生物可分解微传感器 用于食品监测具潜力

艾欧体(Aiouti)物联网资讯:学术界与产业界对于发展无害于环境与人体的微传感器(Microsensor)都有高度兴趣。苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)研究团队运用镁(Magnesium)、生物可分解(Biodegradable)的二氧化矽(Silicon Dioxide)与氮化物(Nitride),以及淀粉等制造符合欧盟与美国食品原料法规的生物可分解微传感器,未来在食品监测应用将相当广泛。

据ETH Zurich报导,微传感器可支持各种应用或集成至微型化传输器∕适配器系统,如侦测有毒气体、随处可见的无线射频辨识别(RFID)芯片等。但使用对环境与人体有害贵重金属材质的传感器,并不适合需要直接接触人体或食品的相关用途。

因此ETH Zurich电子学实验室研究人员与其它学院的科学家,合作开发测量温度的生物兼容微传感器,并于Advanced Functional Materials科学期刊发表研究成果。研究团队开发的温度测量微传感器可直接接触食品,成为食品与物联网(IoT)之间不可或缺的链接。

此外,生物传感器还可部署于监测压力、气体累积与紫外线曝光量等应用。根据产业界对生物可分解微传感器感兴趣的程度,研究团队预测在5~10年内,这类微传感器将会大量应用于日常生活中。

目前生物兼容微传感器的制造过程耗时且成本高昂,但随著印刷电路的技术日益精密,很快将能实现生物兼容微传感器的大量生产,而成本越低,应用面就更广。例如,为了确认从日本出口至欧洲鱼货的鲜度,可预先在鱼皮贴附测量温度的生物可分解微传感器,如此便能确认运送途中的质量变化。

除了必须对消费者的健康无虞,目前研究团队开发的的微传感器,即使被完全折叠、压皱或拉扯超过原本大小10%也能完好无损,仍可持续正常运行。此外,微传感器可在67天后完全溶解于浓度1%的食盐溶液中,仅需调整高分子聚合物的厚度,便能相当方便的延长传感器运行的时间,不过厚度会影响传感器的可挠性。

传感器的电源供应是以生物可分解超薄锌(Zinc)制缆线,外接集成在一颗非生物可分解芯片中的微型电池,芯片中还有微处理器及传输器,透过蓝牙通讯将温度资料传输至10~20公尺内的外部计算机。未来若是电池、微处理器及传输器也能达到生物可分解,便可集成到微传感器中。ETH Zurich研究团队已着手寻找生物兼容电池。

一根头发直径约100微米(Micrometre),ETH Zurich研究团队开发的微传感器厚度仅16微米、长度仅数毫米(millimetre)、重量则不到1毫克(Milligram),把非常精细且紧密缠绕的镁制导线、二氧化矽及氮化物,封装于高分子聚合物,即使完全浸泡在水中,也能持续运行达1天,足够运用于监测从日本运送到欧洲的鱼货。

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