E-Nose – eine vollelektronische Nase

20. Juni 2016, 15:00 Uhr
Elektrisches Riechen dank preiswerter High-Speed-Elektronik
Elektrisches Riechen dank preiswerter High-Speed-Elektronik
Die elektronische Nase ist für den Gesundheitsbereich gedacht und soll die Atemluft von Patienten analysieren. Die an der University of Texas in Dallas entwickelte Elektronik dient der Mikrowellenspektroskopie oberhalb von 200 GHz und basiert auf CMOS-Chips in 65-nm-Technik.

Laut Navneet Sharma gab es schon viele Ansätze zum Bau elektronischer Nasen, doch dieser Entwurf ist nicht nur zur Erfassung unterschiedlicher Gerüche in der Lage, sondern obendrein auch noch preiswert. Riechen bedeutet ja, bestimmte Moleküle in der Luft zu detektieren. Genau dies kann diese elektronische Nase mit Hilfe von Mikrowellenspektroskopie.

Auf den IEEE Symposia on VLSI Technology and Circuits in Hawaii wurde das Paper „200-280GHz CMOS transmitter for rotational spectroscopy and demonstration in gas spectroscopy and breath analysis“ (PDF) vorgestellt, in dem beschrieben wird, wie mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung bestimmte chemische Verbindungen und ihre Konzentration in einer Probe detektiert werden können. Da die Atemluft auch Gase aus dem Magen oder aus dem Blut (über die Lunge) enthält, kann man deren Konzentrationen in der Atemluft bestimmen.

Die Atemluft wird in ein 2 m langes Rohr mit 10 cm Durchmesser geleitet und mit elektromagnetischen Wellen im 100-GHz-Band in 10-kHz-Schritten abgetastet. Die nötige Elektronik samt Endstufen und Frequenzgeneratoren wurde komplett in CMOS-Technik gefertigt. Diese Technik ist wesentlich genauer als bisherige Analysegeräte und verwechselt z. B. nicht Azeton und Ethanol, was für Diabetes-Typ-1-Patienten wichtig ist. Neben rein medizinischen Anwendungen dürfte die Nase auch in industriellen Umgebungen von Nutzen sein.
 
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