Messungen mit Biosensor

Fotolia

Der elektrische Biosensor nach Atanassow, der in verschiedenen Beiträgen in elektronik industrie beschrieben wurde, stellt das Prinzip der elektromagnetischen Dämpfung unter Verwendung einer intermittierenden und autarken Funktion einer Oszillatorschaltung dar. Dieser Sinus-Oszillator schwingt auf einer diskreten Frequenz im kHz- oder MHz-Bereich und gibt diese intermittierend als Halbwellen aus. Je nach Bedämpfung durch ein wasserhaltiges Messobjekt auf einer Sensorplatte erfährt der Oszillator eine Erhöhung der Sinushalbwelle, die ein Maß des Wassergehaltes darstellt. Diese Erhöhung wird vom Autor als Flankengleichspannung bezeichnet. Das Verfahren ist als Anregung für die Elektronikindustrie für eine breitere Anwendung zu sehen, zumal es eine preiswerte Realisierung zulässt.

Prinzip der elektromagnetischen Schwingungen der Wassermoleküle

Durch die neue Fassung des Prinzips der elektromagnetischen Dämpfung wird im Folgenden die Funktion der Oszillatorschaltung des Biosensors bei verschiedenen Anwendungen dargestellt. Das „Prinzip der elektromagnetischen Schwingungen der Wassermoleküle“ kann dabei einige technische Messprobleme preiswert und effizient lösen.

Wassermoleküle und -gewebe detektieren

Ziel des Verfahrens ist es, durch die elektromagnetischen Wellen des Biosensors Wassermoleküle und Wassergewebe in jedem Körper festzustellen und ihre Menge mittels der Flankengleichspannung zu bestimmen. Ziel des Einsatzes des Biosensors ist es, eine breite Anwendung in Mess-, Regelungs- und Steuerungsprozessen, Feuchtemessungen und zum Schutz von zu sichernden Objekten und anderen zu ermöglichen. Die elektromagnetischen Wellen arbeiten wie ein normaler elektromagnetischer Strahler.
Sie sind von der eingestellten Amplitude und der Frequenz des Oszillators des Biosensors abhängig, der bei der Anwendung wasserhaltige Körper von trockenem Material unterscheiden kann. Die Frequenzen durchdringen trockenes Material und ihre Energie reicht aus, vorhandene Wassermoleküle an jeder Körperoberfläche in Schwingung zu versetzen, wobei aber die Wassermoleküle selbst nicht zerstört werden. Die Frequenzen durchdringen trockene Stoffe und werden erst von der Oberfläche eines wasserhaltigen Gegenstandes oder eines menschlichen Körpers reflektiert.

Mess-Beispiele

In Bild 1 ist eine Messung der Wassermoleküle einer Hand dargestellt. Wenn die elektromagnetischen Wellen auf den menschlichen Körper treffen, versetzen sie die Wassermoleküle an der Körperoberfläche in Schwingungen, sodass die elektromagnetische Strahlung reflektiert und die reflektierte Strahlung vom sensiblen Biosensor ausgewertet wird. Wenn zum Beispiel ein Kissen, das 7 cm dick ist, auf die Sensormessplatte gelegt wird, strahlt die Sensormessplatte durch das Kissen hindurch und die elektromagnetischen Wellen werden nicht reflektiert, sodass das digitale Voltmeter des Biosensors die Spannung von 0 Volt anzeigt. Wenn auf das Kissen eine Hand gelegt wird und der Abstand der Sensorplatte zur Hand 7 cm beträgt, werden die elektromagnetischen Wellen von den Wassermolekülen der Oberfläche der Hand reflektiert, vom sensiblen Biosensor aufgefangen und in Flankengleichspannung umgesetzt. Es wird dann eine Spannung von beispielsweise 9 Volt angezeigt.

Bild 1: Messanordnung mit dem Biosensor links im Bild, er vereint einen einstellbaren Oszillator und ein digitales Voltmeter. Messobjekt ist eine Hand auf einer Strommessplatte.Dipl.-Ing. Atanas Atanassow

Wenn der Abstand zwischen der auf das Kopfkissen gelegten Hand und der Sensormessplatte 3 cm beträgt, zeigt das Messinstrument die Spannung von 28,5 V an. Die Menge der reflektierten elektromagnetischen Wellen ist bestimmt durch den Feuchtigkeitsgrad des zu messenden Körpers. Auch können mit dieser Anordnung Metalle registriert werden, ohne dass Metalldetektoren nötig sind.
Bild 2 zeigt die Anwendung des Biosensors, angeschlossen an eine Sensormessplatte zur Feuchtigkeitsbestimmung z. B. an einer Scheibe Brot. Messungen haben ergeben, dass die Differenz des Feuchtigkeitsgehaltes zwischen einer getoasteten und einer ungetoasteten Scheibe Brot 7,4 V in Flankengleichspannung beträgt. Nach demselben Verfahren können Messungen an allen Arten von Obst und Gemüse durchgeführt werden sowie an allen Stoffen und anderen Materialien, die Wassermoleküle enthalten. Es lassen sich auch trockene Stoffe und Materialien messen und prüfen, um festzustellen, wie hoch die Restfeuchtigkeit ist oder ob sie zu 100 Prozent ausgetrocknet sind.
Bild 3 zeigt die Feuchtigkeitsbestimmung durch kontaktbehaftete Berührung in einem Mauerwerk. Die einadrige Sensorleitung ist mit einem Metallring aus Kupfer verbunden. Der Kupferring ist am Prüfende einer Messsonde befestigt. Der Messvorgang erfolgt, wenn der Messstab in ein vorgebohrtes Loch in der Mauerwand, das 10 mm im Durchmesser sein sollte, eingeführt wird. Jetzt werden die reflektierten elektromagnetischen Wellen in Flankengleichspannung umgesetzt und am Messinstrument wird der Feuchtigkeitsgehalt im Mauerwerk auf der ganzen Länge der Bohrung digital angezeigt. Nach diesem Messverfahren lässt sich in einem Mauerwerk, in dem sich eingebaute Bewehrungen befinden, feststellen, wo diese Metallstangen verlaufen.
Bild 4 zeigt die Feuchtigkeitsbestimmung von Erdreich oder Mineralien durch kontaktbehaftete Berührung. Hier wird eine Möglichkeit der Feuchtemessung mit dem Biosensor in der Erde oder an Mineralien wie Eisen oder Kupfer nach dem „Prinzip der elektromagnetischen Schwingungen der Wassermoleküle“ aufgezeigt. Am Ende einer Sonde aus Kunststoff ist eine Spitze aus Kupfer befestigt, die durch eine Sensorleitung mit dem Biosensor verbunden ist. Die elektromagnetischen Wellen breiten sich im Erdreich aus, und je nach Feuchtigkeitsgehalt der Erde oder der Art der Mineralien werden die elektromagnetischen Wellen reflektiert und durch die sensible intermittierende und autarke Funktion des Biosensors in Flankengleichspannung umgesetzt. Je nach der Länge der Sonde ist feststellbar, wie hoch der Feuchtigkeitsgehalt in welcher Tiefe ist.

Schlussbemerkung

Nach diesem Verfahren kann der Biosensor, der mit Netzanschluss oder mit Batterie betrieben werden kann, breite und vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in Forschung, Entwicklung und Industrie finden. Wobei bei der Anwendung mit einer Batterie der Biosensor geerdet werden muss. 

(sb)