Weltkleinstes Impedanzspektroskopie-System

Je größer eine Industriemaschine, desto schwieriger ist es im Störfall, von außen eine ungewollte Abweichung im Öldruck oder gar ein Leck in einer Leitung festzustellen. Bis durch Fachpersonal die Nadel im Heuhaufen gefunden ist, verstreicht oft viel Zeit. Daraus resultieren Produktionsausfälle und hohe Kosten. Ähnlich verhält es sich mit der Erkennung von Krankheitsursachen beim Menschen. Klagen Patient*innen über Schmerzen im Bauchraum, führt meist kein Weg an einer aufwendigen Magen- oder Darmspiegelung vorbei. In solchen Fällen kann die elektrochemische Impedanzspektroskopie Abhilfe schaffen.

Bei diesem Verfahren wird ein Frequenzspektrum von einer Elektrode durch ein Medium zu einer zweiten Elektrode geschickt: Daraus lässt sich ein Spektrum, also ein bestimmter Fingerabdruck dieses Mediums, ableiten. Werden dabei Veränderungen von Material- oder Flüssigkeitseigenschaften deutlich, kann dies sowohl ein Indiz für die fortschreitende Korrosion eines Bauteils oder auch für das Vorliegen eines bestimmten Krankheitsbilds sein. Bis jetzt waren Impedanzanalysatoren nicht klein und mobil genug, um sie für diese Zwecke einsetzen zu können. Forschende am Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin haben daher mit Unterstützung von MST und Sensry einen kompakten und modularen IoT-Sensor für diese Anwendungen entwickelt, der Impedanzen messen und drahtlos übertragen kann. Folglich ist er nicht nur wasserdicht, sondern auch biomedizinisch kompatibel.

Der Sensor besteht aus einem bioverträglichen Polymer und vereint auf gerade mal 11 x 16 Quadratmillimetern die zwei notwendigen Elektroden mit zahlreichen Komponenten für die Analyse von Umgebungseigenschaften, darunter sechs Sensoren für die Messung unterschiedlichster Daten. So kann das kleine Multitalent neben Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit und Sound in der Umgebung auch das eigene Beschleunigungsverhalten, die Rotation oder Umgebungsgeräusche erfassen. Licht und Farben können von einem integrierten Lichtsensor bestimmt werden.