Die Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW hat ein neuartiges Mikroskop entwickelt, das mithilfe künstlicher Intelligenz mikroskopisch kleine Kunststoffpartikel nicht nur erkennen, sondern auch automatisch zählen kann. Das Gerät, das ursprünglich für die Umweltforschung konzipiert wurde, eröffnet nun auch spannende Perspektiven für Anwendungen in der Kriminalistik und der industriellen Qualitätskontrolle – etwa bei der Erkennung von gefälschten Münzen oder Uhren.
Ein Mikroskop der nächsten Generation
Das neu entwickelte System kombiniert fortschrittliche Optik mit massgeschneiderter Software. Es bietet eine aussergewöhnlich hohe Auflösung von 8 x 8 Mikrometern bei einem grossen Sichtfeld von 42 x 37 Millimetern – ein technischer Spagat, der nur durch ein telezentrisches Objektiv (Myutron MGTL0345V) und eine hochauflösende Kamera (Basler ace 2 R) möglich wird. Die Ausleuchtung erfolgt mittels UV/vis-Technologie (Falcon FLDR-i100B-UV24-W), wodurch auch fluoreszierende Mikroplastikpartikel sichtbar gemacht werden können.
Intelligente Software trifft auf mikrometergenaue Hardware
Die Software basiert auf Python und wurde vollständig in-house entwickelt. Herzstück ist ein KI-gestütztes Analyseverfahren, das mikrometergroße fluoreszierende Partikel automatisch erkennt, klassifiziert und quantifiziert. Die Plattform ist modular aufgebaut und lässt sich für unterschiedliche Anwendungen schnell anpassen – etwa für die Analyse von Bodenproben direkt vor Ort (in-situ) oder im Labor (ex-situ).
Von der Umweltanalyse zur Fälschungserkennung
Ursprünglich für die Erforschung von Mikroplastik in Böden und Gewässern konzipiert, zeigt sich nun ein weiteres, vielversprechendes Anwendungsfeld: Die Fähigkeit des Systems, feinste Unterschiede in Materialstruktur, Lichtreflexion und Oberflächentextur zu erkennen, macht es auch zu einem potenziell leistungsstarken Werkzeug in der Erkennung von Produktfälschungen. So könnten künftig etwa Unterschiede in der Prägung oder Legierung von Münzen, oder mikroskopische Oberflächendetails von Uhrengehäusen automatisiert überprüft werden.
Pflanzenstamm 
Phosphatkristalle
Wissenschaftlicher Hintergrund: Mikroplastik als Umweltproblem
Die Entwicklung des Mikroskops ist Teil des SNF-geförderten Projekts MIRACLE, das sich mit der Detektion und Quantifizierung von Mikroplastik in landwirtschaftlichen Böden beschäftigt. Mikroplastik (Partikel <5 mm) wurde bereits in Trinkwasser, Flüssen und Meeren nachgewiesen. Sein Vorkommen in Böden ist bislang jedoch nur unzureichend dokumentiert – nicht zuletzt wegen fehlender standardisierter Analysemethoden. Genau hier setzt das Projekt an: mit Hyperspektralbildgebung, Künstlicher Intelligenz und einer optionalen Integration in Drohnenplattformen zur Makroplastik-Erkennung auf Feldern.
Ziel ist es, Behörden, Industrie und Landwirtschaft einfache und kostengünstige Werkzeuge an die Hand zu geben, um die Belastung von Böden langfristig zu überwachen und Gegenmassnahmen gezielt zu planen.
Weitere Informationen zum Projekt
Minderung von Makro- und Mikroplastik in landwirtschaftlichen Böden mittels hyperspektraler Bildgebung (MIRACLE)
