Zo kan jouw smartphone in een noodsituatie radioactieve straling meten

Wetenschappers van het SCK CEN hebben een nieuwe techniek ontwikkeld, waarmee ze individuele blootstelling aan radioactieve straling kunnen bepalen door de weerstanden van onze smartphones (componenten die elektrische weerstand hebben) uit te lezen. Dat kan bijvoorbeeld van groot belang zijn wanneer een persoon blootgesteld wordt aan hoge dosissen bij een nucleaire ramp. Zo kan er indien nodig meteen medische hulp geboden worden. 

In het elektronische circuit van een smartphone zitten typisch tien tot twintig weerstanden. Die bevatten aluminiumoxide, een materiaal dat ook voorkomt in professionele dosimeters die ioniserende straling meten. ,,Wanneer ons lichaam aan dit soort straling wordt blootgesteld, absorberen de weerstanden in onze smartphone die we op zak hebben een deel van de stralingsenergie”, legt Olivier Van Hoey, dosimetrie-expert bij SCK CEN, uit. ,,Dat zorgt voor veranderingen in het materiaal, waardoor er achteraf zichtbaar licht vrijkomt als we de weerstanden belichten. Het zichtbaar licht dat vrijkomt is een maat voor de stralingsdosis waaraan de persoon blootgesteld is. Hoe meer licht, hoe meer straling.”

Tot die conclusie kwamen de wetenschappers van het SCK CEN na een grootschalig experiment waarbij ze ook de nauwkeurigheid van de veelbelovende techniek op de proef stelden door een radiologisch incident na te bootsen. 

,,Het grootste gedeelte hebben we op voorhand bestraald, het andere gedeelte niet. Daarnaast varieerden we ook de soort straling, de totale dosis, en de tijd tussen bestraling en uitlezing”, aldus Van Hoey. Uit de testen bleek dat de techniek uiterst nauwkeurig is. ,,Medische verzorging is nodig bij dosissen van 1.000 milligray (dus 1 gray, de eenheid van de hoeveelheid geabsorbeerde ioniserende straling) en hoger. Met onze techniek kunnen we dosissen meten die tot 10 keer lager liggen.”

De onderzoekers gingen ook op zoek naar eventuele beperkingen in het gebruik van smartphones als dosimeters. Olivier Van Hoey verduidelijkt: ,,De smartphones geven ons maar één meetpunt voor het volledige lichaam. Daardoor hebben we niet onmiddellijk informatie over de dosis in de afzonderlijke organen, die elk een andere dosis oplopen.”

,,Hoe beide zich tot elkaar verhouden, hangt af van hoe je je smartphone draagt en hoe je staat of beweegt. Zit je smartphone in je linker- of rechterbroekzak? Sta je met je rug naar de stralingsbron gekeerd? Vanuit welke hoek komt de straling? Loodrecht of schuin?”

Om dat te onderzoeken, bestraalden de onderzoekers van SCK CEN anatomische torso’s. De torso’s droegen smartphones op verschillende posities en staken inwendig vol met professionele dosimeters. Van Hoey: “Welke dosis meten we in de weerstanden van smartphones? En welke dosis gaven de professionele dosimeters in de organen aan? Zo konden we de vertaalslag tussen beide maken.”

De eerste resultaten zijn dus alvast zeer veelbelovend, maar de wetenschappers willen nu de volgende stappen zetten in hun onderzoek. Zo moet er na een nucleair incident bijvoorbeeld een hele logistieke operatie op gang komen. Het is een race tegen de klok: smartphones verzamelen, demonteren, de weerstanden uitlezen. Hoe langer de resultaten op zich laten wachten, hoe zwakker het signaal in de weerstanden is. 

,,Idealiter wordt er meteen na het incident gemeten, maar dat is praktisch onhaalbaar. Vervolgonderzoek moet daarom uitwijzen tegen welke snelheid het signaal afneemt en hoe factoren als temperatuur dat proces beïnvloeden”, besluit Van Hoey. 

De onderzoekspartners streven naar een digitale databank om de dosis in de weerstanden snel te kunnen omrekenen naar orgaandosis. SCK CEN werkte voor dit project samen met Public Health England (PHE) en Helmholtz Zentrum München (HMGU). De drie instellingen maken deel uit van de Europese dosimetrievereniging EURADOS (European Radiation Dosimetry Group), die meer dan 75 Europese instellingen en 620 wetenschappers samenbrengt.

Bekijk hier alle video’s in de rubriek ‘Wat zegt de Wetenschap?’: