Krekel inspireert ontwerpers uiterst gevoelige sensor



De uiterst gevoelige haartjes waarmee een krekel zijn belagers feilloos kan opmerken, vormen voor onderzoekers van de Universiteit Twente de inspiratiebron voor een nieuw type sensor. De `kunstmatige krekelhaar' die zij hebben gemaakt in microtechnologie, kan luchtstroming uit alle richtingen detecteren.

Een groot aantal haartjes tegelijk biedt de mogelijkheid om complexe stromingspatronen in beeld te brengen, bijvoorbeeld op een vliegtuigvleugel. Ook voor de haarcellen in het menselijk gehoor zouden de nieuwe haarsensoren op termijn een kunstmatige vervanging kunnen vormen. Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie publiceren hun resultaten in de Journal of Micromechanics and Microengineering, een uitgave van het Institute of Physics, van juli 2005.

De krekel heeft een geraffineerde manier om belagers te `horen' aankomen: op de twee uitsteeksels aan zijn achterlijf, de cerci, zitten vele honderden haartjes. Die zijn maximaal een millimeter lang, staan enkele honderden micrometers uit elkaar en zijn uiterst gevoelig voor luchtstroming, en daarmee voor laagfrequent geluid. Beweegt een haartje, dan roteert het enigszins aan de onderkant en wordt een neuron geactiveerd. Resultaat van de waarneming met vele haartjes is dat de krekel in alle richtingen belagers kan opmerken.

Veertje

In micromechanica is dit principe nagebootst met een haartje van het materiaal SU-8: een epoxy. Onderaan het haartje is een ingenieuze microconstructie aangebracht met een spiraalvormige veer. Ook een alternatieve constructie met een torsieveer is ontwikkeld.

Buigt het haartje door een zuchtje wind, dan verandert onderaan de capaciteitswaarde in de betreffende richting. Richting en intensiteit zijn op die manier te meten. De haartjes zijn ongeveer een halve millimeter lang en staan, net als bij de krekel, enkele honderden micrometers uiteen.

Richtingsgevoel

Wordt op deze manier een heel vlak gevuld met tientallen of honderden haartjes, dan is het mogelijk om patronen te meten en het `gevoel voor richting' van de krekel te benaderen. Zo voorzien de onderzoekers mogelijkheden om de stroming op een vliegtuigvleugel te meten. Ook lenen ze zich in de toekomst als kunstmatige vervangers van de haarcellen, in het slakkenhuis in de menselijke gehoorgang -juist als de haarcellen achteruitgaan, neemt het gehoor af.

De gevoeligheid van de echte krekel wordt nog niet gehaald, aldus de onderzoekers. Deels komt dit door het optreden van ongewenste capaciteiten die het meetresultaat beïnvloeden: te verbeteren door de constructie van de veer en elektroden aan te passen. Ook is de gevoeligheid te verbeteren door de haartjes nog iets langer te maken.

Het onderzoeksproject naar deze nieuwe technieken heet, eveneens naar een insect, CICADA (Cricket Inspired perCeption and Autonomous Decision Automata) en wordt geleid door dr.ir. Gijs Krijnen en dr.ir. Remco Wiegerink. Het is een Europees onderzoek naar lifelike perception: de natuur als inspirator voor nieuwe technieken van waarnemen. Het project wordt uitgevoerd door de groep Transducers Science & Technology, van het instituut MESA+ en de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.

bron:Universiteit Twente



Comments are closed.
%d bloggers liken dit: