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Immer der Nase nach!

10 BIS 30 MILLIONEN SINNESZELLEN enthält das menschliche Riechorgan. Von dieser großzügigen Ausstattung profitiert der Mensch nicht nur im Alltag, sondern auch an manchem Arbeitsplatz – bei der Qualitätskontrolle in der Lebensmittel- und Parfümbranche, in Pharma- und Chemieindustrie. Doch die Nase hat eine begrenzte Aufnahmefähigkeit, weswegen der Mensch nach etwa zwei Stunden intensiven Schnüffelns für Gerüche unsensibel wird. Vor etwa 15 Jahren begannen Physiker und Ingenieure, den Geruchssinn technisch nachzuahmen: Unermüdliche „elektronische Nasen“ sollten die menschlichen ablösen – mit Gassensoren, die einzelne Komponenten in komplexen Gerüchen identifizieren und charakteristische Signalmuster an die Auswerte-Elektronik senden (bild der wissenschaft 12/1997, „Schnüffelnde Maschinen“).

Jedoch: „Die elektronische Nase hat sich nicht auf breiter Front durchgesetzt“, resümiert Peter Boeker. Der Privatdozent mit dem Spezialgebiet Geruchsmessung und Sensortechnik an der Universität Bonn erklärt: Die Technik ist nach wie vor unempfindlicher als ihr biologisches Pendant. Ein falscher Ansatz sei es gewesen, anzunehmen: „Wenn ich etwas deutlich riechen kann, kann ich es auch deutlich messen.“ Die menschliche Nase könne manche Gerüche bis zu einer Million Mal besser erkennen als der elektronische Schnüffler.

Nur weil Sensoren die technische Entsprechung der Sinneszellen in der Nase darstellen, seien die Ingenieure zu dem Schluss gekommen, dass die elektronische Nase auch genauso funktionieren müsse wie der menschliche Riecher, meint Boeker. „Dabei ist die menschliche Nase als Ergebnis unserer Evolution speziell auf das abgerichtet, was für uns wichtig ist, beispielsweise Gerüche von Artgenossen oder Nahrung. Die elektronische Nase hingegen misst unterschiedslos alles – auch Gase, die wir gar nicht riechen.“

Beim Menschen ist der Geruchssinn von Geburt an vollständig ausgebildet. Die elektronische Nase dagegen muss auf bestimmte Geruchsmuster sensibilisiert werden. Aber die Gassensoren stumpfen sozusagen nach einiger Zeit an ihrer Oberfläche ab – „ dann klappt die Geruchserkennung nicht mehr“, erklärt Jürgen Wöllenstein vom Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik. Den künstlichen Nasen muss erst wieder gezeigt werden, wie etwas riecht.

Daher haben elektronische Nasen dort ihre Nischen gefunden, wo nur ganz bestimmte Gerüche vorkommen – zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie bei Kaffeeherstellern. Hier sei es kein Problem, meint Wöllenstein, die Nasen immer wieder neu anzulernen. Allerdings sind Zeitaufwand und Kosten mit der Neukalibrierung elektronischer Nasen verbunden – und die Konkurrenz schläft nicht. Analysemethoden wie Gaschromatographie und Massenspektrometrie haben aufgeholt. In Massenspektrometern beispielsweise werden komplexe Gemische in ihre einzelnen Verbindungen und sogar Atome aufgetrennt. Auch so lassen sich Gerüche erfassen.

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Auf der Messtechnik-Messe „Sensor+Test 2011″ in Nürnberg haben knapp 30 europäische Anbieter von elektronischen Nasen gezeigt, wie sie dieser aufkommenden Konkurrenz Paroli bieten wollen. Eines der Unternehmen, Ezent aus Cottbus, präsentierte eine mit künstlicher Intelligenz ausgestattete „iNose“ – ein Gerät, das so schick aussieht wie der Verkaufsschlager iPhone des Herstellers Apple. Doch Fraunhofer-Forscher Wöllenstein ist unbeeindruckt: „ Die Firma verwendet genau die gleichen Sensoren wie alle anderen, und die haben nun einmal ihre Langzeitprobleme.“ Daher setzt die Industrie nach wie vor meist auf die „humansensorische Prüfung“, das Schnüffeln von Menschen. Unser Geruchsorgan hat immer noch die Nase vorn. Tabea Osthues ■

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