ENEA brevetta indicatore di temperatura per il monitoraggio termico di beni o merci deperibili nel settore medico, agroalimentare o farmaceutico
I livelli di complessità e i fattori di scala tutt’oggi raggiunti negli scambi commerciali e nel trasporto sia di merci che di persone pongono in maniera sempre più decisa l’attenzione sulle problematiche legate all’identità dell’oggetto tracciato, all’autenticità della sua identità e alla tracciabilità della sua storia passata.
Sulla scia dell’evoluzione dei sistemi di identificazione, ai metodi di etichettatura ottica basati prevalentemente su codice a barre nelle sue notevoli incarnazioni (tra cui gli EAN code e i codici QR) si sono affiancati i sistemi di identificazione a Radio Frequenza – RFID (acronimo di Radio Frequency IDentification).
Caratteristica distintiva di questi ultimi è quella di trasferire in modalità wireless informazioni a distanza attraverso un canale di comunicazione basato sulla propagazione di campi elettromagnetici, rendendo questi sistemi particolarmente adatti all’interfacciamento con reti informatiche, riservati e sicuri rispetto ai propri omologhi ottici e impiegabili laddove il package impedisca l’accesso ottico all’elemento da interrogare. Inoltre, la possibilità di integrare una memoria elettronica non volatile a bordo dell’etichetta consente di trasportare una quantità significativa di informazioni superiore a quanto si possa associare comunemente ai codici a barre, informazioni modificabili attraverso lettori molto diffusi.
Una delle frontiere dell’attuale tecnologia RFID consiste nell’integrare nell’etichetta (transponder) uno o più sensori al fine di rappresentare l’identità, la storia manifatturiera o logistica di un prodotto piuttosto che il suo stato di conservazione in maniera più fedele e autentica rispetto ad altri sistemi. Questa innovativa classe di sistemi RFID (sensibili) promette di soddisfare le richieste da parte di utenti sempre più attenti e consapevoli riguardo i problemi della tracciabilità, della conservazione dei prodotti, dell’autenticità e della sicurezza.
Esiste una particolare classe di etichette RFID dette “HF passive” basate su campi in alta frequenza (High-Frequency) e sprovviste di batteria o, in generale, di sorgente di energia a bordo che, a causa della loro economicità, della facilità con cui possono essere prodotte, acquisite o personalizzate, sono allo stato attuale tra le più diffuse sul mercato. Esse, però, pongono alcuni ostacoli di natura tecnica sulla via del processo di integrazione di sensori. In particolare, l’integrazione di un sensore introduce due problematiche molto importanti: richiede la presenza a bordo dell’etichetta di un chip dedicato all’acquisizione di dati e una sorgente di energia stabile e duratura in grado di alimentare il chip, conferendo ad esso la capacità di acquisire il dato in qualsiasi istante della vita dell’etichetta poiché non è noto quando (nel tempo) si verificherà l’evento d’interesse.
Nell’ambito della ricerca sui sistemi RFID innovativi, l’ENEA ha in passato elaborato una soluzione al primo problema attraverso il brevetto denominato “Dispositivo e Sistema di Misura”, che sposta la complessità dell’acquisizione del dato dal sensore dall’etichetta al lettore abbattendo, così, i costi dell’intero sistema poiché tale tecnica di misura prescinde dall’uso di strumenti di misura da laboratorio (tipicamente sofisticati, ingombranti, delicati, costosi, energivori e poco adatti a lavorare sul campo).
Restava però da affrontare la seconda problematica, cioè la persistenza (la memorizzazione) del dato rilevato dal sensore, persistenza che non poteva essere richiesta al chip poiché esso risulta elettricamente alimentato solo quando l’etichetta è in accoppiamento (in prossimità) con il lettore.
Questo recente brevetto affronta la problematica della persistenza del dato ambientale (in particolare per la temperatura) sostituendo all’elemento sensore un dispositivo indicatore in grado di memorizzare un evento termico (tipicamente il superamento di una soglia di temperatura), anche in assenza di alimentazione elettrica e di trasferire detta informazione allo strato fisico del canale trasmissivo in modo da consentirne l’acquisizione mediante il lettore brevettato in precedenza.
In dettaglio, l’invenzione riguarda un indicatore di temperatura, geometricamente, elettricamente e funzionalmente integrato in un transponder in tecnologia RFID HF, il suo metodo di integrazione caratterizzato da costi ridotti e bassa complessità circuitale e il procedimento necessario alla sua realizzazione. In particolare, il processo brevettato rende potenzialmente molto efficiente la fabbricazione dell’elemento sensibile. Ne segue che il design del transponder e del processo di fabbricazione sono specificamente concepiti in un’ottica di semplicità ed economicità con minimo aggravio di spesa rispetto alla fabbricazione e adozione di un transponder non sensibile.
L’approccio adottato ha come caratteristiche essenziali che il valore di temperatura rilevato da un sensore è rimpiazzato dalla segnalazione di tipo “on-off” riguardo all’accadimento di un evento termico e che l’introduzione dell’indicatore nell’etichetta non compromette il normale trasferimento d’informazioni tra l’etichetta stessa ed un lettore convenzionale.
Il materiale prodotto può essere di interesse delle aziende che progettano e producono transponder e lettori RFID per applicazioni nel campo della logistica di merci deperibili in generale, del monitoraggio della catena del freddo e nella movimentazione di campioni biologici.