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#Produkttrends
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Ausrangierte CDs werden zu Biosensoren, um Abfall zu vermeiden
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Durch ein ungiftiges, kostengünstiges Verfahren wird die wenig genutzte Musiktechnologie in einen Sensor zur Gesundheitsüberwachung umgewandelt.
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Es ist noch gar nicht so lange her, da waren Compact Discs (CDs) das wichtigste Medium für den Musikkonsum. Seit dem Aufkommen des digitalen Zeitalters wird diese Technologie jedoch nur noch selten oder gar nicht mehr genutzt, was dazu führt, dass Milliarden weggeworfener Musik-CDs die Mülldeponien füllen und die Umwelt belasten. Forscher der Universität Binghamton haben eine mögliche Lösung für dieses Problem gefunden, indem sie CDs durch ein nachhaltiges Herstellungsverfahren in flexible Gesundheitssensoren umwandeln, sagten sie.
Ein Team unter der Leitung von Ahyeon Koh, Assistenzprofessor an der Fakultät für Biomedizinische Technik der Universität Binghamton, hat eine Methode entwickelt, um die dünne Metallschicht einer Gold-CD vom starren Kunststoff zu trennen und sie in eine Reihe von Biosensoren zu verwandeln, so die Forscher. Diese Sensoren können die elektrische Aktivität des Herzens und der Muskeln überwachen sowie Laktose, Glukose, pH-Wert und Sauerstoffgehalt messen.
Koh hatte die Idee, die CDs in Sensoren umzuwandeln, während ihrer Zeit als Postdoktorandin an der University of Illinois, wo sie darüber nachdachte, wie man das kritische Material aus der Scheibe gewinnen könnte, um es in ein Sensorsystem umzuwandeln, sagte sie.
Später sprach Koh mit dem Binghamton-Doktoranden Matthew Brown über ihre Idee, während er an seiner eigenen Dissertation forschte, und er entschied, dass er diese Idee weiterverfolgen wolle, was ihrer Idee neues Leben einhauchte.
"Ich hatte großes Glück, Matt im Labor zu haben, denn sonst wäre es eine Idee aus meiner Postdoc-Forschung geblieben", so Koh in einem Artikel für BingUNews. "Einige meiner Postdoc-Kollegen erinnern sich daran, dass ich ihnen von dieser Idee erzählt habe, und sie sind ganz begeistert davon."
Die richtige Upcycle-Methode finden
Es war jedoch kein direkter Weg, eine effiziente Methode für das Upcycling der CDs zu finden, so die Forscher. Frühere Forschungsarbeiten zur Entwicklung von Biosensoren aus CDs führten zu einer Technologie, die starr und in ihren Anwendungsmöglichkeiten begrenzt war.
Die Aufgabe bestand dann darin, einen Weg zu finden, die metallische Beschichtung von der darunter liegenden Kunststoffschicht zu entfernen. Dies geschah mit Hilfe eines chemischen Prozesses und Klebebands, ähnlich wie man Hundehaare mit einer klebrigen Materialrolle von der Kleidung entfernt, so Koh.
"Wir lösen die Metallschicht von der CD und nehmen dann die Metallschicht mit dem Klebeband auf, so dass wir sie einfach abziehen können", erklärte sie.
Anschließend verarbeiteten die Forscher die so entstandene dünne Schicht zu einem flexiblen Material, das für die Herstellung der Sensoren wiederverwendet werden konnte. Dies geschah mit einem handelsüblichen Cricut-Schneidegerät, das üblicherweise zum Ausschneiden von Designs aus Materialien wie Papier, Vinyl, Karton und aufbügelbaren Transfers verwendet wird.
Der gesamte Prozess, der ungiftig ist, in 20 bis 30 Minuten abgeschlossen ist und etwa 1,50 Dollar pro Gerät kostet, führte zu flexiblen Sensoren, die über eine Verbindung mit einer Smartphone-App auf eine Person geklebt werden können, so die Forscher. Sie stellen sich vor, dass medizinisches Fachpersonal oder Patienten mit Hilfe des Systems Messwerte über die Lebenszeichen der Menschen erhalten und den Fortschritt im Laufe der Zeit verfolgen könnten.
Fortschrittliche Sensorforschung
Binghamton-Professorin Gretchen Mahler und die Doktoranden Melissa Mendoza und Louis Somma trugen ebenfalls zu der Arbeit bei, zusammen mit Assistenzprofessor Yeonsik Noh von der University of Massachusetts-Amherst. Das Team veröffentlichte einen Artikel über seine Forschung in der Zeitschrift Nature Communications.
Nach Abschluss seiner Promotion wird Brown nun eine Stelle bei dem Unternehmen Dexcom antreten, das kontinuierliche Blutzuckermessgeräte herstellt. Er hofft jedoch, die Sensortechnologie weiter zu verbessern, um die Verwendung von CDs auf Silberbasis in einem ähnlichen Prozess zu erforschen.
"Wir wollen auch untersuchen, ob wir anstelle des textilbasierten Schneidegeräts eine Lasergravur verwenden können, um die Upcycling-Geschwindigkeit noch weiter zu verbessern", sagte er in einer Presseerklärung.
Auch Koh hofft, von ihrer Position in Binghamton aus die Arbeit vorantreiben zu können, indem sie möglicherweise eine Möglichkeit schafft, CDs von Studenten auf dem Campus zu sammeln. Sie möchte auch das Design der Sensoren für die Gemeinschaft öffnen, damit die Technologie eine größere Reichweite hat.
"Wir könnten auch eine allgemeinere Schritt-für-Schritt-Anleitung anbieten, wie man sie an einem Tag herstellen kann, ohne technische Kenntnisse zu haben", schlug sie vor. "Jeder kann diese Art von Sensoren für seine Nutzer herstellen. Wir wollen, dass sie zugänglicher und erschwinglicher werden und leichter an die Öffentlichkeit gelangen."
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