Handy spürt Giftstoffe auf

13. Juli 2016
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Ein neu entwickelter Chemosensor misst die Dosis von Gefahrenstoffen und meldet sie an das Smartphone weiter. Das für den Einmalgebrauch gedachte Dosimeter ist kostengünstig in seiner Herstellung und kann direkt am Körper getragen werden.

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen Chemosensor für den Einmalgebruach entwickelt. Er misst die Dosis von Gefahrenstoffen und meldet sie an das Smartphone weiter. So wird der Träger des Sensors sofort über gefährliche Schadstoffe in der unmittelbaren Umgebung informiert. Soldaten im Einsatz oder andere Menschen, die während ihrer Arbeit häufig der Gefahr ausgesetzt sind, mit Giftstoffen in Kontakt zu kommen, sollen von dem Sensor profitierien. Er funktioniert batterielos und kann während des Arbeitstages direkt am Körper getragen und anschließend entsorgt werden.

Nanoröhren reagieren auf Gefahrstoffe

Kern des Dosimeters ist ein chemischer Widerstand aus einwandigen Kohlenstoffnanoröhren, die durch Leitfähigkeitsänderung auf den Gefahrstoff reagieren. Die Zielsubstanz wird an den Nanoröhren zersetzt, was deren elektrischen Widerstand ändert. Je mehr Analyt vorhanden ist, desto stärker ist die gemessene Modulation des Widerstands. Die Rohdaten des Widerstands werden durch NFC-Technologie (near-field communication technology) in Radiofrequenzresonanzen überführt. Die NFC-Technologie ermöglicht die kabellose Vermittlung von Daten über kurze Distanzen. Die Frequenz wird schließlich mit dem Smartphone ausgelesen.

Das Dosimeter, auch CARD-Modell (chemically actuated resonant devices) genannt, ist aus wenigen Komponenten aufgebaut und daher besonders leicht und kostengünstig in der Herstellung.

Erste Praxistests des Sensors zeigten sich zuverlässig: Beim Überschreiten des festgelegten Schwellwertes sah das Smartphone buchstäblich „rot“. Die Wissenschaftler setzten für die Tests auf den Cholinesteraseinhibitor DCP.

Der Chemosensor misst die Gefahrstoffdosis und leitet sie anschließend ans Smartphone weiter. © Wiley-VCH

Der Chemosensor misst die Gefahrstoffdosis und leitet sie anschließend ans Smartphone weiter. © Wiley-VCH

Das CARD-Modell neu aufgelegt

Ein solches CARD-Modell ist jedoch nicht vollkommen neu. Bereits Ende 2014 wurde von einem Forscherteam des MIT ein ähnlicher Sensor vorgestellt. Anders als das neue Dosimeter konnte das Vorläufermodell nicht direkt am Köper getragen werden. Die Funktionsweise war dennoch ähnlich.


Ein Video des MIT erklärt, wie das erste CARD-Modell funktioniert.

Das Forscherteam hebt zwei wesentliche Verbesserungen des neu entwickelten Sensors hervor: Der chemische Widerstand ist im Stromkreis neu angeordnet, um Verzerrungen während der Messung zu vermeiden. Diese parallele Anordnung bewirkt, dass das Messsignal kontinuierlich und verzerrungsfrei ausgegeben wird, was die Voraussetzung für eine echte quantitative Messung ist. Außerdem wird eine ionische Flüssigkeit mit den chemoresistiven Nanoröhren vermischt. So wird die Sensibilität der Röhren zusätzlich gesteigert.

Lesen Sie hier mehr über das Dosimeter.

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