En projektgrupp vid ämnet analytisk kemi vid Åbo Akademi har utvecklat ett sensornätverk som är både betydligt mera robust och lättare att använda än tidigare teknologiska lösningar. Som bäst väntar man på patent och jobbar med att kommersialisera teknologin.
Text: Marcus Prest
KEMISKA ANALYSER i industriella processer och miljöövervakning görs genom manuellt samplande. Manuellt samplande betyder vanligtvis att en person går ut till den plats där provtagningen ska ske med den utrustning som behövs för att göra en mätning eller så tar personen helt enkelt med sig ett sampel, en provbit till ett laboratorium där provbiten eller mätdata analyseras. Arbetssättet är arbetsdrygt, dyrt och tidskrävande. En viktig orsak till nackdelarna är att nästan all mätutrustning behöver underhållas och kalibreras. En annan aspekt av tillvägagångsättet med samplande som tas in för analys i ett laboratorium är att man bara får en ögonblicksbild. Hur stor nackdelen är beror på vad man mäter, men man får hur som helst inte realtidsinformation, och utan väldigt täta mätningar (som gör processen ännu dyrare och arbetsintensivare) kan man missa viktiga trender eller korttidsförändringar.
– Det har länge funnits efterfrågan på ett enkelt och pålitligt sensorsystem som sänder trådlöst och som inte kräver kalibrering och annat underhåll – ett system som kan lämnas på den plats som ska övervakas. Ett sådant system skulle ha ett stort hål att fylla på marknaden, säger doktor Tomasz Sokalski vid ämnet analytisk kemi vid Åbo Akademi.
Sokalski är projektledare för CaMaFree (Calibration- and Maintenance-Free Multi-Sensor Probe for Wireless Monitoring) i ett konsortorium som leds av Åbo Akademi med Nokeval, Ilmastomittaus Lind, och Thermo Fisher Scentific som medlemmar.
– CaMaFree är ett system med flera sensorer som kan lämnas i terrängen eller kvar i en specifik del i en produktionslinje. Sensornätverket som sänder i realtid öppnar utvecklingsmöjligheter både vad gäller teknologi och business.
CaMaFree vid laboratoriet för analytisk kemi vid Åbo Akademi består förutom Sokalski av professor Johan Bobacka, doktor Zekra Mousavi och doktor Kim Granholm. Gruppen har redan tidigare utvecklat något som kallas UNISEP, som står för Universal Solid Electrochemical Platform.
UNISEP svarar mot de ovan nämnda behoven genom att vara baserad på en konstruktion som i sin helhet är i fast fas och integrerar indikatorelektroderna och referenselektroderna i samma paket. UNISEP väntar på att beviljas patent.
– Fast fas betyder att man kan ersätta ömtåliga sensorkomponenter som behöver fyllas med vätska med robusta gelfyllda delar eller med helt solida delar. Det betyder, förutom att konstruktionen är enklare att använda och inte behöver underhållas, att den helt enkelt inte går lika lätt sönder. Den är tvärtemot den gamla bräckliga mätapparaturen mycket tålig.
CaMaFree är en vidareutveckling som länkar ihop UNISEP-sensorer i ett nät. Systemet har fälttestats genom att man placerat ut sensorer för mätning av surhetshalt i olika delar av strömmen i Aura å och låtit sensorerna kommunicera med en basstation i Åbo Akademis lokaler genom att sända över det mobila nätverket.
– Det gav oss möjlighet att i realtid på avstånd följa med surhetsnivåerna i Aura å. Poängen är förstås att testa systemet så att vi kan se att det verkligen fungerar i fält och att det går att applicera i krävande miljöer, säger Zekra Mousavi.
CaMaFree har fått en tvåårig Tekes-finansiering som man fått genom Challenge Finland-tävlingen.
– Ett viktigt kriterium i Challenge Finland- tävlingen var att ett projekt ska ha identifierat ett verkligt problem och kunna ge en trovärdig och fungerande lösning på problemet. Ett annat kriterium var att man för utvecklings- och kommersialiseringsarbetet skulle få med sig ett bolag som jobbar med parallella applikationer. Dessa har vi alltså med i vårt konsortium, säger Kim Granholm.
CaMaFree-systemet är ämnat för kommersiellt bruk inom olika områden. Ett viktigt sådant kan vara kontinuerlig miljöövervakning så som vattenkvalitetskontroll, men systemet kan även integreras i blodanalyseringsutrustning på sjukhus, industriella processer, och inom livsmedelsindustrin.
– Ett ytterligare tillämpningsområde är i luftkvalitetsmätning, ett område som blivit aktuellt i och med den ökade medvetenheten om kemiska och biologiska föroreningar i hem, skolor och på arbetsplatser.