maart 2022 - Jaarbeurs
Agro & Food / 09 oktober 2017

Nieuwe veilige bio-microsensor voor meten temperatuur voedsel

Een nieuwe generatie microsensoren kan de ontbrekende link zijn tussen voedselproducten en de Internet of Things. Onderzoekers van de EHT Zürich hebben een ultradunne temperatuursensor ontwikkeld die zowel bio-compatibel als biologisch afbreekbaar is.

Microsensoren worden al in veel verschillende applicaties gebruikt, zoals bij de detectie van giftige gassen. Ze worden ook geïntegreerd in miniatuur transmitter-ontvanger systemen, zoals RFID-chips. Maar omdat de sensoren vaak edele metalen bevatten die schadelijk zijn voor het milieu en de menselijke gezondheid, zijn ze niet geschikt voor medische applicaties waarbij sprake is van direct contact met het lichaam of voor gebruik in voedselproducten. Er is daarom veel interesse, zowel in de wetenschap als de industrie, in het ontwikkelen van microsensoren die gemaakt zijn van niet-giftige materialen die ook biologisch afbreekbaar zijn.

Polymeer

Een team van wetenschappers van verschillende ETH-instituten werkten samen aan de ontwikkeling van een microsensor die deze eigenschappen wel heeft. Het strak gewonden elektrisch filament van de sensor is gemaakt van magnesium, siliconen dioxide en nitride en ingekapseld in een composteerbaar polymeer. Masgnesium is een belangrijk onderdeel van ons dieet, terwijl siliconen dioxide en nitride biocompatibel zijn en oplossen in water. Het betreffende polymeer is gemaakt van mais- en aardappelzetmeel en voldoet aan de eisen van de voedingswetgeving in zowel de EU als de VS.

Giovanni Salvatore, een van de betrokken onderzoekers, is ervan overtuigd dat deze bioafbreekbare microsensoren de toekomst hebben. Om dit te verduidelijken, haalt hij één belangrijke applicatie als voorbeeld aan. ‘Als vis uit Japan naar Nederland wordt getransporteerd, kan deze van ultrakleine temperatuursensoren worden voorzien, waardoor het mogelijk is om de vis continu te monitoren om er zeker van de zijn dat de temperatuur laag genoeg blijf.’ Dit vraagt om sensoren die geschikt zijn voor gebruik in voedingsmiddelen en geen gevaar vormen voor de gezondheid. De sensoren moeten bovendien klein, robuust en flexibel genoeg zijn om te overleven in containers vol met vis en andere voedingsproducten.

Ultradun

Dat de microsensoren ontwikkeld aan de ETH dun genoeg zijn, is duidelijk. De sensor is maar 16 micrometers (µm) dik, dat is ongeveer vijf keer zo dun als een mensenhaar, die 100 micrometer dik is. De sensor is ook maar een paar millimeter lang en weegt nog geen fractie van een milligram. In z’n huidige vorm, lost de sensor binnen 67 dagen volledig op in een 1% zoutoplossing. De sensor blijft nog een dag functioneren als het volledig is ondergedompeld in water. Dat is voldoende tijd om een scheepsvracht van Japan naar Europa te kunnen monitoren. ‘Maar het is relatief makkelijk om de levensduur te verlengen door de dikte van het polymeer aan te passen’, aldus Salvatore. Een dikke sensor zou echter wel weer minder flexibel zijn. De huidige sensor is zo dun dat het zijn werking ook behoudt als het volledig wordt opgefrommeld of gevouwen. Ook als het wordt uitgerekt tot 10% van zijn orginele formaat, blijft de sensor intact.

Voor de stroomvoorziening hebben de wetenschappers de sensor aangesloten op een externe micro-batterij waarbij gebruikt is gemaakt van ultradun, bioafbreekbaar zinken kabels. Op dezelfde (niet bio-afbreekbare) chip zit een microprocessor en een transmitter die de temperatuurdata via Bluetooth naar een externe computer stuurt. Dat maakt het mogelijk om de temperatuur van een product in de gaten te houden op een afstand van 10 tot 20 meter.

Internet of Things

Het produceren van biocompatibele microsensoren is nu nog een tijdrovend en kostbaar proces. De ETH-onderzoekers denken dat het op korte termijn mogelijk wordt om zulke sensoren op grote schaal te produceren, zeker als de methoden voor het printen van elektronische circuits een verfijnd worden. ‘Zodra de prijs van biosensoren laag genoeg is, kunnen ze virtueel zo goed als overal gebruikt worden.’ Ze vormen dan ook een link tussen de fysieke en digitale wereld, waardoor ook voeding onderdeel van Internet of Things gaat uitmaken.

De onderzoekers verwachten dat bio-microsensoren zoals zij die hebben ontwikkeld in de toekomst onderdeel gaan uitmaken van ons dagelijks leven. De batterij, processor en transmitter zullen dan waarschijnlijk geïntegreerd zijn in de sensor zelf.

 

Door: Kelly Bakker

Bron: ETH + The Factory Files

Foto: YouTube ETH Zürich

 

 

Deel dit artikel

Meer nieuws

Agile Space Industries gaat kritieke componenten van raketmotoren 3D-printen in metaal

(productnews)
Agile Space Industries (Agile) gaat een samenwerking aan met 6K Additive, dat onderdeel is van 6K en gespecialiseerd in de...
Agile Space Industries (Agile) gaat een samenwerking aan met 6K Additive, dat onderdeel is van 6K en gespecialiseerd in de productie van materialen voor additieve productie. Agile wil met behulp...
Lucht & Ruimtevaart / 19-09-2023
Lees meer

Windturbine-inspecties met autonome drones en digital twin modelling

Windturbine-inspecties met autonome drones en digital twin modelling

(PARTNER NIEUWS)
Bouw & Constructie / 18-09-2023
(productnews)
Inspecties van windturbinebladen kunnen sneller, goedkoper en veiliger. TNO en SpectX hebben het komende jaar hun expertises...
Inspecties van windturbinebladen kunnen sneller, goedkoper en veiliger. TNO en SpectX hebben het komende jaar hun expertises gebundeld in het IBIS-project (Increased Blade Inspection Safety). Binnen IBIS maken de inspectieteams...
Bouw & Constructie / 18-09-2023
Lees meer

Carrier introduceert meerdere lijnen hoge-temperatuur warmtepompen

(productnews)
Carrier introduceerde recentelijk een uitgebreide nieuwe lijn van warmtepompen voor hoge en zeer hoge temperaturen bestemd...
Carrier introduceerde recentelijk een uitgebreide nieuwe lijn van warmtepompen voor hoge en zeer hoge temperaturen bestemd voor industriële, commerciële en openbare gebouwen en voor stadsverwarming. Deze warmtepompen helpen klanten om...
Energie / 18-09-2023
Lees meer

3D-geprint implantaat maakt herstel van versleten pols mogelijk

3D-geprint implantaat maakt herstel van versleten pols mogelijk

(PARTNER NIEUWS)
Medisch & Zorg / 18-09-2023
(productnews)
Wie door een versleten knie of heup pijn ervaart, kan dit laten herstellen. Wie echter pijn heeft door slijtage aan de pols...
Wie door een versleten knie of heup pijn ervaart, kan dit laten herstellen. Wie echter pijn heeft door slijtage aan de pols heeft echter minder geluk. Niet alleen herstellen we...
Medisch & Zorg / 18-09-2023
Lees meer

Blijf op de hoogte, schrijf je in voor onze nieuwsbrief

Je ontvangt maximaal 1x per week het laatste nieuws per email.
Inschrijven