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The Bioristor

The BIORISTOR is based on Organic Electrochemical Transistor (OECT) technology, a class of devices specifically designed to operate in aqueous and biological environments. Unlike conventional solid-state transistors, OECTs directly couple ionic transport in electrolytes with electronic conduction in organic semiconducting materials.

At the core of the BIORISTOR is PEDOT:PSS, a conductive polymer widely used in bioelectronics for its high conductivity, mixed ionic–electronic transport properties, mechanical flexibility, and excellent biocompatibility. These features make PEDOT:PSS particularly suited for in-vivo applications in plants, where stable and continuous interaction with biological fluids is required.

The BIORISTOR is a patented technology, whose operating principles and performance have been scientifically validated in more than 20 peer-reviewed publications. Extensive experimental studies have demonstrated its ability to monitor real-time physiological processes inside plants, providing early and sensitive detection of stress conditions.

Device Architecture and Operating Principle

The BIORISTOR consists of two main functional elements:

Channel (source–drain):
The transistor channel is formed by a PEDOT:PSS. The electrical conductivity of the channel is modulated by variations in ionic concentration within the plant sap. Changes in plant physiology directly affect the channel current, enabling continuous sensing of internal plant processes.

Gate electrode:
A second electrode, acting as the gate, is also in contact with the sap. When an appropriate electrical potential is applied, an electric field drives ions from the sap into or out of the PEDOT:PSS channel. This ionic exchange alters the doping level of the polymer, resulting in a measurable modulation of the channel current.

Through this mechanism, the BIORISTOR converts biological and chemical signals inside the plant into electrical signals, enabling direct, real-time monitoring of plant health with high sensitivity and temporal resolution.

Centralina IoT

L'unità di controllo PlantBit è un sistema elettronico progettato su misura e sviluppato specificamente per funzionare con il biosensore BIORISTOR. È progettato per acquisire segnali ad alta precisione da un massimo di cinque sensori contemporaneamente, garantendo misurazioni affidabili e stabili in condizioni reali sul campo.

Il monitoraggio delle piante viene effettuato ogni 15 minuti. I dati vengono raccolti, elaborati e trasmessi automaticamente alla piattaforma cloud proprietaria di PlantBit per l'archiviazione e l'analisi.

L'unità di controllo è alloggiata in un involucro completamente impermeabile e alimentata da batterie al litio ricaricabili, che la rendono adatta per un utilizzo prolungato all'aperto. I sensori BIORISTOR sono collegati all'unità tramite cavi, con tutti i connettori classificati IP67 per garantire durata e resistenza a condizioni ambientali difficili.

La trasmissione dei dati viene gestita in modo autonomo tramite connettività NB-IoT. In aree con copertura di rete limitata, il sistema può essere dotato di antenne esterne ad alto guadagno, garantendo una comunicazione robusta e affidabile.

Piattaforma Cloud Web App

BIORISTOR rappresenta un nuovo paradigma nell'agricoltura di precisione, fornendo informazioni dirette a livello di pianta sulle condizioni fisiologiche reali e sulle esigenze effettive, anziché basarsi esclusivamente su misurazioni ambientali indirette.

Tutti i dati raccolti nei campi dei nostri clienti vengono trasmessi in modo sicuro e archiviati nella piattaforma cloud proprietaria PlantBit, dove vengono centralizzati, protetti e resi disponibili per analisi avanzate.
I dati raccolti dal sensore vengono continuamente elaborati utilizzando modelli analitici avanzati e algoritmi di intelligenza artificiale, tra cui:

Modelli Random Forest per identificare lo stato di salute attuale delle piante
Reti neurali ricorrenti (RNN) con memoria a lungo termine (LSTM) per prevedere le risposte delle piante e le condizioni di stress con un anticipo fino a 24 ore

Anziché offrire prescrizioni automatizzate per la fertilizzazione o i trattamenti fitosanitari, la piattaforma BIORISTOR è integrata da un servizio di consulenza agronomica dedicato.
Specialisti esperti analizzano ulteriormente i dati dei sensori, integrandoli con le conoscenze agronomiche per supportare agricoltori e agronomi in:
- Interpretazione delle risposte delle piante
- Presa di decisioni informate sulle strategie di irrigazione
- Migliore comprensione del comportamento delle colture e delle dinamiche di stress
- Ottimizzazione degli interventi in base alle reali esigenze delle piante

Questo approccio "human-in-the-loop" garantisce affidabilità, adattabilità e fiducia, soprattutto in condizioni di campo complesse e variabili.

Tutti i dati grezzi sono archiviati in modo sicuro in un database SQL strutturato, organizzato in tabelle tematiche dedicate. Ciò consente ai clienti di sviluppare strategie di produzione basate sui dati che migliorano la qualità e la resa delle colture, aumentano l'efficienza operativa, riducono gli sprechi e migliorano la redditività complessiva dell'azienda agricola.

Le prove sul campo indicano che l'uso di BIORISTOR può ridurre il consumo di acqua per l'irrigazione fino al 40%.
Grazie alla sua tempestività e precisione uniche, il sistema consente di intervenire esattamente quando e dove è necessario, contribuendo a prevenire le perdite di resa legate allo stress e a migliorare la sostenibilità a lungo termine della produzione agricola.

Questo approccio trasforma dati biologici complessi in informazioni utili, supportando decisioni di irrigazione informate, tempestive e sostenibili.