Sens-o-Spheres III – ein extrem miniaturisierter, drahtloser Sensor zur Prozessüberwachung in Bioreaktorsystemen

  • Ziel des Sens-o-Spheres-Projektes ist die Entwicklung eines Messsystems zur durchgängigen Erfassung verschiedener Prozessparameter in Bioreaktoren. Zur Prozessüberwachung, -regelung und -optimierung in Bioreaktoren sollen die Temperatur, der pH-Wert und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff innerhalb des Reaktors ortsaufgelöst erfasst werden. Dazu werden miniaturisierte Sensoren verwendet, die im Bioreaktor verteilt sind und die erfassten Messdaten drahtlos an eine Basisstation übertragen. Die im Beitrag beschriebenen Sensoren befinden sich in kleinen Kunststoffkugeln (d < 9 mm), die neben den eigentlichen Sensoren auch noch jeweils einen Mikrocontroller zur Datenauswertung, einen Transceiver zur Datenübertragung sowie die Stromversorgung in Form eines Akkumulators plus Ladeelektronik beinhalten. Die Ladung des Akkus erfolgt (außerhalb des Bioreaktors) kontaktlos über eine Induktionsspule, die in die Kugel integriert ist. Diese Induktionsspule bildet zusammen mit einer zusätzlichen Kapazität einen Schwingkreis, der auf 13,56 MHz abgestimmt ist. Beim Einsatz im Bioreaktor dient dieser Schwingkreis der Erzeugung eines Backscatter-Signals, welches die Ortung der Kugel ermöglicht, wodurch jedem Messwert eine Ortsinformation innerhalb des Bioreaktors zugeordnet werden kann. Die Messwerte werden in regelmäßigen Zeitintervallen erfasst und drahtlos an eine Basisstation übertragen, wo sie dann dokumentiert und ausgewertet werden. Es sind 3 Typen von Sensorkugeln geplant: - Sensorkugeln zur Temperaturmessung - Sensorkugeln zur Temperatur- und pH-Wertmessung - Sensorkugeln zur Temperaturmessung und Messung des gelösten Sauerstoffs Besondere Herausforderungen bei der Entwicklung der Sensorkugeln stellen die Miniaturisierung der Elektronik sowie die Minimierung des Stromverbrauchs dar.

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Metadaten
Verfasserangaben:Horst Fischer, Dirk Lohmann, Peter Buchner, Rüdiger Moll, Peter Uhlig
URN:urn:nbn:de:bvb:860-opus4-2153
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Tagungsband 2. Symposium Elektronik und Systemintegration ESI 2020: "Intelligente Systeme und ihre Komponenten: Forschung und industrielle Anwendung"
Verlagsort:Landshut
Dokumentart:Konferenzveröffentlichung
Sprache:Deutsch
Jahr der Fertigstellung:2020
Veröffentlichende Institution:Hochschule für Angewandte Wissenschaften Landshut
Datum der Freischaltung:16.04.2020
Seitenzahl:8
Erste Seite:84
Letzte Seite:91
Bemerkung:
Die Konferenzveröffentlichung erschien im Band "Fachbeiträge 2. Symposium Elektronik und Systemintegration ESI 2020" mit dem Titel „Intelligente Systeme und ihre Komponenten: Forschung und industrielle Anwendung“. Die Fachtagung, geplant für den 01. April 2020 an der Hochschule Landshut, wurde aufgrund der Corona-Pandemie abgesagt, die eingereichten Fachbeiträge im Band veröffentlicht. Hrsg.: Artem Ivanov, Marc Bicker und Peter Patzelt. Hochschule Landshut, 2020, ISBN 978-3-9818439-4-1.
Fakultät / Institut:Cluster Mikrosystemtechnik
Sammlungen:Symposium Elektronik und Systemintegration / Tagungsband 2. Symposium Elektronik und Systemintegration ESI 2020: "Intelligente Systeme und ihre Komponenten: Forschung und industrielle Anwendung"
Lizenz (Deutsch):Keine Creative Commons Lizenz (es gilt das deutsche Urheberrecht)