Binnen het ALCOVE-project spelen sensoren een sleutelrol. Deze apparaten zijn ontworpen om vluchtige organische stoffen (VOC’s) te detecteren die kenmerkend zijn voor longkanker en zullen geïntegreerd worden in de toekomstige “elektronische neuzen”. Hun taak? Reageren op chemische signalen in de uitgeademde lucht en die omzetten in een bruikbaar elektrisch signaal.
Deze ontwikkeling bouwt voort op de expertise die werd opgedaan in het PATHACOV-project, waarin een breed scala aan gevoelige materialen werd geïdentificeerd en grondig getest. ALCOVE richt zich nu op de vijf à zes meest veelbelovende materialen om een nieuwe generatie sensoren te ontwikkelen: compacter, efficiënter en afgestemd op de beperkingen van de toekomstige elektronische neus.
In deze fase worden twee grote materiaalfamilies onderzocht: metaaloxiden, ontwikkeld door de Universiteit van Bergen en Materia Nova, en geleidende polymeren, die het voordeel hebben dat ze werken bij kamertemperatuur en bewerkt worden door IMT Nord Europe. Deze materialen worden aangebracht op een drager – het substraat – die uitgerust is met elektroden. Die elektroden maken het mogelijk om veranderingen in elektrische weerstand te meten bij contact met gassen. Op basis van deze metingen kunnen de sensoren relevante VOC’s detecteren.
De uitdaging van miniaturisatie
Een van de grootste uitdagingen van het project is de miniaturisatie van sensoren. Het doel is ambitieus: de grootte van de sensoren meer dan 10 keer verkleinen ten opzichte van vorige versies, terwijl het energieverbruik aanzienlijk wordt verminderd. Deze drastische verkleining is essentieel om een compacte en ergonomische elektronische neus te ontwikkelen, die oververhitting voorkomt en praktisch inzetbaar is in een klinische omgeving.
Een nauwgezet ontwikkelingsproces
De ontwikkeling van de sensoren verloopt volgens een gestructureerd proces met verschillende belangrijke stappen. De eerste fase bestaat uit de voorbereiding van gevoelige materialen die in de geminiaturiseerde sensoren zullen worden geïntegreerd. Tegelijkertijd werken de teams aan het ontwerp van het geminiaturiseerde substraat met meetelektroden, een cruciaal onderdeel dat de goede werking van het apparaat verzekert. Eenmaal de materialen zijn voorbereid, worden ze overgedragen aan een gespecialiseerde dienstverlener die het technische miniaturisatiewerk uitvoert. Dit omvat het aanbrengen van gevoelige lagen op het substraat en het verbinden van deze elementen in een behuizing, die dient als de uiteindelijke verpakking van het sensorapparaat.
Om hun betrouwbaarheid te garanderen, moeten de sensoren voldoen aan drie belangrijke vereisten: voldoende gevoeligheid om lage concentraties van doelgerichte VOC’s te detecteren, stabiliteit in de tijd om afwijkingen in de resultaten te vermijden, en reproduceerbaarheid in de productie om een constante kwaliteit in de geproduceerde series te waarborgen.
Het transistoreffect: een veelbelovende innovatie
Het project onderzoekt ook de integratie van het transistoreffect in bepaalde sensoren, in samenwerking met het team van de universiteit van Reims. Deze innovatieve technologie zou de gevoeligheid van de sensoren aanzienlijk kunnen verhogen en tegelijkertijd hun regeneratie na elke test versnellen, wat de algemene prestaties optimaliseert.
Een veelbelovende toekomst
Zodra een eerste lot van 100 geminiaturiseerde sensoren is ontvangen, zullen deze prototypes grondig worden getest, namelijk wanneer ze geïntegreerd zijn in de elektronische neus die in Aarlen wordt ontwikkeld. Daarna volgt de fase van klinische evaluatie. Deze cruciale stap zal de technologische benadering valideren en de parameters verfijnen om de diagnostische prestaties te optimaliseren.
Op termijn moeten de ALCOVE-sensoren niet alleen goed presteren, maar ook betaalbaar zijn en functioneren bij lage temperaturen. De ambitie van het project is duidelijk: deze technologie betrouwbaar, toegankelijk en op grote schaal reproduceerbaar maken, zodat ze uiteindelijk door een industriële partner kan worden overgenomen voor commercialisering.
