JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
fredag 20 september 2019 VECKA 38

Innan årets slut planerar Göteborgsföretaget Insplorion att lansera en liten, robust gassensor som kan detektera ytterst låga koncentrationer av kvävedioxid. Sensorn spås bli en vital pusselbit i framtida smarta städer där den i realtid ska avslöja luftkvaliteten på gatunivå, där människor vistas.

Patrik Dahlqvist

– Med att lansera menar vi att vi släpper en produkt som vi kan ta betalt för. Ett exempel är samarbetet med Leading Light där vi sätter vår sensor i deras armatur så att deras produkt blir en smart belysning med kvävedioxidmätning, förklarar Patrik Dahlqvist, vd på Insplorion.

Belysningsbolaget Leading Light utvecklar närvarostyrda och uppkopplade belysningssystem. Just nu testar företaget en prototyp av Insplorions sensorlösning. Den sitter monterad i en armatur på en lyktstolpe i Mölndal, där den dygnet runt mäter koncentrationen kväve­dioxid i luften.

I stort består Insplorions lösningen av tre delar: en ljuskälla – som är en LED – en sensor och en detektor. Till detta kommer styrelektronik och mjukvara.

Olof Andersson

– Den slutgiltiga formfaktorn bestäms av kundens lösning, men det behövs någon typ av luftgenomströmning i konstruktionen annars mäter man bara luften i den lilla sensorenheten, säger Olof Andersson, projektledare för luftkvalitetsensorn på Insplorion.

Med Leading Light har företaget exempelvis gjort en integrering med två hål i konstruktionen och en liten fläkt som ser till att det alltid är ett flöde av färsk luft som når sensorn.

Ännu är det inte helt spikat när lanseringen blir, men själva sensorchipet är helt klart. Det som återstår är att finjustera funktionen.

Skiktet gör skillnad

En glasplatta täckt med miljontals extremt små guldpartiklar är basen i Insplorions teknik, med rötter i forskning på Chalmers. Ytan täcks därefter av ett skyddande skikt. Vanlig halvledarteknik används vid tillverkningen.

Insplorion säger sig ha en plattformsteknik i sin hand. Orsaken är att skiktet som läggs över guldpartiklarna inte bara skyddar dem utan även skräddarsyr enheten för en viss funktion. Skiktet kan optimeras för att känna av laddningen i en battericell, men också för att detektera olika gaser.

Hittills har företaget utvecklat ett så kallat funktionellt skikt som enbart absorberar kvävedioxid­molekyler. Mängden NO2-molekyler som fastnar i skiktet är proportionell mot mängden som finns i luften – en jämvikt skapas.

När sensorn är placerad i en ren omgivning och blir belyst har den en blåaktig färgton. Guldpartiklarna, som är i nano-storlek, fungerar som optiska antenner som är i resonans med varandra. De absorberar rött ljus, men inte blått.

De mycket små guldpartiklarna känner av kemiska eller strukturella förändringar i sin omgivning. Resonansfrekvensen påverkas av omgivande molekyler. Ett visst ljus absorberas när energin i ljuset matchar energin hos partiklarnas resonansfrekvens. Genom att mäta färgen på chipet går det att avgöra vad som händer nära guldpartiklarna.

– Med Leading Light gör vi olika tester just nu. Vi jobbar med optimering. Det handlar om temperaturkompensering, till exempel kan en LED ha ett temperaturberoende som vi måste kompensera för. Det optimerar vi för i vår firmware, säger Olof Andersson.

Ett projekt som givit Insplorion stort självförtroende är Luft och Vatten IoT, eller bara LoV-IoT. Det är ett pågående Vinnovafinansierat projekt, inom vilket Göteborgs stad tagit taktpinnen i utvecklingen av digital miljö-övervakning.

– Det projektet har varit ett sätt för oss att utvärdera vår sensor. Vi har kunnat titta på hur vår sensor reagerat på olika temperaturer, fukt och annat.

Samtidigt har LoV-IoT avslöjat en hel del om hur konkurrensen ser ut. Projektets syfte är ju att titta på alla tänkbara lösningar. För Insplorion har det inneburit att företaget kunnat sitta bredvid och se resultatet från andra lösningar som testats mot kvävedioxid.

– Vi har fått en ganska god bild 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.

Den dominerande 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).

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 tekniken 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 koncentrationer av kvävedioxid.

För tre år sedan fick Insplorion finansiering från stiftelsen för miljöstrategisk 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 kommersialiseras.

Sensorerna tillverkas på 3-tums glaswafers i Chalmers MC2-labb. Redan från start har Insplorion kapacitet att tillverka 10 000-tals sensorer per år.

Just bristen 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.

– 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.

Ytterligare en fjäder 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.

Läs även: Med multisensorer på agendan

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)