Serie Zukunftswelten 28.01.2011, 19:51 Uhr

Patient riecht nach Lungenkrebs

Künstliche Nasen und elektronische Zungen sind in verschiedenen Branchen im Einsatz. Selbst Sprengstoff und Drogen können die Sensorsysteme erschnüffeln. Forscher in aller Welt arbeiten daran, die künstlichen Sinne zu schärfen und ihr Spektrum zu erweitern. Insbesondere medizinische Anwendungen sind vielversprechend.

Die Probengläser stehen bereit. Zwei Stunden haben Leder-, Holzfurnier- und Zierleistenteile darin bei 80°C im Ofen gebrütet. Nun rücken die sechs wichtigsten Nasen der Audi AG an: das „Nasen-Team“.

Rümpft das Sextett bei einer Probe die feinen Nasen, platzt für den Zulieferer der Auftrag. Entsprechend konzentriert geht das Team zu Werke. Maximal fünf Proben beschnuppern sie. Dann lässt der Geruchssinn nach. Die Mitglieder des Teams wechseln für zirka zwei Stunden in ihre normale Tätigkeit, ehe sie sich wieder ihrer Sonderaufgabe widmen. Pro neuem Modell müssen sie gut 500 Innenraumteile beschnuppern, einzeln, als Module und schließlich den gesamten, aufgeheizten Innenraum.

Audi hat den Riechtest 1985 eingeführt. Heute ist er Branchenstandard. In den Entwicklungsabteilungen der Autohersteller unterwerfen sich dafür etliche Profischnüffler strengen Regeln: Rauchen, Parfüm und Aftershave sind ebenso Tabu, wie Knoblauch oder Zwiebeln. Bei Schnupfen müssen Kollegen ran.

Das Beispiel zeigt, dass der Mensch ein problematischer Geruchssensor mit mangelnder Verfügbarkeit und schnellem Leistungsabfall ist. Obendrein hat er nur ein dürftiges Werkzeug: In seiner Nase sind etwa 1 Mio. Rezeptoren für das Riechen zuständig. Hunde haben 100 Mio. solcher Gasanalysestellen. Die Vierbeiner spüren Drogen, Sprengstoffe, Spuren von Kriminellen und Verschüttete selbst dann auf, wenn es von Störgerüchen nur so wimmelt.

Um auch nur annähernd das Niveau von Waldi & Co zu erreichen, braucht der Mensch technische Hilfe. Audi gleicht die Befunde seines Nasenteams mit Analysen per Gaschromatographie und Massenspektrometrie ab. So lernen die Qualitätswächter, wo für Menschen aus chemischer Sicht die Grenze zwischen Duft und Gestank verläuft.

Doch sind subjektive Sinneseindrücke tatsächlich objektivierbar? Forscher des israelischen Weizman-Instituts haben im letzten Jahr mit Unterstützung des Europäischen Forschungsrats genau zu dieser Frage eine umfassende Studie erarbeitet. Sie setzten Probanden aus verschiedenen Kulturkreisen eine breite Auswahl an Geruchsproben vor, die sie auf einer 30-Punkte-Skala bewerten sollten. Die Ergebnisse flossen dann in einen Algorithmus für eine „künstliche Nase“ ein. In weiteren Tests zeigten die Forscher, dass ihr Sensorsystem die Bewertungen weiterer, vorher nicht involvierter Probanden zu 90 % genau vorhersagen konnte.

Eine Zukunftswelt? – „Jain“, antwortet Roman Kernchen. Der Forscher des Euskirchener Fraunhofer-Instituts für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen verfolgt die Fortschritte „künstlicher Nasen“ seit Jahren im Zuge der wehrtechnischen Frühaufklärung für das Bundesverteidigungsministerium. Die Sensorik stecke oft noch im Stadium der Grundlagenforschung, berichtet er. Andererseits gebe es für manche Branchen bereits marktreife Geräte. „Im Sicherheits- und Verteidigungsbereich werden Produkte genutzt, die Sprengstoffe oder auch chemische Waffen aufspüren“, so Kernchen.

Und nicht nur dort können die Sensoren anhand geringster Konzentrationen (

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