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Elektronische Nasen
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Elektronische Nasen

Das Konzept der Multigas-Sensorsysteme wurde erst um 1982 entwickelt. Zu Beginn der Entwicklungs- und Anwendungsgeschichte wurden die Systeme meist als „Elektronische Nasen“ bezeichnet, da vor allem eine Analogie zum biologischen Geruchssinn und der intendierte Anwendungsbereich damit betont werden sollten. Diese angenommene Analogie in Verbindung mit der suggestiven Bezeichnung als ‚Elektronische Nasen‘ hat allerdings zu vielen methodischen Fehlern, Fehlinterpretationen und Enttäuschungen beim Einsatz der Meßsysteme geführt.

Die Analogie der Multigas-Sensorsysteme zum biologischen Geruchssinn  erscheint dabei zunächst überzeugend. Den verschiedenen Riechzellen entsprechen die mehrfachen Gassensoren, die neuronale Verarbeitung im Riechkolben und Gehirn wird durch eine mathematische Datenverarbeitung nachgebildet. Bei näherem Hinsehen werden aber die trennenden Unterschiede so deutlich, daß die Analogie jenseits der groben Strukturähnlichkeit ihren Sinn verliert.

Die etwa 350 verschiedenen Riechzellentypen sind hochspezialisiert auf eine jeweils sehr enge Bandbreite von gasförmigen Stoffen. In erster Näherung kann angenommen werden, daß die Gase, die eine Aktivierung von Riechzellen auslösen, die Gruppe der Geruchsstoffe darstellen. Die in Multigas-Sensorsystemen eingesetzten Gassensoren sind im allgemeinen breitbandig auf viele Gase ansprechende Sensoren. Insbesondere die für den biologischen Geruchssinn „geruchlosen“ Gase, die sowohl an Anzahl als auch an Konzentrationsniveaus in der Regel viel höher liegen, führen zu Meßsignalen. Eine Differenzierung zwischen geruchlosen Gasen und Geruchsstoffen erfolgt auf Ebene der Gassensoren nicht.

Der zweite Unterschied zwischen dem biologischen Geruchssinn und den Multigas-Sensorsystemen ist die hohe Empfindlichkeit und der zugleich große Empfindlichkeitsbereich der biologischen Geruchswahrnehmung im Gegensatz zur mittleren Meßempfindichkeit von Gassensoren. Es ist dem biologischen Geruchssinn evolutionär eingeprägt, Geruchsstoffe als Signalstoffe in den Konzentrationen wahrnehmen zu können, die natürlich vorkommen. Daher werden bestimmte Reifegerüche als Fernindikatoren für Nahrung extrem empfindlich wahrgenommen, andere Aromakomponenten, die nur beim Verzehr von Bedeutung sind, dagegen mit viel geringerer Empfindlichkeit. Der Meßbereich von Gassensoren bewegt sich in einem mittleren Bereich (ppm, parts per million) und liegt um Größenordnungen oberhalb der Wahrnehmungsempfindlichkeit des Geruchssinnes (ppt, parts per trillion, ein Millionstel ppm). Eine unterschiedliche Gewichtung von Geruchsstoffen, wie beim biologischen Geruchssinn, ist auf Ebene der Gassensoren nicht gegeben.

Ausschnitt aus dem Beitrag 'Elektronische Nasen: Das methodische Konzept und seine Problematik'