Paul van Gerven
12 January 2007

Bioception uit Delft heeft een apparaatje in ontwikkeling waarmee je metingen kunt verrichten in waterig milieu Deze Biopil zou daarom aftrek kunnen vinden bij bedrijven die ’iets‘ met water doen, van de farmaceutische industrie tot viskwekers. Iedereen die vervuilingen of voedingsstoffen in water wil meten, zou volgens het Delftse bedrijf baat bij de Biopil kunnen hebben.

Vorige maand won Bioception de ID-NL-categorieprijs Elektronica, sensoren en ICT voor zijn eigen vinding. De prijs werd uitgereikt op het evenement Nederland Innovatief, dat 6 en 7 december werd gehouden in Rijswijk en Dordrecht. Daar kwamen ondernemers, uitvinders, kennisinstellingen en overheidsinstanties samen om na te denken over vernieuwing. Van de website: ’Tijdens dit tweedaagse evenement tonen wij belangrijke ontwikkelingen op het gebied van innovatie en bieden wij een kwalitatief platform voor succesvol ondernemen. Een bezoeker aan Nederland Innovatief verlaat het evenement met tal van praktische oplossingen en mogelijkheden om direct zijn ondernemingsrendement te verbeteren door middel van innovatie.‘

Naast de Top Holland-prijs reikte de jury ook nog zes andere prijzen uit. Op basis van creativiteit, economische waarde en marktkansen kregen vijf andere creatievelingen ook een aansporing. De hoofdprijs van 25 duizend euro ging naar Bam Grondtechniek voor een alternatieve manier van dijkversterking.

Cassettebandje

De Biopil meet één of meerdere stofjes in water, sommige kwalitatief en sommige ook kwantitatief. Welke stofjes precies, dat mag de klant zelf bepalen. Gebruikers van de Biopil zijn geïnteresseerd in de kwaliteit van water. Meestal omdat ze met drink- of oppervlaktewater, planten, dieren of eencelligen werken. Ze willen daarom weten wat de zuurgraad van het water is of bijvoorbeeld hoeveel glucose, zuurstof, zouten of eiwitten erin zijn opgelost. De Biopil meet deze variabelen en geeft de resultaten daarvan draadloos door aan een centraal ontvangststation.

Het blijft natuurlijk niet bij één meting: de Biopil kan met instelbare tussenpozen metingen doen. Zodoende heeft de gebruiker over lange tijd zicht op de kwaliteit van het water in zijn aquarium of kweekmedium. Als een variabele een kritische waarde bereikt, kunnen passende maatregelen worden genomen.

Zoals de naam al doet vermoeden, is het Delftse sensorsysteem niet zo groot. ’Op het ogenblik ter grootte van een lippenstift. Maar we denken ook aan grotere en kleinere uitvoeringen. Zowel een onderhuidse sensortje als meetsystemen voor aquaria behoren tot de mogelijkheden‘, aldus Emo van Halsema, oprichter van Bioception en tevens bedenker van de Biopil. Verder is het systeem verrassend eenvoudig. ’Om innovatief te zijn hoef je niet telkens het wiel opnieuw uit te vinden. Voor de Biopil maken we eigenlijk voornamelijk gebruik van bestaande componenten.‘

Het hart van het sensorsysteem is een dunne kunststof strip met geïmpregneerde indicatoren. Deze reageren op blootstelling aan een stofje door van kleur te veranderen. Van Halsema: ’Het is te vergelijken met een zwangerschapstest. Daar zitten ook indicatoren in. Die reageren op een hormoon dat in urine van zwangere vrouwen aanwezig is.‘

De geïmpregneerde strip zit op een rolletje gewikkeld. Met een motortje beweegt de tape zich langs een RGB-sensor die de reactie van een indicator op een stofje in het milieu registreert. Een aanvankelijk leeg spoeltje rolt de strip weer op. ’Het lijkt op een cassettebandje. Na een meting spoelt de tape een klein stukje door. Daar kan dan de nieuwe meting op gebeuren.‘ Door op de strip verschillende indicatoren aan te brengen, kan een enkele Biopil verschillende stoffen in het water meten. ’Het systeem is flexibel. Als we een geschikte indicator op het stripje kunnen impregneren, kunnen we het in de Biopil stoppen.‘

Cassettebandje
Het ’cassettebandje‘ zorgt ervoor dat de Biopil zonder problemen meerdere metingen kan doen.

Er moest volgens Van Halsema ook wat ’intelligentie‘ aan boord van zijn vinding. Daarom zit er een microcontroller in, maar welke dat gaat worden kan hij nog niet met zekerheid zeggen. ’Een controllertje van Atmel of Microchip waarschijnlijk. We zitten nog in het ontwikkeltraject. Pas eind dit jaar verwachten we de eerste prototypes.‘ De microprocessor leest de sensor uit, controleert de motor en zorgt ervoor dat de Biopil ingesteld kan worden naar de wensen van de klant. Ook zorgt hij ervoor dat er een minimum aan informatie verzonden hoeft te worden. Dat spaart namelijk vermogen en daardoor gaat de Biopil langer mee.

Het zendertje in de Biopil completeert het systeem. De aanwezigheid van water stelt wel eisen aan het vermogen en gebruikte frequentie. ’Het signaal moet zich natuurlijk over enige afstand in water kunnen verplaatsen. Daarom is het nodig om bij een lage frequentie te werken. Misschien zelfs ultrasoon. We zijn ook aan het nadenken over de implementatie van het Zigbee-protocol. Daarmee kunnen de Biopillen elkaars signaal doorgeven totdat het uitleesstation het signaal opvangt. Daarmee is een hoog effectief bereik te verkrijgen en het aflezen van veel verschillende pillen veel makkelijker.‘

Kweekzakken

De Biopil heeft een aantal voordelen ten opzichte van bestaande meetsystemen die in water werken, zegt Van Halsema. ’Die zijn afhankelijk van regelmatige kalibratie. Dat is lastig. Bovendien staan de sensoren daar zelf continu aan het medium bloot. Daardoor vervuilt het sensoroppervlak uiteindelijk met bijvoorbeeld eiwitten. Dat komt de nauwkeurigheid van de metingen niet ten goede.‘ Het systeem van de Delftse uitvinder stelt de strip maar kort bloot aan de omgeving. En het is natuurlijk iedere keer een vers stukje strip. ’Daarom vervuilt het sensoroppervlak niet of nauwelijks.‘

Het is natuurlijk sowieso handig dat de Biopil meerdere metingen kan doen. Eigenlijk is dat best bijzonder voor een meting die met indicatoren werkt. ’Een zwangerschapstest is ook maar een keer te gebruiken. Dat is inherent aan het gebruik van een zogenaamde niet-omkeerbare indicator. Maar de Biopil omzeilt dat probleem door het gebruik van de strip die dezelfde metingen serieel uitvoert.‘

Van Halsema streeft er naar zijn Biopil zo goedkoop mogelijk te maken. Hij is namelijk bedoeld om na gebruik weg te gooien. Het gebruik van bestaande componenten drukt volgens hem de kosten van de ontwikkeling en later van de fabricage. Zijn klanten zullen naast de prijs het ook belangrijk vinden dat de Biopil lang genoeg meegaat voor hun toepassingen. ’De levensduur hangt af van de frequentie van de metingen. Als je een keer per seconde meet, gaat de Biopil niet zo lang mee. Maar in de regel verandert de waterkwaliteit niet zo snel. Bij metingen een keer per kwartier verwacht ik dat de Biopil maanden meegaat.‘

Van Halsema loopt over van de toepassingen voor zijn geesteskind. Hij ziet mogelijkheden voor dierenwinkels, drinkwatercontrole, viskwekers, de voedingsmiddelenindustrie en zuiveringsinstallaties. Ook de farmaceutische industrie rekent hij tot zijn doelgroep. ’Die doen steeds meer met wegwerptechnieken. Neem bijvoorbeeld de kweekzakken waarin cellen groeien en ze een bepaald medicijn maken. Na een paar weken is de productie afgerond. De werkzame stof halen ze eruit en een nieuwe celcultuur in nieuwe zakken neemt het werk over. De Biopil is ideaal om het milieu van zo‘n cultuur tijdens de productie in de gaten te houden. Zeker omdat er geen draden nodig zijn en de vervuiling van de sensor geen rol speelt. De Biopil is bovendien goed te steriliseren.‘

Van Halsema kreeg voor de uitwerking van zijn idee steun van de Kennisalliantie, een organisatie die innovatie in de provincie Zuid-Holland stimuleert met netwerkfuncties en geld. Nu is de uitvinder in gesprek met partijen om zijn vinding verder uit te werken. ’Mijn vader en moeder waren eveneens ondernemers en hadden beiden een eigen winkel in Groningen. Het ondernemen is me met de paplepel ingegoten.‘