Mikrosensor do żywności

Zdjęcie

Mikrosensor z ETH (fot.ETH Zurich)

/ 

Sensory i mikroczujniki są obecnie masowo stosowane w logistyce oraz pomiarach przemysłowych. Niestety, nie udało się pokonać barier masowego zastosowania np. w aplikacjach medycznych czy przetwórstwie żywności - integracja z chipsetami i antenami RFID, w których zawarto metale ziem rzadkich, powodują iż są one toksyczne zarówno dla pacjentów jak i dla przetworzonej żywności.

Ekipa naukowców z ETH Zurich, kierowana przez dr Giovanni Salvatori z Laboratorium Elektronicznego tej uczelni, postanowiła zmienić ten stan rzeczy i opracować proste sensory do pomiaru temperatury, które byłyby nietoksyczne i biodegradowalne.

Czujnik, opracowany przez badaczy z ETH został wytworzony z bardzo cienkiego włókna, składającego się z magnezu, dwutlenku i azotku krzemu i dodatkowo polimeru, w którym zamknięto całą strukturę. Magnez jest zwykłym składnikiem diety, dwutlenek i azotek krzemu rozkładają się w wodzie i są biokompatybilne.

Biokompatybilny jest też polimer, wytworzony z kukurydzy i skrobi ziemniaczanej, co umożliwia zgodność z regulacjami EU i USA dotyczącymi bezpieczeństwa żywności. Sensory tego typu mogą być używane np. przy transporcie mrożonych ryb z Japonii do Europy, przy czym są na tyle cienkie i elastyczne, że mogą znieść transport w całym kontenerze pełnym ryb lub innych produktów żywnościowych.

Sensor opracowany w ETH ma grubość 16 mikrometrów (włos ludzki ma grubość 100 mikrometrów) i długość kilku milimetrów, ważąc tylko część miligrama. Rozkłada się całkowicie przez 67 dni, w słonym środowisku zawierającym 0,1 proc. soli. Obecnie działa przez jeden dzień przy całkowitym zanurzeniu w wodzie. Według badaczy zwiększenie grubości wystarczy aby znacznie przedłużyć czas jego działania; nawet bowiem przy zwinięciu do 10 proc. wyjściowej objętości, nadal działa prawidłowo. Zasilanie może stanowić zewnętrzna mikrobateria listkowa z wyjściem na biodegradowalnych kablach cynkowych, przy czym chip w całym urządzeniu jest jednocześnie procesorem i transmiterem działającym w protokole Bluetooth na odległość 10-20 metrów w zależności od warunków propagacji sygnału. Dr Salvatore uważa, że za około 5-10 lat tego typu sensory będą częścią każdego procesu w przemyśle i życiu codziennym. Naukowcy obecnie opracowują technologię drukowania całego urządzenia w całości, przy zachowaniu jego małych wymiarów.

MM