Biyolojik olarak parçalanabilen mikro sıcaklık sensörü: "Gıdaların İnterneti" ni gerçekleştirmesi bekleniyor!
Kılavuz
Yakın zamanda, Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nün (ETH) araştırma ekibi, sıcaklığı ölçmek için biyolojik olarak parçalanabilen bir mikro biyosensör geliştirdi. Gelecekte yiyecek için Nesnelerin İnternetini gerçekleştirmesi bekleniyor: "Gıdaların İnterneti".
Anahtar kelime
Nesnelerin interneti, sensörler, yiyecek
arka fon
Günümüzde mikro sensörler, toksik gazların algılanması gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca her yerde bulunan RFID çipleri gibi minyatürleştirilmiş verici / alıcı sistemlerine de entegre edilirler. Bununla birlikte, bu sensörler genellikle çevreye ve insan sağlığına zararlı değerli metaller içerdiğinden, insan vücudu veya gıda kalıntılarıyla doğrudan temas eden tıbbi uygulamalar için uygun değildir. İster araştırma alanında ister endüstriyel alanda olsun, toksik olmayan ve bozunabilir malzemelerden yapılmış mikro sensörlerin geliştirilmesi geniş ve büyük ilgi uyandırmıştır.
Yenilikçilik
Doktora sonrası araştırmacı Giovanni Salvatore ve Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'ndeki (ETH) diğer enstitülerden bilim adamları liderliğindeki araştırma ekibi, sıcaklığı ölçmek için biyolojik olarak parçalanabilen bir mikrobiyal sensör geliştirdi.
(Resim kaynağı: ETH Zurich)
Bulguları Advanced Functional Materials bilimsel dergisinde rapor ettiler. Bu biyouyumlu mikro sensör, magnezyum, silikon dioksit ve nitrürden yapılmış ultra ince, sıkıca sarılmış elektrik filamentlerini kapsüller. Magnezyum günlük diyetimizin önemli bir bileşenidir, silika ve nitrür ise biyolojik olarak uyumludur ve suda çözünür. Bu polimer mısır ve patates nişastasından yapılır ve bileşimi AB ve ABD düzenlemelerine uygundur.
Profesör Trösterin grubunda doktora sonrası araştırmacı olan Giovanni Salvatore, bu biyolojik olarak parçalanabilen mikro sensörlerin parlak bir geleceği olduğuna inanıyor. Örnek olarak, olası bir başvurudan bahsetti:
"Avrupa'ya taşınmaya hazırlanırken, Japonya'dan gelen balıklar, yeterince soğuk bir sıcaklıkta kalmalarını sağlamak için sürekli olarak izlenebilmeleri için sıcaklık sensörleriyle donatılacak."
(Resim kaynağı: ETH Zurich)
Bu, sensörün gıda alanına uygulanmasını ve tüketicilerin sağlığına zarar vermemesini gerektirir. Bu sensörlerin ayrıca balık ve diğer yiyeceklerle dolu kaplarda hayatta kalabilmek için yeterince minyatürleştirilmesi, sağlam ve esnek olması gerekir.
teknoloji
Araştırmacılar tarafından geliştirilen sensör sadece 16 mikron, insan saçından çok daha ince (100 mikron) ve sadece birkaç milimetre uzunluğunda, toplam miktar 1 mg'ı geçmiyor. Mevcut haliyle sensör, 67 gün içinde yüzde bir tuzlu su çözeltisi içinde tamamen çözülebilir. Şu anda sensör tamamen suya daldırılabilir ve bir gün boyunca sürekli olarak çalışabilir. Bu süre, Japonya'dan Avrupa'ya gönderilen bir parti balığı izlemek için yeterlidir. Salvatore, "Bununla birlikte, polimerin kalınlığını ayarlayarak çalışma ömrünü uzatmak nispeten kolaydır." Ancak daha kalın sensörler daha az esnek olacaktır. Akım sensörü o kadar incedir ki, tamamen buruşmuş veya katlanmış olsa bile çalışmaya devam edebilir. Sensör orijinal boyutuna% 10 oranında gerilse bile, bozulmadan kalabilir.
(Resim kaynağı: ETH Zurich)
Güç kaynağı için araştırmacılar, sensörü harici bir mikro pile bağlamak için ultra ince, biyolojik olarak parçalanabilir çinko tel kullandılar. Bluetooth aracılığıyla harici bir bilgisayara sıcaklık verilerini göndermek için bir mikro işlemci ve bir verici aynı (biyolojik olarak parçalanamayan) yonga üzerinde bulunur. Bu, gelecekte ürün sıcaklık verilerinin 10 ila 20 metre aralığında izlenmesini mümkün kılar.
değer
Şu anda, biyolojik olarak parçalanabilen mikro sensörlerin üretimi çok zaman alan ve pahalı bir süreçtir. Bununla birlikte, özellikle basılı elektronik devreler daha olgunlaştıkça, Salvatore bu tür sensörleri kitle pazarı için kısa sürede üretmenin mümkün olacağından emin. Salvatore, "Biyosensörlerin fiyatı yeterince düştüğünde, hemen hemen her yerde kullanılabilirler" dedi. Sensörler, fiziksel ve dijital dünyaları birbirine bağlayarak yiyecekleri "Nesnelerin İnterneti" ne getirecek. Kullanımları sıcaklık ölçümü ile sınırlı değildir, benzer mikro sensörler de basınç, gaz ve UV sızıntılarını izlemek için kullanılabilir.
(Resim kaynağı: ETH Zurich)
gelecek
Sektörün gösterdiği ilgi düzeyine göre Salvatore, bu biyolojik olarak parçalanabilen biyosensörlerin 5 ila 10 yıl içinde günlük hayatımızın bir parçası olacağını tahmin ediyor. Salvatore, o zamana kadar pillerin, işlemcilerin ve vericilerin küçük sensörlere entegre edilebileceğini açıkladı. Bu bileşenler insan sağlığına ve çevreye zararsız hale gelmeden önce daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu nedenle ekip şu anda bu sensörlere güç sağlamak için bozunabilir enerji kaynakları arıyor.
Referans
[1] https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2017/09/biodegradable-microsensors-for-food-monitoring.html
[2] Salvatore GA ve diğerleri. Nesnelerin İnterneti için Biyobozunur ve Son Derece Deforme Olabilir Sıcaklık Sensörleri. Gelişmiş Fonksiyonel Malzemeler 2017. 1702390. doi: 10.1002 / adfm.201702390
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
