Zuverlässige Ortung im Bioreaktor

17.7.2019

Das Fraunhofer ENAS entwickelt ein neues Ortungsverfahren auf Grundlage magnetischer Felder. Das induktive System ermöglicht eine reliable Lokalisierung auch in inhomogenen und intransparenten Substanzen. Eine erste Anwendung ist für die Ortung von Sens-o-Spheres in Bioreaktoren geplant.

© Fraunhofer ENAS

Sens-o-Spheres haben einen Durchmesser von gerade einmal 8 mm.

© Fraunhofer ENAS

Schema für die induktive Ortung der Sens-o-Spheres.

Sens-o-Spheres wurden vom Fraunhofer- Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS in Kooperation mit der TU Dresden und vier Industriepartnern entwickelt. Die akkubetriebenen, frei beweglichen Messsonden dienen der kontinuierlichen Überwachung von Bioreaktoren. Die Messdaten werden drahtlos an eine Basisstation übertragen und dort ausgewertet. Bisher sind die Sphären mit Temperatursensoren ausgestattet; künftig sollen sie auch pH-Wert und Gelöstsauerstoffgehalt messen.

Messverfahren

Die induktive Ortung eignet sich besonders für den Einsatz in Bioreaktoren, da dort herkömmliche Ortungstechnologien wie Ultraschall oder Kamera hohe Fehlerquoten aufweisen. Ein extern generiertes Magnetfeld erzeugt elektrische Spannung an den Ladespulen der Sens-o-Spheres. Dort entstehen wiederum Magnetfelder, die von Ortungsspulen erfasst werden. Anhand der Signalstärke bestimmt ein neuronales Netzwerk dann die jeweilige Position. Ausgestattet mit einem Filter kann die KI parasitäre Beeinflussungen sowie die physikalischen Bewegungseigenschaften im Reaktor miteinberechnen und erzielt damit zuverlässige und genaue Ergebnisse.

Einsatzmöglichkeiten

Die induktive Ortung kann künftig auch bei RFID-Technologien eingesetzt werden, z. B. zur zentimetergenauen Ortung gekennzeichneter Gepäckstücke in Flugzeugcontainern. Durch Kombination mit anderen Ortungsverfahren sind hochpräzise Lokalisierungsanwendungen in den Bereichen Logistik, Produktion und Vertrieb möglich.