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Epidermal sensors as personal chemical environmental monitoring tools

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Neuer Farbsensor zur Überwachung von Innenräumen auf Luftschadstoffe

Baustoffe, Möbel sowie Koch-, Heiz- und Reinigungsgeräte setzen in Innenräumen mitunter flüchtige organische Verbindungen (engl. VOC), gesundheitsschädliche chemische Substanzen frei. Ein europäisches Forschungsprojekt entwickelte nun einen innovativen Sensor, der die Konzentration dieser Verbindungen in Innenräumen misst.

Gesundheit

Laut WHO schlagen Erkrankungen, die auf Luftverschmutzung in Innenräumen zurückgehen, mit jährlich fast 4 Millionen Todesfällen zu Buche. Da in Europa ein Großteil der Zeit in Innenräumen verbracht wird, können nur genauere Daten zur Schadstoffbelastung Aufschluss über die Gesundheitsrisiken verschiedener chemischer Substanzen liefern, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten. So sind neue Instrumente zur Messung der Luftqualität gefragt, die gesundheitspolitische Maßnahmen unterstützen können.

Innovativer Sensor zur Messung der Luftqualität in Innenräumen

Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt E-SCENT entwickelte Sensoren, die aussagefähige Daten zur Luftverschmutzung in Innenräumen liefern und die menschliche Exposition beurteilen. „Konzipiert sind die Sensoren für besonders bedenkliche chemische Substanzgruppen wie Carbonylverbindungen, die im Verdacht stehen, krebserregend zu sein“, erklärt Projektleiterin Emer Duffy. In den Sensoren enthaltene Farbstoffe werden auf eine kleine Karte (4 cm2) gedruckt, die dann im betreffenden Innenraum platziert wird. Bei bestimmten chemischen Substanzgruppen in der Luft, auf die die Farbstoffe reagieren, verändert sich die Farbgebung, die dann mit einem Desktop-Scanner oder einer Smartphone-Kamera abfotografiert werden kann. Die Auswertung erfolgt mit einer Standard-Bildanalysesoftware, wobei die Farbänderung mit dem VOC-Gehalt in der Luft korreliert. Damit steht ein einfaches, preiswertes und gut ablesbares Instrument zur Erkennung von flüchtigen organischen Verbindungen zur Verfügung. Laut Duffy „ist die Umsetzung der Forschung aus dem Labor in echten Umgebungsbedingungen das wichtigste Ergebnis des Projekts.“ Um die Wirksamkeit zu prüfen, wurden die Sensoren in verschiedenen Räumen eines Hauses platziert und eine Woche lang genau kontrolliert. Dabei ließen sich die einzelnen Räume allein aufgrund der spezifischen Sensorantwort unterscheiden. Den Ergebnissen zufolge entstehen flüchtige organische Verbindungen vermehrt durch Kochen, Reinigen oder das Abbrennen von Duftkerzen. Eine relevante Emissionsquelle in Küchen ist Kochen, was die Messwerte bei Carbonylverbindungen erhöhte. In Arbeitszimmern hingegen, wo nur am Computer gearbeitet wurde, waren die Messwerte am niedrigsten.

Bedeutung für die Medizin und Zukunftsaussichten

Die Sensoren von E-SCENT sind herkömmlichen kostengünstigen Sensortechnologien überlegen, da diese meist nicht alle Verbindungen messen und keine Informationen zur chemischen Klasse liefern. Insgesamt könnte die im Projekt entwickelte Technologie die Überwachung von Luftschadstoffen in Innenräumen verbessern, da sie kostengünstig, hochdicht und repräsentativ Expositionsdaten in verschiedensten Innenräumen erfasst. Künftig soll nun vor allem die Datenmenge erhöht werden. Duffy betont, dass „die Bevölkerung in die Datenerfassung einbezogen werden soll, um detaillierter über die Bedeutung eines gesunden Raumklimas aufzuklären.“ So könnten auch Maßnahmen zur Verbesserung des Raumklimas gefördert werden, etwa bessere Belüftung und Reduzierung oder Beseitigung von Emissionsquellen aus Haushaltschemikalien. Weiterhin könnte eine Alltags-App für die Sensorbildgebung und -analyse Basis für eine hochaufgelöste Dokumentation der Luftkontamination in Innenräumen sein, was wiederum evidenzbasierte gesundheitspolitische Maßnahmen und Maßnahmen auf lokaler und europäischer Ebene unterstützt.

Schlüsselbegriffe

E-SCENT, VOC, Sensor, Luftverschmutzung, Innenräume

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