Sandfisch inspirierte  JKU-Forscher  zu Partikelfilter 

Genau genommen ist der Sandfisch eigentlich eine Echse, die im Wüstensand schwimmen kann. "Damit er nicht an den Sandkörnern erstickt, besitzen seine Atemwege aerodynamische Partikelfilter", sagen Stadler und Baumgartner vom Institut für Medizin- und Biomechatronik der JKU.

Mit 3D-Modellen fanden sie heraus, wie das Tier die Luft sandfrei macht, und meldeten eine Partikelfiltervorrichtung zum Patent an, die dem Atemtrakt des Sandfisches ähnlich ist. Ihre Forschungserkenntnisse veröffentlichen die Wissenschaftler im Fachmagazin "Bioinspiration & Biomimetics".

Offiziell heißt der Sandfisch eigentlich "Apothekerskink" (Scincus scincus). Im Altertum wurde er von "Heilkundigen" gefangen, pulverisiert, zu Asche verbrannt und in Apotheken verkauft. Man versprach sich heilende und luststeigernde Wirkung von ihm. Die alten Ägypter balsamierten die Echsen wiederum, so wie ihre Pharaonen, ein und legten sie als Grabbeigabe in deren letzte Ruhestätten.

Sandfische werden bis zu 20 Zentimeter lang und verbringen die meiste Zeit ihres Lebens eingegraben im feinen Wüstensand. Dort können sie bis zu einer Tiefe von einem halben Meter atmen, ohne Sand in ihre Lungen zu bekommen. Das ermöglicht ihnen eine spezielle Filtertechnik in der Nasenhöhle, fand das Team um Universitätsprofessor Baumgartner vom Institut für Medizin- und Biomechatronik der Universität Linz heraus. Die feinen Partikel werden dort aerodynamisch aus der Luft abgesondert. Die Forscher ließen einen 3D-Drucker ein Modell des Sandfisch-Atemtrakts nachbauen. Sie untersuchten damit die Luftströmungen und was mit "eingeatmetem" Sand passiert.

Ausatmen in 40 Millisekunden

"Zu Beginn ist ein runder Kanal, und dann folgt eine Kammer, die oben breit und unten schmal ist", erklärt Stadler, die seit kurzem für ein großes Forschungsunternehmen im Mühlviertel tätig ist. In dieser Kammer kommt es durch den größeren Querschnitt zu einem Druckabfall und Geschwindigkeitseinbruch der Atemluft, weswegen der Sand sich absetzt. Zusätzlich wird er dort von Schleim festgehalten. Geleert wird das Depot durch eine Art Niesen. Der Sandfisch atmet durchschnittlich zwei Sekunden lang gemächlich ein, das Ausatmen hingegen erfolgt in nur 40 Millisekunden. Das aerodynamische Filtersystem funktioniert bei einer gewissen Teilchengröße bis zu einem halben Millimeter Durchmesser. Laut Computersimulationen können die Sandfische aber auch 70 Mikrometer kleine Partikel aus der Atemluft abscheiden.

Mit diesem "neuartigen Filtersystem, das sich an der Echsennase orientiert", wäre es möglich, sogar Kleinstpartikel von fünf Mikrometern Durchmesser herauszufiltern. Die Vorrichtung hätte einen guten Selbstreinigungsmechanismus, indem es die Ausatemtechnik des Sandfischs nachahmt. Gegenüber anderen Filtersystemen wäre es auch leise und käme ohne empfindliche Membranen aus.