobilize a substância ativa utilizada. após impresso com a substância ativa, o substrato, cortado em formato definido, passa a ser o dosímetro de uv, para monitoramento pessoal ou de ambiente, quando a substância utilizada como tinta for luminescente e a intensidade de luminescência emitida diminuir de forma bem comportada em função da dose de radiação uv recebida, como os complexos de lantanídeos ou outro que resulte em composto sensível à radiação uv, ou qualquer tipo de substância luminescente que evolua sob ação da radiação uv, dispersa em solvente para facilitar o uso no lugar da tinta da impressora, ou pura, ou também quando a tinta mudar de cor em função da dose de radiação uv recebida. para avaliação da dose de radiação uv, o substrato impresso poderá ter uma área determinada protegida da exposição à radiação para ser usada como referência. no caso de substância luminescente, a leitura da dose acumulada é feita pela introdução do substrato depois de exposto em leitor que mede a intensidade de luminescência em faixa de comprimento de onda correspondente à emissão característica da substância utilizada. a medida da dose acumulada pode ser feita por comparação entre a luminescência da parte exposta do substrato com a luminescência da parte não-exposta. a medida relativa pode ser convertida em dose. no caso de substância que mude de cor em função da dose de radiação uv recebida, a leitura pode ser visual, qualitativa por comparação da cor da área exposta com a parte não-exposta, ou quantitativa, pela introdução do substrato em leitor de reflectância ou absorção na região espectral correspondente, após calibração com valores que correspondam a cada faixa de dose acumulada. além de permitir a determinação da dose de radiação recebida e acumulada, o mesmo sistema pode permitir, opcionalmente, um acompanhamento visual para a detecção de um ponto limite permitido de dose de radiação uv, para fins de controle de processos industriais ou prevenção de superexposição individual.printable dosimeter for ultraviolet radiation. The present invention refers to a device formed by printing a substance sensitive to exposure to ultraviolet radiation on any substrate, acting as a functional ink and which then acts as an ultraviolet radiation dosimeter (uv-a, ub-b or uv -w). printing is done using a conventional printer, but with the substance sensitive to UV radiation instead of ink, on paper, adhesive label, polymer, fabric or other substrate that immobilizes the active substance used. After printing with the active substance, the substrate, cut into a defined shape, becomes the UV dosimeter, for personal or environmental monitoring, when the substance used as ink is luminescent and the intensity of luminescence emitted decreases in a well-behaved manner in function of the dose of UV radiation received, such as lanthanide complexes or others that result in a compound sensitive to UV radiation, or any type of luminescent substance that evolves under the action of UV radiation, dispersed in a solvent to facilitate use in place of paint. printer, or pure, or also when the ink changes color depending on the dose of UV radiation received. To evaluate the dose of UV radiation, the printed substrate may have a specific area protected from exposure to radiation to be used as a reference. In the case of a luminescent substance, the accumulated dose is read by introducing the substrate after exposure to a reader that measures the luminescence intensity in a wavelength range corresponding to the characteristic emission of the substance used. The measurement of the accumulated dose can be made by comparing the luminescence of the exposed part of the substrate with the luminescence of the unexposed part. the relative measurement can be converted into a dose. In the case of a substance that changes color depending on the dose of UV radiation received, the reading can be visual, qualitative by comparing the color of the exposed area with the unexposed part, or quantitative, by introducing the substrate into a reflectance reader or absorption in the corresponding spectral region, after calibration with values that correspond to each accumulated dose range. In addition to allowing the determination of the received and accumulated radiation dose, the same system can optionally allow visual monitoring to detect a permitted limit point of UV radiation dose, for the purposes of controlling industrial processes or preventing individual overexposure. .

Description

Technical Field

[001] Refere-se a presente invenção a um nanodispositivo molecular imprimível para dosimetria, que é um acumulador de dose seletivo à radiação ultravioleta (UV), invenção caracterizada por utilizar fótons gerados pelo material impresso no momento da aferição da dose, por estímulo posterior à exposição à radiação. O nanodispositivo é o próprio fluido funcional proposto, que pode ser aplicado sobre uma superfície que passará a acumular com efeito memória a dose de radiação ultravioleta recebida, permitindo então a dosimetria nas faixas de UVA, UV-B ou UV-C, através de avaliação posterior de sua luminescência quando estimulado, para monitoramento pessoal ou de ambiente.[001] The present invention refers to a printable molecular nanodevice for dosimetry, which is a selective dose accumulator to ultraviolet (UV) radiation, an invention characterized by using photons generated by the printed material at the time of measuring the dose, by subsequent stimulation exposure to radiation. The nanodevice is the proposed functional fluid itself, which can be applied to a surface that will accumulate with memory effect the dose of ultraviolet radiation received, thus allowing dosimetry in the UVA, UV-B or UV-C ranges, through evaluation of its luminescence when stimulated, for personal or environmental monitoring.

Fundamentals of Invention

[002] Na nanotecnologia molecular, um material funcional pode passar a ser o próprio dispositivo quando as propriedades do material, associadas à escala nanométrica, resultem em propriedades exploráveis tecnologicamente que permitam o desempenho de funções especificamente atribuídas a esta propriedade. Desta forma, mais particularmente a invenção se refere à exploração da supressão bem comportada das propriedades fotônicas de complexos de lantanídeos imprimíveis, que funcionam como dispositivos moleculares conversores de luz (DMCL). Explora-se a perda gradual da eficiência do DMCL em função da dose de radiação UV recebida cumulativamente, podendo assim guardar com efeito memória informações da dose recebida de radiação UV anterior ao momento da inspeção.[002] In molecular nanotechnology, a functional material can become the device itself when the material properties, associated with the nanometric scale, result in technologically exploitable properties that allow the performance of functions specifically assigned to this property. Thus, more particularly the invention concerns the exploration of the well-behaved suppression of the photonic properties of printable lanthanide complexes, which function as light converting molecular devices (DMCL). The gradual loss of DMCL efficiency is explored as a function of the cumulatively received UV radiation dose, thus being able to store with effect memory information on the UV radiation dose received prior to the inspection.

[003] Mais especificamente a invenção refere-se a um dispositivo na forma de fluido imprimível contendo complexos luminescentes com um ou mais íons de lantanídeos como átomo central (tipicamente íons de Európio, Térbio ou Túlio) e ligantes - tipicamente BTFA, BTFA-Bipiridina (btfa-bipy), BTFA-Ortofenantrolina - ou outro que resulte em complexo que a ligação metal-ligante evolua sob ação da radiação UV, disperso em solventes para ajuste de propriedades como viscosidade e tensão superficial que permitam o seu uso no lugar da tinta de impressoras. Após impresso em superfície a ser exposta à radiação UV a ser monitorada, o material funciona como dispositivo acumulador de dose com efeito-memória, independente do leitor, o que reduz o custo para dosimetria pessoal. A dose recebida é acumulada, e pode ser inspecionada a qualquer momento após rápido pulso de estímulo (tipicamente por LED UV). O pulso de luminescência visível, tipicamente no vermelho emitido pelo íon Európio (III) ou verde pelo Térbio (III), pode ser medido por luxímetros comerciais que quantifiquem a intensidade de luminescência visível emitida, corrigida por curva de correlação com a dose para medidas quantitativas. Alternativamente, a observação visual pode ser utilizada para medidas semiquantitativas, que identificam valores fixos de doses máximas, em que a supressão da luminescência é total. A que a intensidade de radiação emitida é inversamente proporcional à dose da radiação UV recebida cumulativamente, já que os ligantes utilizados são afetados irreversivelmente pela radiação, até supressão total da luminescência.[003] More specifically the invention relates to a device in the form of printable fluid containing luminescent complexes with one or more lanthanide ions as central atom (typically Europium, Terbium or Thulium ions) and ligands - typically BTFA, BTFA-Bipyridine (btfa-bipy), BTFA-Orthophenanthroline - or another that results in a complex that the metal-binder bond evolves under the action of UV radiation, dispersed in solvents to adjust properties such as viscosity and surface tension that allow its use in place of paint of printers. After being printed on a surface to be exposed to UV radiation to be monitored, the material works as a dose accumulator device with memory effect, independent of the reader, which reduces the cost of personal dosimetry. The dose received is accumulated, and can be inspected at any time after a rapid stimulus pulse (typically by UV LED). The visible luminescence pulse, typically in red emitted by Europium (III) or green by Terbium (III) ion, can be measured by commercial luxmeters that quantify the intensity of visible luminescence emitted, corrected by a dose correlation curve for quantitative measurements . Alternatively, visual observation can be used for semi-quantitative measurements, which identify fixed values of maximum doses, in which luminescence suppression is complete. That the intensity of emitted radiation is inversely proportional to the dose of UV radiation received cumulatively, since the ligands used are irreversibly affected by the radiation, until total suppression of luminescence.

State of the Art

[004] A incidência de câncer de pele vem crescendo descontroladamente segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), com o número de casos dobrando em menos de uma década. Um aumento de 2% na intensidade de radiação ultravioleta na superfície do planeta, devido à redução de 1% da camada de ozônio, leva a um aumento de 4% nos casos de câncer de pele em humanos, além de estimular a imunossupressão e outras doenças como a catarata ocular. A importância do monitoramento da dose acumulada de radiação UV, em particular em humanos, e também para controle de processos nas indústrias e na área médica, tem levado ao desenvolvimento de novos dispositivos nos últimos anos, no entanto, limitações tecnológicas de processos já existentes e os custos envolvidos, resultam em pouca disponibilidade dos dosímetros de radiação UV, particularmente para dosimetria pessoal. A utilização de dosímetros pessoais constitui uma prática bem estabelecida em pessoas expostas a radiações ionizantes, mas, por falta de legislação específica e limitações nos dispositivos disponíveis, não se constata um monitoramento equivalente para a exposição à radiação ultravioleta, resultando nos índices citados.[004] The incidence of skin cancer has been growing uncontrollably according to the World Health Organization (WHO), with the number of cases doubling in less than a decade. A 2% increase in the intensity of ultraviolet radiation on the planet's surface, due to a 1% reduction in the ozone layer, leads to a 4% increase in cases of skin cancer in humans, in addition to stimulating immunosuppression and other diseases like ocular cataracts. The importance of monitoring the accumulated dose of UV radiation, particularly in humans, and also for process control in industries and in the medical field, has led to the development of new devices in recent years, however, technological limitations of existing processes and the costs involved result in limited availability of UV radiation dosimeters, particularly for personal dosimetry. The use of personal dosimeters is a well-established practice for people exposed to ionizing radiation, but, due to the lack of specific legislation and limitations on available devices, there is no equivalent monitoring for exposure to ultraviolet radiation, resulting in the aforementioned rates.

[005] Os dispositivos imprimíveis desenvolvidos para dosimetria de radiação UV atualmente disponíveis utilizam cores-pigmento em materiais fotocrômicos. Alguns são associados com sistemas cromóforos fotossensíveis e mesmo multicores, em que uma cor-pigmento é atenuada enquanto outros pigmentos são formados, mas sempre utilizando cores-pigmento - que são cores subtrativas, por serem formadas por absorção da luz incidente, sendo assim muito susceptíveis a alterações extrínsecas à dose de radiação UV, motivo pelo qual não são certificados com a confiabilidade necessária para dosimetria pessoal. Faz-se indispensável se distinguir essas cores-pigmento, utilizadas no estado da técnica, das cores-luz, que são produzidas por luminescência apenas no momento do estímulo, através de processos fotônicos, por emissão de fótons, que produzidos por dispositivo molecular conversor de luz imprimível, caracterizam a presente invenção.[005] Printable devices developed for UV radiation dosimetry currently available use pigment-colors in photochromic materials. Some are associated with photosensitive and even multicolor chromophore systems, in which a pigment color is attenuated while other pigments are formed, but always using pigment colors - which are subtractive colors, as they are formed by absorption of incident light, thus being very susceptible to extrinsic changes in the dose of UV radiation, which is why they are not certified with the reliability necessary for personal dosimetry. It is essential to distinguish these pigment colors, used in the prior art, from the light colors, which are produced by luminescence only at the time of stimulus, through photonic processes, by photon emission, which are produced by a molecular converter device. printable light characterize the present invention.

[006] Outros dispositivos existentes para dosimetria UV são adaptações de dosímetros para radiações ionizantes, não sendo estritamente seletivos para a faixa de radiação ultravioleta, e, portanto, pouco recomendados, em particular para monitoramento pessoal, além da parte ativa ser sempre integrada à parte eletrônica de leitura da dose, com custos muitas vezes incompatíveis para uso em dosimetria pessoal.[006] Other existing devices for UV dosimetry are adaptations of dosimeters for ionizing radiation, not being strictly selective for the ultraviolet radiation range, and therefore not recommended, in particular for personal monitoring, in addition to the active part being always integrated separately electronic dose reading, with costs often incompatible for use in personal dosimetry.

Disclosure of the Invention

[007] A principal novidade da presente invenção é o fato de ser um dosímetro imprimível mais confiável por utilizar emissão de luz apenas no momento da leitura da dose de radiação UV acumulada, com sensibilidade regulável pela espessura do material impresso. Através de processos fotônicos de transferência de energia, ativados no momento da leitura da dose acumulada, funciona através do impedimento gradual, seletivo e irreversível dessa transferência de energia entre ligantes e um ou mais tipos de íons de lantanídeos em função da dose acumulada, não sendo afetado por fatores extrínsecos, e permitindo a leitura quantitativa dessa dose através da redução da emissão de fótons, tipicamente na região visível do espectro, no momento em que se deseja aferir a dose acumulada, pelo estímulo do sistema.[007] The main novelty of the present invention is the fact that it is a more reliable printable dosimeter because it uses light emission only at the time of reading the accumulated UV radiation dose, with adjustable sensitivity by the thickness of the printed material. Through photonic energy transfer processes, activated at the time of reading the accumulated dose, it works through the gradual, selective and irreversible impediment of this energy transfer between ligands and one or more types of lanthanide ions as a function of the accumulated dose, not being affected by extrinsic factors, and allowing the quantitative reading of this dose by reducing the emission of photons, typically in the visible region of the spectrum, at the moment when you want to measure the accumulated dose, by stimulating the system.

[008] Uma das principais vantagens do dispositivo proposto consiste em aliar a versatilidade de ser imprimível, com o processo fotônico que permite só revelar a dose acumulada em momento oportuno, através de estímulo externo, conferindo maior confiabilidade e evitando dispersão do usuário, principalmente em ambiente industrial, podendo ser feita em lote, com único leitor, tipicamente um luxímetro, mas permitindo também inspeção visual de dose limite atingida, pela supressão total da luminescência inspecionada por estímulo externo, tipicamente pulso de LED UV, sendo a dose limite personalizável pela concentração ou número de camadas do material impresso, na forma de superfície imprimível versátil como dosímetro de radiação UV.[008] One of the main advantages of the proposed device is to combine the versatility of being printable, with the photonic process that only allows revealing the accumulated dose at an opportune time, through external stimulus, providing greater reliability and avoiding user dispersion, especially in industrial environment, and can be done in batch, with a single reader, typically a luxmeter, but also allowing visual inspection of the limit dose reached, by the total suppression of luminescence inspected by external stimulus, typically UV LED pulse, with the limit dose being customizable by the concentration or number of layers of printed material, in the form of versatile printable surface such as UV radiation dosimeter.

[009] Dos diversos dispositivos para dosimetria para radiação UV, dentre os imprimíveis, alguns utilizam processos fotocrômicos, em que pigmentos são degradados pela radiação, outros utilizam processos mistos, com degradação de pigmentos fotocrômicos e criação de pigmentos (cromogênicos), todos envolvendo absorção de luz incidente, que leva à maior vulnerabilidade a fatores extrínsecos à radiação UV. Nenhum desses dispositivos imprimíveis utiliza processos fotônicos, em que os fótons são emitidos pelo material, como na presente invenção, que envolve impressão de material com mecanismo interno de transferência de energia entre ligantes e lantanídeos, conferindo a vantagem de serem mais protegidos de fatores extrínsecos e garantindo maior confiabilidade à dosimetria, aliada à versatilidade de uma superfície impressa ativa.[009] Of the various devices for dosimetry for UV radiation, among the printable ones, some use photochromic processes, in which pigments are degraded by radiation, others use mixed processes, with degradation of photochromic pigments and creation of pigments (chromogenic), all involving absorption incident light, which leads to greater vulnerability to extrinsic factors to UV radiation. None of these printable devices use photonic processes, in which photons are emitted by the material, as in the present invention, which involves printing a material with an internal energy transfer mechanism between ligands and lanthanides, conferring the advantage of being more protected from extrinsic factors and ensuring greater reliability in dosimetry, combined with the versatility of an active printed surface.

[010] Encontra-se na literatura, há décadas, uma grande variedade de complexos luminescentes de íons de lantanídeos, e há cerca de vinte anos, publicações em que o próprio inventor é coautor, complexos cuja luminescência se degrada em função da radiação UV recebida, no entanto, o uso de complexos de lantanídeos em fluidos para impressão de superfícies que funcionem como acumuladores de doses para dosimetria de radiação UV não é óbvio e não foi anteriormente proposto, já que o complexo é cristalizado na forma sólida, mas a sua impressão para atuar como superfície dosimétrica depende da preparação de fluido imprimível. O resultado de se aliar o complexo à impressão também não é óbvio com relação aos processos citados inicialmente, em que a dosimetria envolve cores-pigmento, portanto subtrativas, diferente dos propostos para impressão, que envolve cores-luz, portanto aditivas, com mecanismos divergentes, um com pigmentos, outro com fótons. Na presente invenção, os processos fotônicos podem atuar na dosimetria inclusive em um único e bem definido comprimento de onda, como o da transição 5D0-7F2 do íons Eu3+, em torno de 612 nm (vermelho), para medições quantitativas por correlação com a dose acumulada, ou mesmo pela síntese aditiva com mais de uma transição eletrônica, com outros íons como o térbio (Tb3+) ou Túlio (Tm3+), com emissões no verde e no azul, para monitoramento de cores primárias na dosimetria.[010] A wide variety of luminescent complexes of lanthanide ions have been found in the literature for decades, and for about twenty years, publications in which the inventor himself is a co-author, complexes whose luminescence degrades due to the UV radiation received , however, the use of lanthanide complexes in surface printing fluids that function as dose accumulators for UV radiation dosimetry is not obvious and has not been previously proposed, as the complex is crystallized in solid form, but its imprint to act as a dosimetric surface depends on the preparation of printable fluid. The result of combining the complex with printing is also not obvious in relation to the processes mentioned initially, in which dosimetry involves pigment-colors, therefore subtractive, unlike those proposed for printing, which involves light-colors, therefore additive, with divergent mechanisms , one with pigments, one with photons. In the present invention, photonic processes can act in dosimetry even at a single and well-defined wavelength, such as the 5D0-7F2 transition of the Eu3+ ions, around 612 nm (red), for quantitative measurements by dose correlation accumulated, or even by additive synthesis with more than one electronic transition, with other ions such as terbium (Tb3+) or Thulium (Tm3+), with emissions in green and blue, for monitoring primary colors in dosimetry.

[011] O estado da técnica existente não resolve o problema associado aos fatores extrínsecos à radiação UV que afetam a estabilidade de qualquer pigmento, como a própria radiação visível, que altera de forma já bem conhecida pigmentos utilizados em tecidos, obras de arte ou em qualquer suporte, decorrente de fotodegradação que afeta grupamentos cromóforos. A presente invenção não utiliza grupos cromóforos como parte ativa para a dosimetria, tanto que os dispositivos impressos não apresentam cor, e sim transferência de energia intramolecular metal-ligante no interior do complexo, entre os ligantes, que funcionam como nanoantenas absorvedoras de radiação UV, e lantanídeos, que funcionam como emissores de radiação visível, após receber radiação captada pelas nanoantenas. O que confere a dosimetria UV é a alteração gradual e irreversível entre o íon lantanídeo e os ligantes em função da radiação UV, seletiva para a faixa espectral do UV.[011] The existing state of the art does not solve the problem associated with factors extrinsic to UV radiation that affect the stability of any pigment, such as visible radiation itself, which changes in a well-known way pigments used in fabrics, works of art or in any support, due to photodegradation that affects chromophore groups. The present invention does not use chromophore groups as an active part for dosimetry, so that the printed devices do not present color, but transfer of intramolecular metal-ligand energy within the complex, between the ligands, which function as UV radiation absorbing nanoantennas, and lanthanides, which function as visible radiation emitters, after receiving radiation captured by nanoantennas. What UV dosimetry confers is the gradual and irreversible change between the lanthanide ion and the ligands due to UV radiation, selective for the UV spectral range.

Best Way to Carry Out the Invention

[012] Para uma dosimetria mais precisa da radiação UV, a superfície a ser impressa (papel, plástico, metal, tecido, vidro) poderá ser dividida em duas pequenas áreas, uma área a ser protegida da exposição à radiação UV, para ser usada como referência em medidas quantitativas, e outra área, exposta à radiação. Em impressoras de jato de tinta, por exemplo, essas áreas podem ser desenhadas no arquivo a ser impresso, como duas regiões adjacentes, dois quadrados ou dois círculos, por exemplo, de pequena dimensão, tipicamente em torno de 1 cm2 para dosimetria em áreas pontuais, ou em qualquer dimensão, no caso de se pretender mapeamento de superfícies expostas. A impressão deverá ser feita com o fluido do material ativo, que é o próprio nanodispositivo fotônico para dosimetria.[012] For more accurate dosimetry of UV radiation, the surface to be printed (paper, plastic, metal, fabric, glass) can be divided into two small areas, an area to be protected from exposure to UV radiation, to be used as a reference in quantitative measurements, and another area exposed to radiation. In inkjet printers, for example, these areas can be drawn in the file to be printed, as two adjacent regions, two squares or two circles, for example, of small dimension, typically around 1 cm2 for dosimetry in point areas , or in any dimension, if mapping of exposed surfaces is desired. The impression must be made with the fluid of the active material, which is the photonic nanodevice for dosimetry.

[013] O fluido a ser utilizado como a tinta funcional, que é o próprio dispositivo, é preparado através da dispersão dos complexos de lantanídeos - para um único tipo de íon, tipicamente Eu(btfa)3bipy - em aditivos para ajuste da viscosidade e tensão superficial na faixa em que a impressora exigir (tipicamente impressora de jato de tinta com atuadores piezoelétricos), tipicamente etanol e um aditivo de maior viscosidade sem pigmentação, como o monoetilenoglicol (MEG). No caso deste complexo fotônico, tomado como exemplo, já pode ser obtido comercialmente, ou sintetizado a partir da complexação do ligante btfa (4,4,4- trifluoro-1-fenil-1,3-butanodiona), que atua como principal antena, com cloreto de európio (III), adicionando-se em seguida o ligante bipiridina (bipy), que atua para completar a esfera de coordenação e impedir interferências externas no processo fotônico, protegendo-o de interações com moléculas de água, por exemplo. O complexo, na forma de pó policristalino, é inicialmente disperso em etanol (tipicamente 5 a 10 g/L) e em seguida a viscosidade regulada tipicamente na proporção em volume de 10 a 20 Etanol/MEG para impressoras de jato de tinta com atuadores piezoelétricos, em volume total para preencher um cartucho não utilizado previamente com tinta. Para impressoras de materiais, tipo DMP ou similar, recomenda-se utilizar cartuchos descartáveis.[013] The fluid to be used as the functional ink, which is the device itself, is prepared by dispersing the lanthanide complexes - for a single type of ion, typically Eu(btfa)3bipy - in additives to adjust the viscosity and surface tension in the range that the printer requires (typically an inkjet printer with piezoelectric actuators), typically ethanol and a higher viscosity additive without pigment such as monoethylene glycol (MEG). In the case of this photonic complex, taken as an example, it can already be obtained commercially, or synthesized from the complexation of the btfa ligand (4,4,4-trifluoro-1-phenyl-1,3-butanedione), which acts as the main antenna , with europium (III) chloride, then adding the bipyridine ligand (bipy), which acts to complete the coordination sphere and prevent external interference in the photonic process, protecting it from interactions with water molecules, for example. The complex, in the form of a polycrystalline powder, is initially dispersed in ethanol (typically 5 to 10 g/L) and then the viscosity is typically regulated in a volume ratio of 10 to 20 Ethanol/MEG for inkjet printers with piezoelectric actuators , in full volume to fill a previously unused cartridge with ink. For material printers, type DMP or similar, it is recommended to use disposable cartridges.

[014] Utilizando-se tipicamente papel como substrato, e um arquivo digital com o desenho de dois pequenos quadrados, tipicamente de 1 cm2, ou círculos como molde, imprime-se o dispositivo variando-se o número de camadas impressas (tipicamente de 5 a 20 camadas), em que o número de camadas dará a faixa máxima de dose a ser medida. Devem ser feitas curvas de calibração de intensidade de luminescência no visível em função da dose de radiação exposta, para cada dispositivo com sensibilidade definida pelo número de camadas impressa, para escolha do dispositivo apropriado a cada aplicação. A curva pode ser feita com simples luxímetro, ou para medida mais precisa, com radiômetro ou mesmo espectrômetro, protegendo-se o dispositivo da luz e o expondo à faixa de radiação UV de interesse.[014] Typically using paper as the substrate, and a digital file with the design of two small squares, typically 1 cm2, or circles as a template, the device is printed by varying the number of printed layers (typically 5 to 20 layers), where the number of layers will give the maximum dose range to be measured. Calibration curves for luminescence intensity in the visible must be drawn up as a function of the exposed radiation dose, for each device with sensitivity defined by the number of printed layers, in order to choose the appropriate device for each application. The curve can be made with a simple luxmeter, or for more precise measurement, with a radiometer or even a spectrometer, protecting the device from light and exposing it to the range of UV radiation of interest.

[015] Para uso do dispositivo, a leitura da dose acumulada quando desejada, é feita através de um pulso rápido de excitação, tipicamente entre 360 e 380 nm para o complexo utilizado como exemplo, em tempo suficiente para medida da luminescência, tipicamente menor que 1 segundo, nas mesmas condições de que foi feita a curva de calibração, tipicamente com luxímetro, para dispositivos ainda muito luminescentes depois de exposto, ou com radiômetros ou espectrômetros, para medidas mais precisas, após forte redução de luminescência, ou mesmo com leitores de luminescência desenvolvidos para este sistema. Para medidas mais precisas, a medida da dose acumulada pode ser feita por comparação entre a luminescência da parte exposta do substrato com a luminescência da parte não-exposta, comparando-se a medida relativa com valores associados a cada dose, através de calibração prévia. A medida relativa pode ser convertida em dose (unidades de J/cm2, por exemplo).[015] For the use of the device, the reading of the accumulated dose when desired is made through a rapid excitation pulse, typically between 360 and 380 nm for the complex used as an example, in sufficient time to measure the luminescence, typically less than 1 second, under the same conditions as the calibration curve, typically with a luxmeter, for devices that are still very luminescent after exposure, or with radiometers or spectrometers, for more accurate measurements, after strong luminescence reduction, or even with readers of luminescence developed for this system. For more accurate measurements, the measurement of the accumulated dose can be made by comparing the luminescence of the exposed part of the substrate with the luminescence of the non-exposed part, comparing the relative measure with values associated with each dose, through previous calibration. The relative measure can be converted to dose (units of J/cm2, for example).

[016] Além de permitir a determinação quantitativa da dose de radiação recebida e acumulada, o mesmo sistema pode permitir a detecção de um ponto limite fixo de dose, de radiação UV, atingido quando da supressão total da luminescência do dispositivo, quando inspecionado pelo rápido pulso de excitação, para fins de controle de processos industriais ou prevenção de superexposição individual.[016] In addition to allowing the quantitative determination of the received and accumulated radiation dose, the same system can allow the detection of a fixed dose limit point of UV radiation, reached when the total suppression of the luminescence of the device, when inspected by the rapid excitation pulse, for purposes of industrial process control or prevention of individual overexposure.

[017] A presente invenção constitui num sistema de baixo custo e de fácil utilização para o uso em massa de dosímetros de uso pessoal para grupos que necessitem de monitoramento, sem necessidade de equipamento específico pelo usuário, havendo necessidade apenas da substituição de cartuchos de tinta de impressoras pelo cartucho do dosímetro imprimível. A leitura da dose pode ser feita utilizando leitores de luminescência comerciais calibrados para tal para uso coletivo em determinados locais, ou leitores dedicados, podendo esta leitura também ser terceirizada.[017] The present invention constitutes a low-cost and easy-to-use system for the mass use of personal-use dosimeters for groups that need monitoring, without the need for specific equipment by the user, requiring only the replacement of ink cartridges of printers by the printable dosimeter cartridge. The reading of the dose can be done using commercial luminescence readers calibrated for this purpose for collective use in certain places, or dedicated readers, and this reading can also be outsourced.

Claims

1. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION characterized as a molecular nanodevice consisting of a lanthanide complex dispersed in solvents chosen as a function of the printing technique, which by using a photonic mechanism is less affected by extrinsic factors, and allows regulation of the sensitivity range by thickness of the printed material, where the complex's ligands function as nanoantennas to capture ultraviolet radiation, and a central ion provides information on the accumulated dose when stimulated at the time of reading, measurable by the quantification of light emitted by the intramolecular energy transfer of ligand-lanthanide, affected gradually and irreversibly by the accumulated dose, which is read by a luxmeter through the correlation curve.

2. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claim 1, characterized in that it uses complexes containing ligands whose performance as a UV radiation absorbing nanoantenna is gradually compromised as a function of the accumulated UV radiation dose, typically simple fluorinated ligands such as BTFA.

3. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claims 1 and 2, characterized in that it can use complexes with more than one ligand, such as BTFA-bipyridine, or BTFA-orthophenanthroline, the first being responsible for the accumulation of the dose by gradual inactivation of the antenna effect, and the second to complete the complex's coordination sphere, shielding the molecular device against further external interference.

4. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claim 1, characterized in that it uses as the central ion of the complex a single type of lanthanide ion in visible emission in trivalent form (Eu3+, Tb3+, Tm3+, Dy3+, Ho3+), typically Eu3+, for quantitative reading by post-exposure monitoring, by luxmeters or radiometers, under a short pulse of excitation radiation at the time of the reading, typically also in the UV range.

5. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claims 1 and 4, characterized in that it can use more than one lanthanide ion for semi-quantitative visual inspection by additive light synthesis.

6. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claim 1, characterized in that it can have the composition adjusted through solvents chosen according to the type of printing used, provided that they do not contain pigments, typically ethanol being used for initial dispersion of the photonic complex , and monoethylene glycol (MEG) for viscosity adjustment, typically at concentrations of 5 to 10 g/L of the polycrystalline complex in ethanol, and the typical volume ratio of 10 to 20 Ethanol/MEG, for use in inkjet printers with piezoelectric actuators.

7. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claims 1 and 6, characterized in that it can be applied on various substrates, typically paper, textiles or polymers, in a number of layers that define the sensitivity range of the device, for a fixed concentration of the complex in the fluid, thus having the flexibility of adjustment depending on the type of use of the device.

8. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claims 1, 6 and 7, characterized in that it allows visual analysis of the accumulation of maximum doses reached, pre-established by the thickness or number of layers of the printed device, through total suppression of luminescence at the limit determined.

9. PRINTABLE DOSIMETER FOR ULTRAVIOLET RADIATION, according to claim 1, characterized in that it allows more accurate dosimetry from the comparative analysis of the luminescence intensity reduction of an exposed area of the device in relation to a reference area, protected from radiation.