Smartphones sind zweifelsohne praktisch. In der Zukunft sollen die Geräte noch vielseitiger werden. Unter anderem sollen sie lernen, zu riechen. Ein eingebauter Gas-Sensor kann die Nutzer so vor Gefahren warnen, insbesondere vor hohen Feinstaubbelastungen. Eine leistungsstarke Mikromembranpumpe versorgt dabei den Sensor zuverlässig mit Umgebungsluft zum Messen.
"Unsere Smartpump ist nur fünfundzwanzig Quadratmillimeter groß und damit die kleinste Pumpe der Welt. Trotzdem hat sie ein hohes Kompressionsverhältnis", sagt Dr. Martin Richter, der die Abteilung Mikrodosiersysteme an der Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT in München leitet.
Um in der Pumpkammer Druck zu erzeugen, nutzen die Forscher den "piezoelektrischen Effekt", der elektrische Spannung in mechanische umwandelt. Mit Hilfe von Wechselspannung wird dann die Silizium-Membran nach oben oder unten bewegt, dadurch Umgebungsluft durch ein Ventil eingesaugt, in der Pumpkammer verdichtet und wieder herausgepresst.
"Wir spannen die Membran bei der Montage der Piezokeramik mit dem Piezoeffekt definiert vor. Das hat den Vorteil, dass wir keine tiefe Pumpkammer mehr benötigen. Dieser Trick ermöglicht nicht nur Mikropumpen mit hohen Kompressionsverhältnissen, sondern auch insgesamt kleiner zu bauen." So würden auch die Smartphones der Zukunft nicht wieder an Masse zulegen, wenn sie lernen, Schadstoffe zu erschnüffeln.
Die Forscher arbeiten nun daran, ihre Entwicklungen noch weiter zu miniaturisieren. Auch müssen die Ergebnisse schneller gemessen werden und präzisere Rückmeldungen geben. Dann könnte neben der Feinstaub-Belastung auch gemessen werden, ob die Raumluft verbraucht ist und die Fenster zum Lüften geöffnet werden sollten. Auch eine Atemluft-Analyse wäre prinzipiell möglich, beispielsweise um den Alkohol-Gehalt zu kontrollieren.
Im medizinischen Anwendungsbereich könnte die Pumpe umfunktioniert als Medikamenten-Pflaster dienen, das kontinuierlich Kleinstmengen eines Hormons oder Schmerzmittels abgibt. Oder als Implantat, mit dessen Hilfe sich der Augeninnendruck bei einer Glaukom-Therapie regulieren ließe. Maschinen könnten durch die Pumpe mit exakt dosiertem Schmierstoff versorgt werden. "Diese Anwendung entwickeln wir bereits mit einem Partner aus der Industrie", heißt es beim Forschungsteam.
Fotocredits: Fraunhofer EMFT
(dpa)