Laatste nieuws:

ZüRICH, 2 oktober 2017 12:00

Bio-microsensor voor appels en vis

Een nieuwe generatie sensoren moet het Internet of Things uitbreiden naar de voedingsmiddelensector. Onderzoekers van de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) hebben een flinterdunne temperatuursensor ontwikkeld, die onschadelijk voor de gezondheid en biologisch afbreekbaar is.

De bio-microsensor is slechts 16 µm dik en weegt bij een lengte van een paar mm maar een fractie van een milligram. '
De bio-microsensor is slechts 16 µm dik en weegt bij een lengte van een paar mm maar een fractie van een milligram.
1/1

Microsensoren worden nu al op grote schaal toegepast, bijvoorbeeld om giftige gassen te detecteren. Ook in kleine zender-ontvanger-systemen zoals RFID-chips worden ze ingebouwd.

Omdat zulke sensoren echter vaak edelmetalen bevatten die schadelijk zijn voor het milieu of de gezondheid, zijn ze niet geschikt voor medische toepassingen met direct contact met het lichaam of voor het aanbrengen op levensmiddelen.

Om deze reden is er grote belangstelling vanuit onderzoek en industrie voor microsensoren uit niet-toxische materialen die biologisch afbreekbaar zijn.

Magnesiumdraad in composteerbaar polymeer

Een team van onderzoekers van verschillende instituten aan de ETH ontwikkelde zo'n bio-microsensor voor temperatuurmeting. Voor de bio-microsensoren lasten ze een superfijne, strak gewonden elektrokabel uit magnesium, siliciumdioxide en -nitride in een composteerbaar polymeer.

Magnesium is een belangrijk bestanddeel van onze voeding siliciumdioxide en -nitride zijn biologisch compatibel en oplosbaar in water. Het gebruikte polymeer wordt vervaardigd uit mais- en aardappelzetmeel en voldoet aan de Europese en Amerikaanse richtlijnen voor gebruik in de levensmiddelensector.

De onderzoekers zijn er van overtuigd dat zulke bio-microsensoren een grote toekomst tegemoet gaan. Zo zouden vissen uit Japan voor het transport naar Europa kunnen worden voorzien van nietige temperatuursensoren. Daardoor zou continu kunnen worden bewaakt of ze voldoende zijn gekoeld.

Daarvoor zijn sensoren nodig die op levensmiddelen zijn aangebracht en geen gevaar vormen voor de gezondheid van de consumenten. Opdat de sensoren in containers vol vis of andere voedingsmiddelen kunnen worden gebruikt, moeten ze bovendien klein, robuust en flexibel zijn.

Dunner dan een haar

De door de Zwitserse onderzoekers ontwikkelde sensor is slechts 16 micrometer dik, wezenlijk dunner dan een haar (100 micrometer) en weegt bij een lengte van een paar millimeter slechts een fractie van een milligram. In zijn huidige vorm is de sensor in een 1% zoutoplossing na 67 dagen volledig opgelost.

Hij blijft een dag lang functioneel, want zo lang duurt het voordat het wasser in het polymeer is gediffundeerd en de draad van de sensor heeft opgelost. Dat zou voldoende zijn om bijvoorbeeld een partij vis van Japan naar Europa te bewaken.

De onderzoekers kunnen de levensduur echter relatief gemakkelijk aanpassen door middel van de polymeerdikte. Maar een dikkere sensor zou minder flexibel zijn. De huidige sensor functioneert zelfs nog wanneer hij compleet wordt verfrommeld of gevouwen. Ook is hij bestand tegen trekkrachten tot een rek van 10% van de originele grootte.

Voor de voeding hebben de onderzoekers de sensor met behulp van ultradunne, biologisch afbreekbare zinkkabels gekoppeld aan een externe microbatterij. Op diezelfde (niet biologisch afbreekbare) chip bevinden zich een microprocessor en een zender die de temperatuurdata via Bluetooth naar een externe computer stuurt. Hierdoor kan de temperatuur van een product over een afstand van 10 m tot 20 m continu worden bewaakt.

Biosensoren vanaf de rol

Momenteel is de productie van de bio-microsensor nog tijdrovend en kostbaar. De onderzoekers zijn er echter van overtuigd dat de sensoren ooit kunnen worden gemaakt voor de massamarkt. Dat geldt met name doordat de drukmethoden voor elektronica steeds beter worden.

Als de biosensoren eenmaal goedkoop genoeg zijn, zou men ze praktisch overal op kunnen bevestigen. Voedingsmiddelen kunnen daardoor onderdeel van het Internet of Things worden, waarmee de fysieke wereld met de digitale wereld wordt verbonden. Daarbij hoeft het niet bij temperatuurmetingen te blijven; vergelijkbare sensoren zouden druk, gasontwikkeling en UV-straling kunnen meten.

De onderzoekers voorspellen dat we de eerste van zulke biologisch afbreekbare sensoren in vijf tot tien jaar in het dagelijks leven kunnen aantreffen, afhankelijk van de belangstelling van de industrie. Tegen die tijd zouden batterij, processor en zender waarschijnlijk met de microsensor zijn geïntegreerd. Maar om ook deze componenten zonder bezwaar voor milieu en gezondheid toe te kunnen passen, is nog veel onderzoek nodig. Het team zoekt daarom nu een bio-compatibele voeding voor zijn sensor.

bron: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Reacties (1)

De biosensoren voorzien van steepjescode om informatie af te lezen.

C.J.Nijssen

16-10-2017 op 12:23

Hier kunt u een reactie plaatsen bij het bericht .
Uw e-mailadres zal niet op de website worden getoond.
Uw naam *
Uw E-mail *
Uw bericht *
  robot check
Vul de code van bovenstaand plaatje in.

Van onze partners meer (7)...

Pilz Nederland

EUCHNER (Benelux) BV

DIS Sensors

Bege Aandrijftechniek BV

Rotero Holland bv

Rollon Lineairtechniek BV

Vacatures

ab op Twitter

TwitterlogoVolg ab nu ook op Twitter!

Onze accountnaam is: @aenb

Agenda meer (4)

20 maart 2018 - Utrecht - Jaarbeurs
ESEF 2018
20 maart 2018 - Utrecht - Jaarbeurs
TechniShow 2018
23 april 2018 - Hannover - Messegelände
Hannover Messe 2018
23 april 2018 - Hannover, Messegelände
CeMAT

Geen nieuws meer missen?

Meldt u dan direct aan voor de gratis ab nieuwsbrief.

 

Knop nieuwsbriefMet de gratis ab nieuwsbrief wordt u wekelijks op de hoogte gehouden over het aandrijven en besturen nieuws. U ontvangt wekelijks het laatste nieuws en elke maand een themanieuwsbrief.

 

Direct aanmelden