Eline van Uden is communicatiespecialist bij Imec Nederland in Holst Centre.

5 maart

Holst Centre blikt terug op bijna veertien jaar ontwikkeling van low-power elektronica en schetst waar het onderzoek naartoe gaat.

Op verschillende plekken in Nederland lijdt de waterkwaliteit onder bemesting en gebruik van bestrijdingsmiddelen. Om te onderzoeken waar en hoe erg gaat vandaag de dag een werknemer van het waterschap met een koffertje vol apparatuur op pad om het oppervlaktewater in rivieren, sloten en zwemwater te meten. De vloeistofsensoren die hij hiervoor gebruikt, zijn duur (een paar honderd tot duizend euro), relatief groot, gebruiken veel energie en worden vaak nog handmatig vervaardigd voor het meten van één specifieke parameter.

Een betere oplossing is in de maak. Twintig kilometer buiten Eindhoven hangen twee vloeistofsensoren in een rivier in de buurt van een zuiveringsinstallatie. Ze verzamelen data over de waterkwaliteit en sturen de gegevens door naar onderzoekers bij Holst Centre. Het is een eerste stap naar effectieve, grootschalige en realtime waterkwaliteitscontrole op basis van low-power elektronica.

Dezelfde sensoren zijn in te zetten in de land- en tuinbouw. In het Interreg-project Grow! wordt momenteel in een hightech kas per plant gemeten welke voedingsstoffen via de wortels worden uitgewisseld met het water.

De sensor is een van de concrete voorbeelden die veertien jaar kruisbestuiving tussen low-power elektronica, chiptechnologie en flexibele materialen bij Holst Centre heeft opgeleverd. Hij bevat typisch vier ionengevoelige elektrodes, bijvoorbeeld om de pH of de concentratie van een bepaald zout te meten. Die elektrodes zijn geïntegreerd op een silicium substraat van slechts een vierkante centimeter. De keuze van de elektrodes is afhankelijk van welke metingen worden verricht; er zijn verschillende combinaties mogelijk.

Dankzij de ontwikkeling en standaardisering van low-power bluetooth hoeven de sensoren niet veel energie te spenderen aan het verzenden van meetgegevens. Intensieve Europese samenwerking van tien jaar heeft geresulteerd in een vermogensreductie van vijftig naar drie milliwatt.

De ionensensor is een van de concrete voorbeelden die veertien jaar kruisbestuiving tussen low-power elektronica, chiptechnologie en flexibele materialen bij Holst Centre heeft opgeleverd. Foto’s: Holst Centre

Oled-record

Conceptueel vergelijkbare low-power technologie is toepasbaar in het medische domein. Holst Centre heeft diverse draadloze en comfortabel draagbare sensoren ontwikkeld voor het verzamelen van medische data. Zo zijn er slimme pleisters die vitale functies van patiënten op afstand monitoren en comfortabele headsets die hersenactiviteit meten.

De medische startup Bambi Medical past Holst-technologie toe in zijn Bambi Belt: een huidvriendelijke band met sensoren die pijnloos om de borst van een te vroeg geboren kindje wordt vastgemaakt. Hiermee wordt het gemakkelijker gemaakt om de vitale functies van het kwetsbare baby’tje te monitoren.

Ook medisch van aard zijn de bij Holst ontwikkelde flexibele beeldsensoren op basis van organische elektronica. Hierop kunnen bijvoorbeeld nieuwe typen röntgenscanners worden gebaseerd.

Flexibele elektronica kan ook worden toegepast om licht te maken zoals in flexibele oledverlichting. Samen met het Duitse Fraunhofer-instituut hebben we een ecosysteem van zowel grotere als kleinere bedrijven verzameld die gebruikmaken van de bij Holst gestationeerde productielijn. Onlangs hebben we daar een roll-to-roll-oledstrip geproduceerd van vijftien meter lang – een wereldrecord.

Naar de derde dimensie

De opgebouwde kennis biedt een mooie opstap voor nog minstens veertien jaar innovatie. Daarin staan oplossingen centraal voor maatschappelijke uitdagingen zoals klimaatverandering en gezond oud worden.

Apr
11

High-Tech Systems

Eindhoven

High-end system engineering and disruptive mechatronics

‘Meten, dat kunnen we nu en hebben we bewezen’, vertelt Kathleen Philips, iot-programmadirecteur van Holst-partner Imec Nederland. ‘Maar het is nu tijd om deze kennis verder uit te bouwen. Als een slim horloge bijvoorbeeld jouw stress kan meten met sensoren en vervolgens jouw data interpreteert, kan het jou ook stimuleren om bepaald gedrag te veranderen.’

‘Hetzelfde geldt voor het in kaart brengen van ongezonde lucht in steden. In Eindhoven zijn er bijvoorbeeld drie meetstations voor luchtkwaliteit die gemiddelde waarden geven voor de stad. Maar hoe is het gesteld met de lucht die onze kinderen inademen in de straat waar hun school staat? Wat zijn kritieke plaatsen in de stad die een gerichte aanpak nodig hebben om de lucht te verbeteren? Het is belangrijk om nu te werken aan veel gerichtere dataondersteunde oplossingen.’

Volgens Jeroen van den Brand, programmadirecteur van Holst-partner TNO, is dataondersteunde technologie zeker een richting waar het naartoe gaat. De links met de maakindustrie en hardwareontwikkeling blijven echter van onschatbaar belang. Zo biedt de benodigde energietransitie van gas naar duurzame energie bijvoorbeeld veel kansen voor geprinte elektronica – denk aan geprinte verwarmingselementen in kleding of in de muur en vloer.

Maar de kracht ligt volgens Van den Brand voornamelijk in de verbinding met de maakindustrie om de technologie naar producten te brengen: ‘Voor ons is en blijft het belangrijk om dicht bij de maakindustrie te blijven om de reproduceerbaarheid van de innovaties te kunnen garanderen. Denk bijvoorbeeld aan 3d geprinte elektronica in combinatie met analysemethodes om microfluïdische apparatuur te maken voor bloedanalyse of urine. De ionensensor zou in dit geval naar de derde dimensie kunnen worden getrokken om de toepassingsmogelijkheden verder uit te breiden.’

Redactie Paul van Gerven