Ingenieurs in Canada hebben een sensor ontwikkeld die tegelijk een hoekverdraaiing meet én zijn eigen stroom opwekt. De eerste toepassing die werd ontwikkeld, is het meten hoe ver het kniegewricht verdraait na een operatie. Hiermee kunnen artsen continu en van afstand monitoren hoe de patiënt herstelt.

Als iemand herstelt van een operatie aan een gewricht – bijvoorbeeld een knie – willen de artsen graag weten hoe het herstel verloopt. Zo’n patiënt moet om de paar dagen terugkomen naar het ziekenhuis voor tests, waarbij wordt gekeken hoe goed het gewricht inmiddels beweegt.

Met de sensor die is ontwikkeld door ingenieurs van de University of Waterloo in Canada, kan dit proces een stuk gemakkelijker worden. De dunne, buigzame sensor komt te zitten op de orthopedische brace die de patiënt toch al draagt. Terwijl die gewoon beweegt, doet de sensor metingen.

Deze data worden om de zoveel tijd doorgestuurd naar het ziekenhuis, waar de artsen de vooruitgang van de patiënt kunnen volgen. Pas als daarin een bijzonderheid optreedt, wordt de patiënt naar het ziekenhuis geroepen voor meer uitgebreide tests.




Energie opwekken

Het bijzondere van de sensor - nog een prototype - is dat hij zijn eigen energie opwekt als hij van vorm verandert (dus doorbuigt of verdraait). Daarvoor gebruikt het ding twee verschillende manieren: ten eerste elektromagnetisme, met spoelen en magneten. En ten tweede een zogeheten triboelektrisch proces, waarbij twee verschillende materialen een spanning opwekken als ze langs elkaar bewegen.

Het huidige prototype van de staafvormige sensor is 6 cm lang en 1 cm breed, maar de bedenkers werken al aan een kleinere versie. Het belangrijkste voordeel van een sensor die zijn eigen elektriciteit opwekt, is dat hij gebruikt kan worden op afgelegen of onhandige plekken zonder dat hij een batterij nodig heeft.



IJs of regen op de weg

De makers van de sensor hebben namelijk een heel andere toepassing op het oog. Het buigzame staafje kan de vervorming van een autoband meten en op die manier veranderende omstandigheden op de weg detecteren. ‘Gebaseerd op de interactie tussen band en wegdek en de krachten die we in de band meten, kunnen we ijs of regen op de weg detecteren’, zegt promovendus Hassan Askari van de University of Waterloo in het persbericht. ‘Dat is belangrijke informatie voor autonome auto’s.’

Een bestuurder van vlees en bloed kan zijn rijgedrag aanpassen als het ineens begint te regenen of ijzelen, maar voor een autonome auto is het belangrijk dat die objectieve informatie doorkrijgt over de omstandigheden van het wegdek.

Beeldmateriaal Askari et al., Sensors and Actuators A, 2018.