Sensoren onder de loep

Veel sensoren op komst

Monitoring pens pH
Het monitoren van de pH van de pens is een manier om SARA (subacute pensverzuring) te voorkomen. De meeste commerciële bolussen gebruiken conventionele op glasmembraanelektroden gebaseerde pH-sensoren. Deze elektroden zijn groot, breken gemakkelijk, zijn moeilijk te verkleinen en reageren traag. Bovendien vereisen ze regelmatig onderhoud.
Potentiometrische sensoren worden gebruikt voor het meten van de pH van oplossingen vanwege hun eenvoudige configuratie, kleine formaat en snelle responstijd. Een potentiometrische sensor bestaat meestal uit twee elektroden: de werkelektrode (detectie-elektrode) en de referentie-elektrode.
Op ionengevoelige veldeffecttransistor (ISFET) gebaseerde sensoren meten de pH door een ionengevoelig membraan en de velddetectiekarakteristiek van een transistor. Op ISFET gebaseerde pH-sensoren hebben vele voordelen zoals kleine afmetingen, robuustheid, een lage meetafwijking bij extreme pH en zijn niet gevoelig voor temperatuurswisselingen. Toch zijn ze moeilijk te gebruiken voor in-vivomonitoring omdat ze ingekapseld moeten zijn.
Op Extended Gate Field Effect Transistor (EGFET) gebaseerde pH-sensoren zijn een alternatief voor ISFET-sensoren. Het meetmembraan daarin is niet gevoelig voor pensomgeving, de EGFET-sensor hoeft daarom niet ingekapseld te zijn.
Volgens de onderzoekers wordt de potentiële impact van real-time pH-monitoring om de diergezondheid te verbeteren voornamelijk beperkt door de vertaling van waargenomen gegevens in bruikbare beslissingen of managementaanbevelingen. De integratie van gemeten fluctuaties in pens-pH met andere parameters is essentieel om real-time pH-metingen om te zetten in een effectief diagnostisch of beheersinstrument.

Pens samentrekkingen
Het bewaken van de snelheid en grootte van penssamentrekkingen (pensmobiliteit) is een van de manieren om ziekten zoals pensverzuring en melkziekte te diagnosticeren. De pensmobiliteit wordt veelal bepaald met behulp van krachtopnemers of echografie. Inzetten van een krachtopnemer vereist een chirurgische ingreep terwijl bij echografie metingen over langere perioden niet mogelijk zijn omdat de probe tegen het lichaam van het dier moet worden gehouden.
Om de pensmobiliteit eenvoudiger en over een langere periode te monitoren, zijn bolustype draadloze sensoren met een drie-assige versnellingsmeter ontwikkeld.

Lichaamstemperatuur
Rectale thermometers worden veel gebruikt voor het meten van de kerntemperatuur van dieren. Deze methode is echter tijdrovend. Realtime monitoring van lichaamstemperatuur is een effectieve methode om ziekten, bronst en bevalling op te sporen, denk aan de vroege detectie van mastitis met behulp van een bolustype draadloze temperatuursensor. Het grote voordeel van het gebruik van pensverblijfsensoren is dat ze jaren kunnen blijven zitten.
Temperatuursensoren bestaan uit twee groepen: thermokoppels en thermistoren. Thermokoppels vragen voortdurende herkalibratie. Thermistoren zijn nauwkeuriger dan thermokoppels en vragen geen herkalibratie. Daardoor zijn ze veel geschikter voor pensbewaking. Het nadeel van thermistors is echter dat de uitvoer moeilijker vertaalbaar is in een concrete temperatuurwaarde dan bij een thermokoppel.

Pensbiomarkerconcentraties
Histamineconcentraties in de pens zijn van belang voor het monitoren van SARA en andere pensaandoeningen. De traditionele technieken voor histaminedetectie zijn duur en tijdrovend en vereisen een complexe voorbehandeling van monsters. Daardoor zijn deze onpraktisch voor realtime monitoring in de pensomgeving.
Elektrochemische sensoren zijn een veelbelovend alternatief vanwege hun hoge gevoeligheid, eenvoud, snelle respons en lage kosten.

Metabolietconcentraties
Vluchtige vetzuren (VFA’s) zijn de primaire energiebron voor herkauwers. Realtime monitoring van de concentratie en balans van VFA’s helpt bij het begrijpen van de relatie tussen voeropname en metabolisme. De traditionele meettechnieken zijn ongeschikt voor realtime monitoring van de pensomgeving vanwege apparatuurvereisten, incompatibele uitvoersignaaltypes (meestal optische signalen) en gecompliceerde bemonsteringsmethoden. Elektrochemische biosensoren behoren tot de aantrekkelijke kandidaten voor mogelijke monitoring van VFA’s in de pens. De twee belangrijkste die in dit onderzoek naar voren komen, zijn:
• Elektrochemische biosensoren van micro-organismen. Daarin wordt de permanente verbinding van het microbiële metabolisme en de elektrode gebruikt om een ​​analytisch signaal te genereren. Elektrochemische biosensoren hebben een uitstekende selectiviteit, waardoor ze een goede technologie zijn voor teststrategieën om onderscheid te maken tussen VFA’s.
• Enzymatische elektrochemische biosensoren hebben als uniek kenmerk en voordeel dat hun biokatalysator alleen reageert met een specifieke stof.

Uitdagingen in monitoring van de pens
Ondanks duidelijke vooruitgang in detectietechnologieën voor belangrijke pensactiviteiten moeten nog enkele beperkingen worden aangepakt voordat biomonitoring van de pens haalbaar is. Deze uitdagingen hebben voornamelijk betrekking op:
• grootte en levensduur van de sensoren,
• sensorselectiviteit en -gevoeligheid,
• stabiliteit en herhaalbaarheid van detectieresultaten,
• interpretatie van de verkregen informatie.