TEMA: TEST & MÄT
Med multisensorer på agendan
över vad som finns ute på marknaden och vi tror oss ha bättre prestanda till bättre pris än andra. Men det händer också mycket hela tiden, inte minst på grund av dieselgate, säger Patrik Dahlqvist. D E N D O M I N E R A N D E tekniken för att mäta NO2 bygger idag på elektrokemi. Den tekniken har funnits i många år och initialt har den en känslighet på cirka tio miljarddelar (ppb), vilket ligger i linje med Insplorions lösning. Nackdelen med elektrokemi är känsligheten mot föroreningar. Den visar sig i att sensorns känslighet avtar relativt snabbt. Redan efter ett till två år påstås den ha halverats. Tekniken är dessutom inte skalbar. Insplorion har ännu inte dokumenterat livslängd på sina sensorer, men testresultat ser lovande ut. Sensorer som tillverkades och började användas för ett år visar ingen åldring ett år senare. Tekniken tillåter dessutom att flera sensorer i framtiden placeras på samma chip (se underartikel). J U S T B R I S T E N PÅ robusta och flexibla kvävedioxidsensorer ligger, enligt Insplorion, bakom att det ännu inte vuxit fram nätverk av små mätenheter i vår stadsmiljö. Istället använder städer och myndigheter stora dyra fasta referensstationer för att mäta gaser, partiklar, buller, temperatur, fukt och annat som har med miljö att göra. Referensstationerna ger ett exakt mätresultat lokalt där de står. Däremot ger de ingen bild på gatunivå. För att skapa det krävs små långlivade sensorer som kan ta plats i allt från lyktstolpar och reklamtavlor till trafikljus och fartkameror.
Ett sensorchip som detekterar flera olika gaser är vad Insplorion vill utveckla. Redan nästa år ska en första prototyp som mäter två gaser finnas framme. I somras fick företaget dessutom beviljat EU-stöd för att utvärdera vilka fyra gaser som är viktigast för att mäta luftkvalitet.
Olof Andersson
– Vi ser att vi är mycket nära att kunna bidra med en produkt som klarar just detta. Det är ingen annan som löser problemet med kvävedioxid så bra som vi tycker att vi kommer att kunna göra, säger Patrik Dahlqvist. Y T T E R L I G A R E E N FJ Ä D E R i hatten är ett samarbete med det brittiska luftkvalitetscentret Urban Flow Laboratorium vid universitetet i Sheffield. – Deras ambition är att skapa ett nätverk av sensorer. De har utvärderat många av våra konkurrenter, och sett att de inte är bra nog. Nu vill de väldigt gärna ha vår sensor för att mäta NO2, säger Olof Andersson. Hittills har samarbete begränsats till diskussioner kring specifikationer och behov. Urban Flow Laboratorium har däremot ännu inte fått någon sensor i sin hand än. – Tanken är att de ska få vår sensor att testa under hösten. Vi vill ge dem den version som är ett steg närmare vår slutprodukt, säger Patrik Dahlqvist.
ANNA WENNBERG anna@etn.se
Innan årets slut kommer Insplorion att lansera en sensor som mäter kvävedioxid. Nästa steg är att utveckla en så kallad multigassensor. Genom att lägga olika skyddslager på olika delar av chipet kan det anpassas att detektera olika gaser (se faktaruta). WHO har utarbetat ett mått för att jämföra olika stadsmiljöer i världen, kallat luftkvalitetsindex. Fyra gaser – kvävedioxid, kolmonoxid, ozon och svaveldioxid – mäts och viktas utifrån hur farliga de är för hälsan. Det viktade måttet är luftkvalitetsindex. Samtidigt flyttas hela tiden gränserna för vad som är farligt. Nya utvärderingar görs. – Det är vi lyhörda för så idag vet vi inte säkert vilka de andra tre gaserna är som vi ska gå efter framöver, säger Patrik Dahlqvist. Just det ska företaget ta reda på med de 50 000 euro som EU nyligen beviljat inom sitt småföretagsprogram, SME fas1. Därefter hoppas företaget på en betydligt större EU-finansiering, inom fas2. – Tills nästa år ska vi ha lärt oss så mycket att vi åtminstone kan mäta två gaser med vår sensor. Exakt vilken den andra blir vill
vi inte kommentera, säger Olof Andersson. Dagens sensorprototyp av 2 × 2 mm, men bara en liten del är aktiv. Storleken är mest till för att prototypen ska vara enkel att hantera med pincett. – Det är den lilla rund fläcken på chipet som vi belyser och mäter på. Den behöver inte vara mer än 0,5 mm i diameter. Då går det att få rum med flera sensorer på ett chip genom att ha olika funktionella skikt på olika delar av chipet. Att lägga på flera skikt är inget problem. Det kräver bara ytterligare ett deponeringssteg i halvledarprocessen. Utmaningen är att ta fram fungerande skyddsmaterial med rätt tjocklek. Likaså måste elektroniken modifieras. Den måste bland annat inkludera lika många fotodioder som sensorområden. – I elektroniken måste vi kunna separera ljuset som kommer från de olika delarna på chipet så att ljuset från ett visst område når en viss detektor. Det är inte svårt, men det kräver en lite annorlunda konfiguration på elektroniken, förklarar Olof Andersson. AW
HISTORIK
Gas från dag ett I år firar Insplorion tio år. När företaget grundades 2009 var det ren forskning på Chalmers. Forskarna var intresserade av att studera olika reaktioner på ytor och i porösa material, och redan vid start studerade de hur de kan fånga in kvävedioxid. Då fungerade tek niken inte som en sensor. Det gick inte att mäta låga koncentrationer. Det handlade istället om att få ut en signal när det var väldigt höga
ELEKTRONIKTIDNINGEN 7–8/19
koncentrationer av kvävedioxid. För tre år sedan fick Insplorion finansiering från stiftelsen för miljö strategisk forskning, Mistra, för att i samarbete med en forskargrupp på Chalmers utveckla en liten, bärbar och smart gassensor som mäter luftkvalitet i realtid. Inom projektet utvecklades ett material som ger specificitet för kvävedioxid. Idag har Insplorion tio anställda och samarbete med en handfull
konsulter. I skrivande stund lever företaget på att sälja exklusiva forskningsinstrument, men innan årets slut ska NO2-sensorn sprungen ur Mistraprojektet kom mersialiseras. Sensorerna tillverkas på 3-tums glaswafers i Chalmers MC2-labb. Redan från start har Insplorion kapacitet att tillverka 10 000-tals sensorer per år.