Ärzte Zeitung online, 02.08.2017

Fraunhofer Institut

Warnung vor zu viel Feinstaub per Handy

Vor einer hohen Feinstaub-Belastung könnte in Zukunft ein Smartphone mit eingebautem Gassensor warnen. Fraunhofer-Forscher haben einen Weg gefunden, wie der Sensor schnell anspricht und genaue Messwerte liefert.

Warnung vor zu viel Feinstaub per Handy

Gerade einmal 25 Quadratmillimeter misst die derzeit weltweit kleinste Mikromembranpumpe.

© Fraunhofer EMFT

MÜNCHEN. Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT in München haben eine leistungsstarke Mikromembranpumpe entwickelt, die einem Gassensor schnell genug Umgebungsluft zuführt, um Ausssagen, über eine Feinstaub-Belastung treffen zu können, wie die Fraunhofer-Gesellschaft mitteilt.

"Unsere Smartpump ist nur fünfundzwanzig Quadratmillimeter groß und damit die kleinste Pumpe der Welt. Trotzdem hat sie ein hohes Kompressionsverhältnis", erläutert Forschungsleiter Dr. Martin Richter in der Mitteilung.

Um in der Pumpkammer Druck zu erzeugen, nutzen Richter und sein Team den piezoelektrischen Effekt, der elektrische Spannung in mechanische umwandelt. Mithilfe von Wechselspannung wird dabei die Silizium-Membran nach oben oder unten bewegt, dadurch Umgebungsluft durch ein Ventil eingesaugt, in der Pumpkammer verdichtet und wieder herausgepresst.

Druck wird durch Trick erhöht

Herkömmliche piezoelektrisch angetriebene Mikromembranpumpen können allerdings nur relativ niedrige Drücke mit Luft erzeugen. Durch einen Trick ist es nach Angaben der Fraunhofer Gesellschaft den Forschern nun gelungen, Druck und Saugvermögen zu erhöhen. Dies ermögliche nicht nur Mikropumpen mit hohen Kompressionsverhältnissen, sondern auch, diese insgesamt kleiner zu bauen. Ziel sei es, die Pumpe auf eine Größe von zehn Quadratmillimeter zu verkleinern. Dann wäre die Massenfertigung rentabel. Hier sei man bereits auf einem guten Weg.

Die Gassensoren in Smartphones zu integrieren, sei zwar derzeit noch schwer, unter anderem durch zu lange Reaktionszeiten für diese Sensoren. Die neue Smartpump könnte jedoch den Gassensoren gezielt Luft zuführen und so die Reaktionszeit von mehreren Minuten auf zwei Sekunden verkürzen, so die Fraunhofer Gesellschaft. Messen ließe sich dann nicht nur die Feinstaub-Belastung, sondern beispielsweise auch, ob die Raumluft verbraucht sei und die Fenster zum Lüften geöffnet werden sollten. Auch eine Atemluft-Analyse wäre prinzipiell möglich, beispielsweise um den Alkohol-Gehalt zu kontrollieren.

Vielfältig einsetzbar

Die Mikropumpe könnte zudem im medizinischen Bereich eingesetzt werden, zum Beispiel als Medikamenten-Pflaster, das kontinuierlich Kleinstmengen eines Hormons oder Schmerzmittels abgibt. Oder als Implantat, mit dessen Hilfe sich der Augeninnendruck bei einer Glaukom-Therapie regulieren ließe. Maschinen könnten durch die Pumpe mit exakt dosiertem Schmierstoff versorgt werden. Diese Anwendung werde auch bereits mit einem Partner aus der Industrie weiter entwickelt.

Im Rahmen des Förderprogramms "Discover", das unkonventionelle und originelle Ideen unterstützt, erforschen Richter und seine Kollegen außerdem noch ein weiteres interessantes Anwendungsgebiet: das Hinterlegen von Audio- und Videodateien mit Duftszenarien. Dazu werde die Smartpump in einem Headset verbaut und verabreiche nasennah genau dosierte Düfte. Die Gaming-Industrie hat offenbar bereits Interesse an dieser Funktion angemeldet. (run)

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