Kleine Klimafühler aus Silizium überwachen Mäusekäfige

Siemens arbeitet an einer Klimaüberwachung in Gebäuden mit winzigen mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS)

Ein erstes Projekt will das Unternehmen mit der Universität von Florida in Gainesville umsetzen: In einigen Wochen sollen Prototypen in den Labors den Testbetrieb aufnehmen und dort etwa den Kohlendioxid- und Ammoniakgehalt in den Käfigen von Mäusen messen, wie das Forschungsmagazin Pictures of the Future berichtet. Die Forscher wollen damit sichergehen, dass es den Versuchstieren gut geht und dass ihre Reaktionen tatsächlich auf ein Medikament oder eine Therapie zurückzuführen sind – und nicht auf andere Faktoren.

MEMS sind kleine Siliziumbausteine, die Mikroelektronik mit Mikromechanik und anderen Technologien vereinen. Die Sensoren können gleichzeitig Umweltdaten messen, Signale verarbeiten und weiterleiten. Dafür sind sie mit einem Funkmodul ausgestattet, dass ihnen eine drahtlose Kommunikation ermöglicht. Eingesetzt werden solche MEMS bereits in Autos, wo sie den Druck im Reifen messen. Perfekt eignen sie sich allerdings für das Gebäudemanagement: Die wenige Quadratmillimeter großen Fühler können auf einfache Weise installiert werden. Da sie ihre Daten – etwa über das Raumklima – via Funk versenden, sind sie viel kostengünstiger und effizienter als leitungsgebundene Systeme.

Stellen die MEMS von Siemens in den Mäusekäfigen einen hohen Kohlendioxid- und Ammoniakgehalt fest, deutet das auf stickige Luft und einen nötigen Wechsel des Streus hin. Die Klimafühler bestehen aus einem Siliziumträger mit integrierten Komponenten – Gassensoren oder auch eine Heizstruktur, die Rückschlüsse auf den Luftzug zulässt. Diese Struktur wird durch schwachen elektrischen Strom erwärmt. Streicht Luft an ihr vorbei, kühlt sie messbar ab.

In Zukunft sollen die MEMS noch kleiner werden. Dazu müssen Forscher sie aus einem Stück Silizium herstellen – statt wie bislang verschiedene Komponenten auf einen Siliziumträger zu installieren. In fünf Jahren sollen die Mini-MEMS ausgereift sein. In zehn Jahren könnten sie nur noch so groß wie ein Staubkorn sein. Unsichtbar in der Wandfarbe oder im Teppich versteckt, könnten sie miteinander kommunizieren und würden vor schädlichen Gasen warnen sowie Klimaanlage oder Heizung regeln.