Ein elektronischer Rettungshund
ETH-Wissenschaftler entwickelten die mit Abstand kleinste und g¨¹nstigste Apparatur, mit der Menschen am Geruch detektiert werden k?nnen. Sie eignet sich f¨¹r die Suche nach Personen, die bei einem Erdbeben oder von einer Lawine versch¨¹ttet worden sind.
Trainierte Rettungshunde sind noch immer die besten Katastrophenhelfer. Dank ihrer empfindlichen Nase k?nnen sie Menschen aufsp¨¹ren, die bei einem Erdbeben oder von einer Lawine versch¨¹ttet worden sind. Wie alle Lebewesen brauchen Hunde allerdings ab und an Erholungspausen. Ausserdem sind sie oft nicht sofort in Katastrophengebieten verf¨¹gbar, und Hundestaffeln m¨¹ssen von weit her anreisen.
Pausenlos einsatzbereit ist hingegen eine neue Messapparatur von Forschern um Sotiris Pratsinis, Professor f¨¹r Verfahrenstechnik an der ETH Z¨¹rich. In den vergangenen Jahren entwickelten die Wissenschaftler kleine und ?usserst empfindliche Gassensoren f¨¹r Azeton, Ammoniak und Isopren ¨C alles Stoffwechselprodukte unseres K?rpers, die wir in geringen Konzentrationen ausatmen und ausd¨¹nsten. Die Forschenden kombinierten diese Sensoren nun in einem Ger?t mit zwei kommerziellen Sensoren f¨¹r CO2 und Feuchtigkeit.
Chemischer ?Fingerabdruck?
Wie Labortests in Zusammenarbeit mit ?sterreichischen und zyprischen Wissenschaftlern ergaben, lassen sich mit dieser Sensorkombination sehr gut versch¨¹ttete Personen aufsp¨¹ren. Die Forschenden nutzten eine als Versch¨¹ttungssimulator entwickelte Versuchskammer am Institut f¨¹r Atemgasanalytik der Universit?t Innsbruck in Dornbirn, in welcher freiwillige Versuchspersonen einzeln w?hrend zwei Stunden ausharrten.
?Die Kombination von Sensoren f¨¹r unterschiedliche chemische Verbindungen ist wichtig, weil die einzelnen Stoffe auch andere Quellen als den Menschen haben k?nnen. CO2 zum Beispiel kann sowohl von einer versch¨¹tteten Person als auch von einem Brandherd stammen?, erkl?rt Andreas G¨¹ntner, Postdoktorand in Pratsinis Gruppe und Erstautor der in der Fachzeitschrift externe SeiteAnalytical Chemistry ver?ffentlichten Studie. Dank der Kombination der Sensoren erhalten die Wissenschaftler zuverl?ssige Hinweise auf die Anwesenheit von Menschen.
Auch f¨¹r unzug?ngliche Katastrophengebiete
Wie die Forschenden ausserdem zeigten, unterscheiden sich die ausgeatmeten von den ausged¨¹nsteten Verbindungen. ?Aceton und Isopren sind typische Stoffe, die wir gr?sstenteils ausatmen. Ammoniak hingegen d¨¹nsten wir vor allem ¨¹ber die Haut aus?, erkl?rt ETH-Professor Pratsinis. In den Experimenten im Versch¨¹ttungssimulator trugen die Versuchspersonen eine Atemmaske. Im ersten Teil des Versuchs wurde die von den Teilnehmern ausgeatmete Luft direkt aus der Kammer geleitet, im zweiten Teil blieb die ausgeatmete Luft darin. So konnten die Wissenschaftler ein Atemluft- und ein Ausd¨¹nstungsprofil erstellen.
Die verwendeten Gassensoren der ETH-Wissenschaftler haben die Gr?sse eines kleinen Computerchips. ?Sie sind etwa gleich empfindlich wie die meisten Ionenmobilit?ts-Spektrometer, die mehrere tausend Franken kosten und die Gr?sse eines Koffers haben?, sagt Pratsinis. ?Unsere handliche Sensorkombination ist mit Abstand das kleinste und g¨¹nstigste Ger?t, das ausreichend empfindlich ist, um versch¨¹ttete Personen zu erkennen. In einem n?chsten Schritt m?chten wir unter Realbedingungen testen, ob es sich f¨¹r den Sucheinsatz nach Erdbeben oder Lawinenniederg?ngen eignet.?
F¨¹r die Suche nach Versch¨¹tteten gibt es zwar bereits elektronische Ger?te, diese arbeiten jedoch mit Mikrofonen und Kameras. Mit ihnen lassen sich nur Versch¨¹ttete finden, die sich akustisch bemerkbar machen k?nnen oder unter Tr¨¹mmern sichtbar sind. Die Idee der ETH-Wissenschaftler ist, solche Hilfsmittel mit den chemischen Sensoren zu erg?nzen. Derzeit suchen die Forschenden Industriepartner oder Investoren, die den Bau eines Prototypen unterst¨¹tzen. Auch Drohnen oder Roboter liessen sich mit den Gassensoren ausr¨¹sten. So k?nnte man auch Gebiete absuchen, die zu Fuss nicht oder nur schwer zug?nglich sind. Weitere m?gliche Anwendungen w?ren das Aufsp¨¹ren von blinden Passagieren oder das Aufdecken von Menschenschmuggel.
Literaturhinweis
G¨¹ntner AT, Pineau NJ, Mochalski P, Wiesenhofer H, Agapiou A, Mayhew CA, Pratsinis SE: Sniffing Entrapped Humans with Sensor Arrays. Analytical Chemistry, doi: externe Seite10.1021/acs.analchem.8b00237