Je leest:

E-neus ruikt aardgas

E-neus ruikt aardgas

Auteur: | 9 januari 2006

De Britse hoogleraar Krishna Persaud ontwierp een elektronische neus die verschillende geuren kan onderscheiden. Eén mogelijke toepassing: de vele Britse vuilnishopen controleren op gevaarlijke methaanuitstoot. Het systeem wordt al getest vlakbij het Londense vliegveld Gatwick.

Engeland kent tegen de 8000 storthopen, en 80% van de bevolking woont op minder dan 2 km. van zo’n vuilnishoop. Geen wonder dan ook dat de Britten de vervuiling scherp in de gaten houden. Bijvoorbeeld met de kunstneus van hoogleraar Krishna Persaud van de Universiteit van Manchester. Persaud leerde een neuraal netwerk geuren onderscheiden en trainde hem in samenwerking met het Silsoe Research Institute op methaan – aardgas. Dat komt vrij bij ontbinding van bioafval in storthopen, en kan gevaar voor de gezondheid opleveren. Persaud’s vinding waarschuwt als de concentratie methaan bij een storthoop te groot wordt, en schakelt dan automatisch filters in.

Hoogleraar Krishna Persaud (Universiteit van Manchester) met de electronic nose die afvalhopen in de buurt van vliegveld Gatwick in de gaten houdt. bron: Ed Swinden / Universiteit van Manchester. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Persaud legt uit waarom de e-neus zo’n sprong vooruit is: “Bestaande methodes meten de reuk en gasconcentratie maar één keer per week. In zo’n tussenperiode kan het aardig gaan stinken. Dit apparaat maakt het mogelijk die waardes continu in real-time te volgen, zodat afvalverwerkingsbedrijven kunnen inspringen voor de concentratie gevaarlijk wordt.”

Geleidend kunststof

De Britse kunstneus bestaat uit geleidende polymeren, organische moleculen die elektriciteit geleiden zoals halfgeleiders. Hoe goed ze dat doen, hangt af van de stoffen die zich aan het polymeer kunnen binden. Elk molecuul dat aan het polymeer vastplakt, verandert de geleiding. Door de veranderende geleiding te meten kan een computer uitrekenen hoeveel moleculen uit de lucht zich aan het polymeer binden.

Persaud gebruikt verschillende soorten polymeren, die elk gevoelig zijn voor andere stoffen. Ze werken als de geurreceptoren in onze neus: één soort receptoren kan niet alle geuren onderscheiden, maar door een paar soorten polymeren te combineren weet Persaud’s computer allerlei luchtjes uit elkaar te houden. Daarvoor gebruikt hij een neuraal netwerk: kunstmatige intelligentie-software die steeds beter wordt naarmate je hem traint.

Chips met geleidende polymeren van NASA’s E-nose. Dit apparaat moet de luchtkwaliteit aan boord van Amerikaanse ruimteschepen bewaken en waarschuwen voor gevaarlijke stoffen. bron: NASA / JPL

Longontsteking

Kunstneuzen kom je ook op mooiere plekjes dan de storthoop tegen. Zo werken artsen in Amerika aan een versie die longontsteking opspoort. Die aandoening wordt veroorzaakt door een bacterie-infectie in de longen. De bacteriën scheiden afvalstoffen uit, die in de adem terechtkomen. “Er zijn een hoop ziektes die sterk op longontsteking lijken”, zegt Neil Hockstein, KNO-arts aan Penn University. Er bestaan tests om longontsteking aan te tonen, maar die zijn tussen de 50 en 80% betrouwbaar. Bovendien moet een patiënt voor sommige tests vervoerd worden naar de afdeling radiologie – niet iets wat je iemand op de eerste hulp zonder goede reden aan wil doen.

Hanson: “We zien zeker voordelen in een snelle, draagbare meetmethode als die de dure en licht gevaarlijke röntgenscan kan vervangen.” Daarom worden niet alleen kunstneuzen voor longontsteking, maar ook voor longkanker, nieraandoeningen, levercirrhose en middenoorontsteking ontwikkeld. “Er is nog een hoop onderzoek nodig voor hogere gevoeligheid en specifiekere sensoren”, zegt Persaud.

E-nose op grote hoogte

Dat verdere onderzoek gebeurt onder andere in NASA’s Jet Propulsion Lab. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie werkt aan een elektronische neus die de atmosfeer aan boord van haar ruimteschepen en -stations kan bewaken. Een kunstneus kan, veel eerder dan een menselijke neus, gevaarlijke gassen oppikken en de bemanning waarschuwen. JPL’s kunstneus gebruikt 16 verschillende polymeren, waarmee in theorie 65000 combinaties te maken zijn. Het echte onderscheidend vermogen ligt een stuk lager: op dit moment onderscheidt de e-nose 15 stoffen, met als einddoel 24.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 januari 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.