Polski wynalazca tworzy elektroniczny nos. "Dzięki niemu będziemy lepiej badać stan powietrza"

Prywatnie kawaler, który uwielbia spędzać czas w górach na pieszych wycieczkach lub przy grach planszowych w gronie znajomych – jego ulubioną grą jest „Cywilizacja: Poprzez wieki”. Portalowi INNPoland.pl wyjaśnia, co skłoniło go do stworzenia nowego systemu pomiaru i jak zamierza wypromować wymyśloną przez siebie technologię.

Wcześniej byłem kierownikiem innego projektu finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Projekt dotyczył czujników elektrokatalitycznych gazów toksycznych. Są to czujniki na bazie elektrolitu stałego, czyli bardzo ciekawego materiału o szeregu unikatowych właściwości. Praktycznie w każdym samochodzie obecnie produkowanym znajduje się czujnik stężenia tlenu, który jest wykonany właśnie z jednego z elektrolitów stałych. Inne moje obowiązki obejmowały prowadzenie zajęć dydaktycznych oraz opiekę nad dyplomantami. Prowadziłem sporo zajęć, zarówno dla macierzystego Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki, jak i na innych wydziałach PG.

Inspiracją do złożenia wniosku o finansowanie przez NCBR projektu analizatora gazów były rozmowy z pracownikami Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Gdańsku [WIOŚie w całej Polsce z urzędu odpowiadają między innymi za monitoring powietrza atmosferycznego]. Urząd ten posiadał kilka sztuk analizatorów stanu powietrza, wykorzystujących czujniki. Podczas ich testów okazało się, że dają one bardzo rozbieżne pomiary, co świadczyło o ich małej przydatności w warunkach polowych. Trzeba dodać, że kosztowały niemało, bo kilkadziesiąt tysięcy złotych za sztukę. Stwierdziłem, że jestem w stanie skonstruować nie tylko dużo tańsze rozwiązanie, ale też dużo lepsze.

Moje rozwiązanie również wykorzystuje czujniki, przy czym w zaproponowanym przeze mnie analizatorze stworzyłem system złożony z kilku odpowiednio dobranych czujników (matrycy czujników). Dzięki temu wyeliminowałem szereg wad dotyczących pojedynczych czujników, takich jak: niska selektywność (reakcja na inne gazy), zniekształcenie pomiaru przez temperaturę i wilgotność, czy brak długoterminowej stabilności.

Moja matryca czujników w reakcji na zapachy lub mieszaniny gazowe odpowiada w charakterystyczny sposób zawierający znacznie więcej informacji niż odpowiedź pojedynczego czujnika. Odpowiednie uzyskanie i wykorzystanie tych dodatkowych informacji stanowi istotę mojego rozwiązania. W analogiczny sposób działa ludzki nos. Rolę czujników pełnią tam receptory węchowe. Mamy dużo receptorów węchowych, które reagują na dany zapach w inny, specyficzny dla siebie sposób. Odpowiedź wszystkich receptorów węchowych podobnie jak matrycy czujników stanowi wzorzec, swoisty odcisk palca. Ludzki mózg jest w stanie przetworzyć taki wzorzec i skojarzyć go z konkretnym zapachem. Dlatego też analizatory gazów wykorzystujące matrycę czujników nazywane są często elektronicznymi nosami.

Prace nad moim analizatorem trwały 4 lata. Projekt początkowo zaplanowany był na 3 lata, postanowiłem go jednak przedłużyć o rok, aby w pełni zrealizować zapisane cele.

Obecnie zajmuję się przygotowaniem raportu oraz upublicznieniem wyników projektu: mój analizator wystawiam na targach Technicon-Innowacje. Dodatkowo pracuję nad przygotowaniem kilku publikacji.

Na najbliższych targach będę prezentować gotowy analizator gazów. Analizator wykorzystuje zarówno czujniki komercyjnie, jak i własne konstrukcje czujnikowe opracowane w trakcie realizacji projektu. Oprócz samych czujników analizator to szereg modułów elektronicznych. Na targi oprócz elementów analizatora, plakatów i ulotek zabieram również robota „wąchacza”.

Robot jest demonstratorem opracowanej przeze mnie technologii. Jego zadaniem jest podążanie za pozostawionym przeze mnie śladem zapachowym.

Już w trakcie pisania wniosku uzyskałem potwierdzenie chęci współpracy od kilku firm w postaci listów intencyjnych. Niestety na razie drobna współpraca i rozmowy nie przybrały bardziej konkretnej postaci. Mam nadzieję, że targi pozwolą nawiązać wiele nowych kontaktów i wypromować lepiej efekty uzyskane w trakcie realizacji projektu.

Zaprojektowany wieloczujnikowy system pomiarów stężenia gazów ma szanse być wdrożony przede wszystkim w pomiarach powietrza atmosferycznych. Nowe regulacje prawne narzucają konieczność coraz lepszej kontroli stanu powietrza. Proponowany system może pozwolić na pokrycie monitoringiem równomiernie całego kraju, pozwalając przykładowo na lepsze identyfikowanie źródeł zanieczyszczeń powietrza. Projektowany system dzięki uniwersalnej budowie ma też szansę na zastosowanie w innych obszarach, gdzie pomiar gazów ma istotne znaczenie. Przykładowo w trakcie niektórych procesów produkcyjnych kontrola składu powietrza może pozwolić na lepszą kontrolę poprawności procesu produkcyjnego, a w rezultacie wpłynąć na polepszenie jakości, zmniejszenie kosztów itp.

Analizator może też być zastosowany w przemyśle spożywczym do kontroli jakości produktów (np. świeżości mleka, jakości win), ale też do wykrywania substancji wybuchowych. W przypadku analizatora adaptacja do nowego zadania nie wymagałaby zmiany sprzętu, z dużym prawdopodobieństwem odpowiednie rezultaty mogłyby być osiągnięte jedynie poprzez odpowiednią adaptacje oprogramowania do nowych zadań. Innym zastosowaniem może być kontrola powietrza wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych, gdzie zagrożenie stanowią tlenki węgla lub pożary. Istniejące systemy nie zawsze odpowiednio selektywnie reagują w sytuacjach zagrożenia, a często generują fałszywe alarmy.

Jeśli chodzi o budżet projektu, to środki zostały wydane. Jeśli o budżet prywatny, to nie mam jeszcze planów. Zależy mi na jak najszybszym zwiększeniu swojego dorobku naukowego i uzyskaniu habilitacji. Projekt mimo, że był bardzo ciekawy i zajmowałem się tym co w mojej opinii jest najciekawsze, czyli na praktycznym wykorzystaniu stanu wiedzy i wyników badań, to prace realizowane w jego ramach miały w dużym stopniu charakter konstrukcyjny i inżynierski, a tym samym niezbyt duży potencjał publikacyjny.