Tim, Remco en Rui ontwikkelden cryogene fiber-chiphouder  

Groepsproject: Tim Henning, Remco Kuiper en Rui Horstink
Opdracht: het ontwikkelen van een Cryogene fiber-chip houder
Opdrachtgever: Quantified Air B.V., werkt mee aan een door de EU gesubsidieerd project waarbij verschillende Europese universiteiten en bedrijven samenwerken om een nieuw soort bio-magneetveld detector te ontwikkelen (OxiNEMS-project)
Periode: februari t/m juni 2021

De Cryogene fiber-chip houder maakt onderdeel uit van een zogenaamde nieuwe soort bio-magneetveld detector dat gebruikt kan worden voor hersenonderzoek. Met de detector kan men de magnetische velden van het brein meten. Die magnetische velden ontstaan door de elektrische activiteit van hersencellen (neuronen). De magnetische velden in het brein komen door de schedel en door de hoofdhuid heen, en kunnen daarom buiten het brein gemeten worden. Door veranderingen in magnetische velden te meten, kunnen artsen dus op een veilige, niet-invasieve manier naar de werking van de hersenen van hun patiënten kijken zonder dat hun patiënt een risicovolle operatie hoeft te ondergaan. 

Eigenlijk bestaan er al sensoren die de magnetische velden van het brein kunnen meten. Deze sensoren hebben echter het nadeel dat ze voor dit toepassingsgebied supergevoelig zijn en een werktemperatuur van 4 Kelvin (ongeveer -269℃) vereisen. Vandaar dat er door onderzoekers gezocht wordt naar een nieuwe techniek om deze velden ‘op te kunnen vangen’. Hiervoor wordt gekeken naar een micro-mechanisch device, in de vorm van een microscopische ‘naald’ (de resonator). Deze resonator is van een geleidend (en dus magnetisch inductief) materiaal gemaakt. Omdat deze naald magnetische velden kan oppikken, gaat deze trillen bij schommelingen in het veld eromheen. Uiteindelijk worden deze trillingen gemeten door een laser-interferometer en op een computer in kaart gebracht. Met deze resonator is de werktemperatuur 70 Kelvin (ongeveer -200℃), waarbij het apparaat ‘gewoon’ gekoeld kan worden met vloeibare stikstof.

Het was nu aan Tim, Remco en Rui om een prototype houder te ontwikkelen die de fiber-optic cable van de laser-interferometer binnen een aantal micrometer boven de resonator kon positioneren. Deze houder moest bestendig zijn tegen temperaturen van 70 Kelvin en een laag vacuüm, mocht niet geleidend zijn om het magnetisch veld te verstoren en moest de uitlijning van de fiber-optic cable en de resonator waarborgen.

Rui: ‘Wat al snel opviel was dat het best een pittige opdracht was. De meeste eisen die aan ons project gesteld werden, hadden al hun eigen uitdaging, maar vooral het combineren van alle eisen bleek lastig. Richting het einde van het project kwamen we er, na contact met specialisten, ook achter dat de materialen (en daarmee de constructie) die wij eerst voor ogen hadden toch niet helemaal toepasbaar waren.

 Tim: ‘We zijn toen een paar stappen teruggegaan, hebben nieuwe materialen onderzocht en controleberekeningen gemaakt om de werking aan te tonen en zijn toen na overleg met specialisten terug naar de tekentafel gegaan. Zo hebben we in hoog tempo toch nog een nieuw concept kunnen presenteren aan de opdrachtgever. We hebben ons project dus naar tevredenheid van de klant kunnen afronden.

Remco: Gelukkig was onze opdrachtgever bij Quantified B.V. altijd wel enthousiast over de vooruitgang. We hadden elke week ook een meeting waarbij we de vooruitgang bespraken en de planning van de volgende week doornamen. Het is belangrijk om met iedereen van het project regelmatig een bespreking te houden en om steeds te kijken wat er voor de komende week/termijn geregeld moet worden. Op deze manier blijft iedereen op de hoogte van wat er gebeurt en kan iedereen, samen, met het project tegelijkertijd vooruit.