Vorbild Hund Forscher bringen Detektoren das Schnüffeln bei

Sie sollen Sprengstoff erkennen oder Menschen unter Lawinen finden. Forscher arbeiten an Detektoren, die zuverlässig Gerüche erkennen. Helfen dabei soll die Schnüffeltechnik von Hunden.

Border Collie Mumpitz schnüffelt auf dem Boden
DPA

Border Collie Mumpitz schnüffelt auf dem Boden


Hunde haben einen sehr feinen Geruchssinn. Das liegt nicht nur an den Rezeptoren in ihrer Nase sondern auch am Schnüffeln. Ingenieure haben die Luftströme in der Hundenase nun künstlich nachgeahmt - und Geruchsdetektoren auf diese Weise deutlich effizienter gemacht.

Die Wissenschaftler um Matthew Staymates vom National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg im US-Bundesstaat Maryland haben dazu einem handelsüblichen Messgerät eine künstliche Hundenase aufgesetzt. Allein dadurch erreichten sie eine bis zu 18-fache Verbesserung der Riechleistung, wie sie im Fachjournal "Scientific Reports" berichten.

Aufgrund ihres feinen Geruchsinns werden Hunde oft zum Aufspüren von Menschen unter Trümmern oder von Sprengstoffen und ähnlich sensiblen Substanzen eingesetzt. Zwar habe es in den vergangenen Jahren erhebliche Verbesserungen bei Geruchssensoren gegeben, schreiben Staymates und Kollegen. Dennoch wollten sie wissen, ob bestehende Beschränkungen überwunden werden können. Dazu untersuchten sie zunächst die Besonderheiten der Hundenase.

Unterdruck vor der Hundenase

Um sie nachzuempfinden, modellierten die Forscher im Computer die Schnauze eines Labrador-Retriever-Mischlings und druckten sie mit einem 3-D-Drucker aus. Sie installierten ein kleines Ventilationssystem, das das Ein- und Ausatmen der Hundenase nachahmt - fünfmal pro Sekunde. Dann machten sie mit der Schlierenfotografie und anderen Verfahren die Luftbewegungen sichtbar.

Matt Staymates visualisiert Luftströme, die in einen Sprengstoffdetektor fließen
Robert Rathe/dpa

Matt Staymates visualisiert Luftströme, die in einen Sprengstoffdetektor fließen

Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass es das Ausatmen ist, das die Hundenase so effektiv Gerüche sammeln lässt: Die ausgeatmete Luft strömt seitlich und in Richtung des Hundebauchs davon. Dadurch entsteht vor der Hundenase ein leichter Unterdruck, der die Luft vor der Hundeschnauze ansaugt. So kann der Hund gut Geruchsspuren verfolgen und insgesamt ein größeres Gebiet abschnüffeln.

Auch aus diesem Grund ist die Hundenasen-Vorrichtung besonders dann überlegen, wenn die Geruchsquelle weiter entfernt liegt.

In einem Experiment verglichen die Ingenieure einen Detektor, der nur Luft ansaugte, mit einem Detektor mit Schnüffelnase. Wenn die Chemikalie Dimethylformamid in zehn Zentimetern Entfernung abgegeben wurde, zeigte der Hundenasen-Detektor ein vierfach besseres Ergebnis. Bei einem Abstand von 20 Zentimetern war die Aufspürleistung sogar 18-mal größer.

Übrigens: Die in den Detektor eingebaute Vorrichtung sieht einer Hundeschnauze überhaupt nicht ähnlich, übernimmt aber das Ausatmungsprinzip. "Die Anwendung dieses bio-inspirierten Design-Prinzips könnte zu deutlich verbesserten Geruchsdetektoren zum Aufspüren von Sprengstoffen, Betäubungsmitteln, Krankheitserregern, sogar Krebs führen", sagt Staymates.

jme/dpa



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