Der Partikelsensor soll die Umgebungsluft des Trägers überwachen und bei gefährlichen Feinstaubwerten Alarm schlagen. Forscher der TU Graz haben den Sensor gemeinsam mit dem steirischen Halbleiterhersteller ams und den Silicon Austria Labs (SAL) entwickelt.
Feinstaub „am Körper“ messen
In den Wintermonaten können die Konzentrationen von Feinstaub in urbanen Ballungszentren erheblich ansteigen und die Gesundheit belasten. Die extrem kleinen Sensoren, die in Mikrochips integriert werden, können kleine am Körper tragbare, vernetzte Computer (Wearables) wie etwa Smartwatches, Armbänder oder auch Smartphones so „sensibel“ machen, dass sie die Luftqualität in unmittelbaren Umgebung des Trägers überwachen und Schadstoffe detektieren können, erklärt man bei der TU.
Kleiner als Münzen
Der Sensor ist etwas kleiner als zwei übereinandergestapelte Ein-Cent-Münzen. Mit einer Dimension von zwölf mal neun mal drei Millimetern soll er in unterschiedlichen mobilen Endgeräten Platz finden. Paul Maierhofer hat ihn im Rahmen seiner Dissertation am Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz gemeinsam mit Fachleuten des Halbleiterherstellers ams und mit Experten von SAL entwickelt. Laut den Grazern zählt er zu den kleinsten Partikelsensoren überhaupt: „Alles was bisher kommerzialisiert wurde, ist deutlich größer und bewegt sich in der Größe von zwei bis drei Streichholzschachteln“, sagt Maierhofer.
Sensor ist an Grenze zu Machbarkeit
Als Ausgangspunkt dienten bekannte Verfahren konventioneller Messgeräte sowie moderne Fertigungs- und Integrationsmethoden, die das Projektteam zu dem innovativen miniaturisierten Partikelsensor zusammenführte. „Der Sensor bewegt sich genau an der Grenze des physikalisch und technisch Machbaren und beinhaltet eine Menge Kniffe, um in dieser Größe zu funktionieren“, erklärte Maierhofer.
„Warnung beim Joggen oder am Weg in die Arbeit“
Für die Grazer Forscher liegt der gesellschaftliche Nutzen auf der Hand: Mithilfe von in die Kleidung integrierten oder unmittelbar am Körper getragenen, intelligenten elektronischen Kleinsystemen, die mit dem neuen Partikelsensor ausgestattet sind, kann der Träger bei Warnmeldungen sofort reagieren. „Etwa, indem beim Joggen oder auf dem täglichen Weg in die Arbeit besonders belastete Strecken gemieden werden“, führte Alexander Bergmann, Leiter des Instituts für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz aus, der den jungen Forscher bei seiner Doktorarbeit betreute.
Serienfertigung geplant
Der Sensor könne neben den Wearables auch in lokale Anwendungen – sowohl im Haushalt als auch im Freien – integriert werden und eine Vielzahl an Messwerten liefern. Bergmann zeigte sich überzeugt davon, dass eine Zäsur in der Luftgüteüberwachung erreicht wurde: „Eine engmaschige und flächendeckende Überwachung der Luftqualität scheiterte bisher an der Größe, der Komplexität und an den Kosten aktuell verfügbarer Messsensoren. Hier schließt unser Partikelsensor eine Lücke.“ Beim steirischen Halbleiterhersteller ams strebt man die Serienfertigung an.