Elektronische Spürnasen

Elektronische Nasen detektieren mittels Sensoren Gasmoleküle in der Luft. Das dient zum Beispiel der Qualitätskontrolle von Lebensmitteln oder dem Nachweis von Gaslecks.

Elektronische Nase Symbolbild

Bild: Collage aus CanStockPhoto 1, CanStockPhoto 2

Unser Geruchssinn gibt uns im Alltag Hinweise auf die Qualität von Nahrungsmitteln: Sind die Erdbeeren bereits reif? Ist das Fleisch verdorben? Er kann uns auch vor Gefahren wie einem Schwelbrand warnen. Für spezielle Anwendungen wie die Kreation eines Dufts oder das Testen eines Weins braucht es einen überdurchschnittlich guten Geruchssinn. Und für das Aufspüren von Drogen oder Trüffelpilzen braucht es noch bessere Nasen, zum Beispiel Hundenasen. Da es aus praktischen Gründen nicht immer möglich ist, einen Menschen oder einen Hund einzusetzen, sind technische Mittel sehr hilfreich.

Messen von Gaskonzentrationen

Elektronische Nasen detektieren mittels Sensoren Gasmoleküle in der Luft. Die Sensoren messen dabei keine Gerüche, denn diese sind subjektive Wahrnehmungen unseres Gehirns, sondern einfach nur Gaskonzentrationen. Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, die unterschiedliche Typen von Substanzen erkennen (zum Beispiel niedermolekulare, polare oder höhermolekulare Stoffe). Mehrere Gassensoren sind häufig auf einem Mikrochip gruppiert (Chemosensor-Arrays), um gleichzeitig verschiedene Substanzen messen zu können. Elektronische Nasen kommen häufig zum Einsatz, wenn die Gaskonzentrationen sehr gering sind und vor allem wenn diese kontinuierlich überwacht werden müssen. Menschen und auch Tiere können diese Aufgabe nämlich nicht bewerkstelligen, da Geruchsrezeptoren bei Daueraktivierung ermüden. Eine solche Dauerüberwachung ist zum Beispiel in Bergwerken überlebensnotwendig, um rechtzeitig zu erkennen, wenn die Konzentration des giftigen Gases Kohlenmonoxid zu hoch wird. In Chemielagern wird der Austritt gasförmiger Substanzen detektiert und bei der Erdgasversorgung können Gaslecks aufgespürt werden.

Krankheit in der Atemluft detektieren

Besonders spannend ist der Einsatz von Gassensoren in der Medizin. Da Erkrankungen den Stoffwechsel beeinflussen und sich dadurch die Zusammensetzung der Atemluft ändert, sollen elektronische Nasen anhand der Atemluftanalyse eine Diagnose ermöglichen. Erste Versuche lieferten positive Resultate bei Alzheimer und Lungenkrebs.

Was die Rose in deinem Gehirn macht

Wenn du an einer Rose riechst und dich an den süsslichen Geruch erfreust, passiert in deiner Nase und deinem Gehirn eine Menge. Beim Einatmen durch die Nase nehmen die rund 10 Millionen Riechzellen in deiner Riechschleimhaut hunderte von verschiedenen Duftmolekülen auf. Etwa 350 verschiedene Typen an Riechzellen besitzt du und jeder Typ ist auf ganz bestimmte Moleküle spezialisiert. Alle Riechzellen, die durch ein Duftmolekül aktiviert werden, schicken ein Signal an eine bestimmte Region im Gehirn.

"Den mag ich nicht riechen"

Das Zusammenspiel der Signale von den verschiedenen Riechsinneszellen-Typen ergibt die Gesamtwahrnehmung des Blütendufts. Dieser Duft wird im Gehirn nicht nur wahrgenommen, sondern auch gespeichert und mit Gefühlen verknüpft. Blütendüfte sind eher angenehm und deshalb mit positiven Gefühlen wie Freude verbunden. Doch das ist nicht mit allen Düften so. Es gibt übelriechende, die Brechreiz verursachen können. Und es geht so weit, dass wir wegen des Körpergeruchs andere Menschen sympathisch finden oder auch nicht. Das spielt bei der Partnerwahl eine Rolle.

Text: SATW / Alexandra Rosakis
Quelle: Technoscope 3/18: Technik für die Sinne. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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