Verbesserte Geruchsdetektoren 05.12.2016, 14:32 Uhr

So gut erschnüffelt Hundenase aus 3D-Drucker Drogen und Dynamit

Sprengstoffe, Drogen, ja sogar Krankheiten können von Geruchsdetektoren erkannt werden. Allerdings haben Hunde immer noch die Nase vorn beim Riechen. Amerikanische Ingenieure haben sich auf Spurensuche begeben, um diesen tierischen Vorsprung aufzuholen. Erfolgreich. Sie haben eine ausgesprochen empfindliche Nase entwickelt.

Hunde sind meisterhafte Schnüffler. Dafür sorgen nicht nur 300 Millionen Rezeptorzellen in ihrer Nase. Sie atmen auch so aus, dass sie weiter entfernte Partikel praktisch heransaugen und damit ein größeres Gebiet mit ihrem Riechorgan erfassen können.   

Hunde sind meisterhafte Schnüffler. Dafür sorgen nicht nur 300 Millionen Rezeptorzellen in ihrer Nase. Sie atmen auch so aus, dass sie weiter entfernte Partikel praktisch heransaugen und damit ein größeres Gebiet mit ihrem Riechorgan erfassen können.   

Foto: Maurizio Gambarini/dpa

Dass sich in der gemeinen Hundenase bis zu 300 Millionen Rezeptorzellen befinden, die diese so empfindsam macht, ist hinlänglich bekannt. Doch das ist nicht das ganze Geheimnis der ausgezeichneten Hundenasen. Das Team um Matthew Staymates vom National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg hat herausgefunden, dass nicht nur die Form der Nase entscheidend für erfolgreiches Schnüffeln ist, sondern auch die Atemtechnik. Herkömmliche Geruchsdetektoren erreichen mit der Riechtechnik einer künstlichen Hundenase eine bis zu 18-fache verbesserte Leistung.

Die Schlierenfotografie, die Luftbewegungen sichtbar macht, brachte die Forscher auf die richtige Spur. Sie schauten sich mit Hilfe der Technik an, was genau mit der Luft passiert, wenn der Hund schnüffelt. Und siehe da, sie entdeckten eine spezielle Aerodynamik, die das Riechergebnis entscheidend verbessert.

Leichter Unterdruck vor Hundenase

Es zeigte sich: Schnüffeln ist eine raffinierte Methode. Fünf Mal pro Sekunde atmen Hunde dabei stoßartig aus und ein. Und: Das Ausatmen dient einem übergeordneten Zweck. Die ausgeatmete Luft strömt seitlich und in Richtung des Hundebauchs davon.

Dadurch entsteht vor der Hundenase ein leichter Unterdruck, der die Luft vor der Hundeschnauze ansaugt. Weiter entfernte Partikel werden so zunächst herbeigewirbelt und gelangen dann beim Inhalieren in die Nase. „Es handelt sich um ein aktives aerodynamisches System zur Probenahme, die sich buchstäblich Geruchsstoffe herbeiholt“, erklärt Staymates. 

Hundenase aus dem 3D-Drucker

Mit dem 3D-Drucker bauten die Forscher die Nase eines Labrador-Retriever-Mischlings nach. Zudem installierten sie ein kleines Ventilationssystem, das nun hundegetreu ausatmet. Der Aufsatz wurde herkömmlichen Geruchsdetektoren verpasst.

Tests zeigten: Wenn die Chemikalie Dimethylformamid in 10 cm Entfernung abgegeben wurde, zeigte der Hundenasen-Detektor ein vierfach besseres Ergebnis im Massenspektrometer als ohne Aufsatz. Bei einem Abstand von 20 cm war die Aufspürleistung sogar 18 Mal größer.

Noch mehr vom Hund lernen

„Ihre unglaubliche Effizienz bei der Erfassung von Luftproben ist ein Grund, warum Hunde so erstaunlich gute chemische Detektoren sind“, so Projektleiter Staymates. „Es ist aber immer noch nur ein Teil ihres Geheimnisses. Von den Hunden können wir noch viel mehr lernen“, betonte er. Die Wissenschaftler wollen die tierische Fährte also weiterverfolgen. Laut Staymates wird nun versucht auf Basis des Vorbilds Hund „die Empfindlichkeit, Genauigkeit und Geschwindigkeit der Riechstoffdetektion weiter zu verbessern“.

Hundenase aus dem 3D-Drucker.

Hundenase aus dem 3D-Drucker.

Foto: NIST

Immerhin reicht ein Detektor an der US-Grenze zu Mexiko schon jetzt dazu aus, um Schwarzgeld aufzuspüren, das zwischen Gemüse und Obst versteckt ist. Denn Geld hat einen ganz speziellen Duft.

Von Martina Kefer Tags:

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