Kijkje in de keuken bij het Sensorlab

Het lijkt klein, het laboratorium op de zesde verdieping van de faculteit Techniek. Maar eenmaal binnen ontvouwt zich een wereld vol flikkerende lichtjes, snoeren, chips, transformators en microscopen in alle soorten en maten.

‘We ontwikkelen, testen en verbeteren in ons laboratorium allerlei soorten sensoren en elektronica’, legt Stolk uit. ‘Daarvoor hanteren we onze eigen ontwerpmethode, uitgewerkt door mijn collega Marcel van der Horst, hoofddocent in het Sensorlab. Hij is gepromoveerd op het maken van ruisarme versterkers die essentieel zijn in veel van onze systemen.’

Samen met studenten en bedrijfspartners werken de docentonderzoekers aan draadloze sensornetwerken en andere slimme systemen, bijvoorbeeld voor het meten van trillingen in de bodem. ‘We maken prototypes die zijn toegespitst op specifieke gebruikssituaties, en verzamelen zo gegevens die waardevol zijn voor onderzoek naar bijvoorbeeld het verbeteren van gezondheid, en voor innovatieve industriële toepassingen.’

Grote trots

Aan de rechterkant van het lab staan een Protolaser, een pick & place-machine en een soldeeroven gemoedelijk naast elkaar. Medewerkers kunnen hiermee aan de hand van (zelf ontworpen) schema’s geavanceerde sensorsystemen bouwen.

De Protolaser is zijn grote trots, vertelt Stolk. ‘We hebben er heel hard voor gewerkt om hem hier te krijgen en hij uniek is in Nederland. Er is bij mijn weten geen enkele onderwijsinstelling die zo’n machine voor haar studenten heeft. Grote bedrijven leggen regelmatig contact omdat ze iets willen prototypen met deze machine.’

De Protolaser is een machine die printplaten en flexibele 'printplaten’ kan produceren op basis van een schema (ontwerptekening). Vaak gebeurt dat met een freesje die het koper mechanisch wegfreest, met een soort kleine boortjes. Stolk: ‘Deze machine doet dat met een super nauwkeurige laser en is daarom bijvoorbeeld ook geschikt om flexibele printplaatjes te maken die je op het lichaam kunt dragen, zoals voor een armbandje of pleister. Dat is een van de onderzoeksrichtingen die we graag willen uitbreiden.’

Kooi van Faraday

De Lab Lead loopt al pratend door naar de kooi van Faraday: een kooivormige constructie van elektrisch geleidend materiaal die ondoordringbaar is voor elektromagnetische straling. ‘We kunnen hierin zeer nauwkeurige metingen doen’, zegt hij. Er zijn maar weinig onderwijsinstellingen in Nederland die over zo’n ruimte beschikken. ‘We kunnen in de kooi van Farady hele kleine signalen meten die anders volledig zouden wegvallen te midden van de vele stoorsignalen in de buurt. Denk bijvoorbeeld signalen afkomstig van wifi, ledverlichting en zonnepanelen.’

Technisch partner

Het Sensorlab, opgericht in 2016, werkt samen met veel verschillende partijen in het werkveld. Academische ziekenhuizen bijvoorbeeld, maar ook bedrijven die producten en diensten ontwikkelen voor de (thuis)zorg. ‘We zijn als technisch partner betrokken bij diverse consortia en schrijven vaak mee aan onderzoeksvoorstellen’, zegt Stolk.

Sinds de verhuizing van de Technische Faculteit naar het Jakoba Mulderhuis in 2022 komen medewerkers van praktijkpartners regelmatig een dag werken in het laboratorium. ‘Dat is compleet nieuw voor ons’, zegt de Lab Lead. ‘Het laat zien dat we elkaar echt kunnen vinden in de techniek. En zo’n samenwerking is geweldig interessant voor onze studenten.’ Studenten en collega’s van onder meer Engineering, Biomedische Technologie en Technische Natuurkunde weten het lab inmiddels goed te vinden.

Exploratief en praktisch

Exploratief, in een praktische setting, zo omschrijft Stolk het onderzoek in het Sensorlab. ‘Zo’n aanpak heb je nodig om tot waardevolle en gebruiksvriendelijke innovaties te komen', legt hij uit.

En daarvan zijn er heel wat onderweg. Zo werkt het team samen met de opleiding Biomedische Technologie aan een nieuwe generatie sensoren op basis van grafeen. Die moet het meten van onder meer stresshormonen mogelijk maken, met een sensorpleister of -horloge.

Slimme weegschaal

Stolk en zijn collega’s zijn ook betrokken bij de ontwikkeling van een slimme weegschaal waarmee diabetespatiënten onderweg hun maaltijd kunnen wegen. ‘De weegschaal past eenvoudig in je broekzak; gekoppeld aan een slimme app geeft deze inzicht in hoeveel en mogelijk ook wat voor soort koolhydraten een maaltijd bevat’, vertelt hij.

Koolhydraten beïnvloeden de bloedsuikerspiegel, die bij diabetes ontregeld is. Weet een diabetespatiënt hoeveel koolhydraten hij binnenkrijgt, dan kan hij de hoeveelheid insuline die hij krijgt toegediend hierop afstemmen. Voor dezelfde doelgroep werkte het lab ook aan een wearable sensor die het bloedglucose meet op basis van de samenstelling van zweet. ‘Een vingerprik is dan dus niet meer nodig.’

Afvalhout circulair inzetbaar maken

Ook buiten de medische wereld werkt het Sensorlab aan allerlei innovaties. ‘Samen met het Robotlab gaan we werken aan oplossingen die afvalhout en reststukken circulair inzetbaar maken in een digitale productieketen. Een robotsysteem moet deze afvalstukken straks kunnen ‘inscannen’. Hij moet ook de kwaliteit van het hout bepalen, de bruikbare delen optimaal inzetten voor een nieuwe constructie, en deze vervolgens zelfstandig bouwen’, illustreert Stolk. ‘En voor een start-up in drones hebben studenten apparatuur ontwikkeld waarmee je vanuit de lucht de locatie van grondwater heel snel in kaart kunt brengen.’

Schoon drinkwater

Hoofddocent Marcel van der Horst is net terug van een maand in Nepal. Daar testte hij een methode voor detectie van de ziekteverwekkende E. Coli bacterie in drinkwater. Stolk: 'Samen met Nepalese onderzoekers en studenten uit het Sensorlab hebben we de techniek zo gevoelig weten te maken dat we minder dan één bacterie per miljard andere deeltjes kunnen vaststellen. Daarmee kan de lokale bevolking straks met zekerheid bepalen of water veilig te drinken is. Als deze methode straks op grote schaal toegepast wordt, zijn er heel veel ziektegevallen te voorkomen.’

Maar de ambitie van het Sensorlab reikt nog veel verder dan een mooie toepassing als deze. ‘We werken inmiddels samen met technische partners over de hele wereld’, zegt de Lab Lead. ‘Vaak is de uitdaging niet alleen technisch, maar is het vooral de kunst toepassingen goed te vertalen van de behoeften van eindgebruikers.’

Het vraagt volgens Stolk veel verschillende inzichten om tot een gebruiksvriendelijke en verantwoorde oplossing te komen. ‘Gelukkig hebben we bij de HvA een enorme diversiteit aan disciplines, opleidingen en onderzoeksprogramma’s in huis. We willen hiermee graag samenwerken om het het verschil te maken. Want de juiste informatie, dat is waar uiteindelijk alles mee begint.’