Bionik Aktuelle Trends und zukünftige Potenziale - Institut für ...

3 Technologische Perspektiven des »Lernens von der Natur«
Ansprüche an zukünftige
Sensorentwicklungen
Wesentliche Trends der
Sensorik
tragen, den Prozess näher am Optimum zu fahren, was in der Regel
Material, Energie und Zeit spart.
Ausgehend von den Rahmenbedingungen ihres Einsatzes werden
an Sensoren und Sensorsysteme weitere Ansprüche gestellt. Zukünftige
Entwicklungen sollen demnach preiswerter werden, in neuen, zum
Teil extremen Umgebungen funktionieren, einfacher in der Handhabung
und integrierbar in weitere Sensor-, Informationsverarbeitungs-
und Aktorsysteme sowie mobil einsatzfähig sein. Für einige dieser
Anforderungen gilt allerdings, dass sie sich kaum gleichzeitig erfüllen
lassen (vgl. u. a. Abele et al. 2005, Engin et al. 2005, Rodriguez-Mozaz
et al. 2005, Andreescu/Omowunmi 2004, Kanoun/Tränkler 2004).
Unter bionischen Gesichtspunkten besonders erwähnenswert sind
die Anforderungen an die Geruchs- (Settles 2005) und Geschmackssensorik
(Toko/Habara 2005, Toko 2000). Gerüche und Geschmack
basieren auf „komplexe[n] vielkomponentige[n] Stoffgemische[n]“
(Gründler 2004). Es muss also eine große Anzahl verschiedener Stoffe
in ihren etwaigen Wirkungen parallel erfasst und verarbeitet werden.
Dies stellt nicht nur besonders hohe Anforderungen an das Rezeptorelement
und den Transduktor, sondern vor allem auch an die nachgelagerte
Signalverarbeitung.
Zu den wesentlichen Trends in der Sensorik gehören 1) die Miniaturisierung
der Sensoren und der nachgelagerten Signalverarbeitung, 28
2) die Integration von Sensoren und Signalverarbeitung 29 , 3) drahtlose
Sensornetzwerke, 30 4) sich selbstkalibrierende/-überwachende/-optimierende
Sensoren, 31 5) Multisensorsysteme, 32 6) Gentechnologie
für Rezeptorelemente bei Biosensoren (Rodriguez-Mozaz et al. 2005,
Tränkler 2000), 7) „Molecularly Imprinted Polymers“ 33 sowie 8) Online-
und Inline-Sensorik (Abele et al. 2005).
Obwohl diese Auflistung nicht abschließend ist, verschafft sie einen
Überblick über die wichtigsten derzeitigen Entwicklungen. Insbesondere
die fortschreitende Miniaturisierung der Sensoren und
Sensor(-Controller-Aktor)-Systeme und die Entwicklung drahtloser
Sensornetzwerke sind klar dominierende Entwicklungslinien in fast
allen Bereichen der Sensorik. Hier folgt die Sensortechnologie augen-
28 Micro-/Nanoelectronic-Mechanical Systems (MEMS/NEMS), vgl. Engin et al. 2005, Rodriguez-
Mozaz et al. 2005, Gründler 2004, Jackson 2004, Kanoun/Tränkler 2004, Mackensen/Kuntz 2004,
Schanz, 2004
29 Single-Chip-Sensorsysteme, Lab-on-a-Chip, vgl. Engin et al. 2005, Jackson 2004, Mackensen/Kuntz 2004
30 Wireless Sensor Networks, vgl. Engin et al. 2005, Puccinelli/Haenggi 2005, Rodriguez-Mozaz et
al. 2005, Kanoun/Tränkler 2004, Mackensen/Kuntz 2004
31 Vgl. Gausemeier et al. 2005, Gründler 2004, Kanoun/Tränkler 2004, Prock 2004
32 Vgl. Rodriguez-Mozaz et al. 2005, Gründler 2004, Kanoun/Tränkler 2004
33 MIPs bei bio(chemischen) Sensoren, vgl. Rodriguez-Mozaz et al. 2005
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