Onderzoek doen ondanks en vanwege corona

Fraunhofer EMFT-Forscher im Reinraum (© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller) / Fraunhofer EMFT-wetenschapper in Reinraum (© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller)

Die Fraunhofer EMFT forscht en ontwikkelt sensorsystemen en actuatoren voor mens en milieu op de locaties München, Oberpfaffenhofen en Regensburg. Tot de competenties van ongeveer 130 medewerkers behoren productienabije microtechnologieën, innovatieve sensorlösungen, microdosering en veilige elektronica.

Het is geen gemakkelijke evenwichtsoefening die onderzoekers momenteel moeten uitvoeren: de coronapandemie kan alleen worden ingedamd door persoonlijke contacten te verminderen – dat geldt ook in het dagelijks werk. Aan de andere kant zijn sommige onderzoeksactiviteiten juist nu belangrijk om artsen, verplegers en autoriteiten in hun werk te ondersteunen. Bij Fraunhofer EMFT ligt deze uitdaging bijvoorbeeld bij de ontwikkeling van thermopile-sensoren van Heimann GmbH. Belangrijke processtappen vinden plaats in de cleanroom van het Münchense instituut.

Sensortechnologieën zijn toegegeven niet het eerste onderzoeksgebied dat in verband wordt gebracht met het bestrijden van infecties. Maar de kleine elektronische helpers zitten ook in medische apparaten die nu dringend nodig zijn, zoals beademingsapparaten.

Daarom is ook de cleanroom van Fraunhofer EMFT niet verlaten – hoewel de al hoge hygiëne- en veiligheidsnormen nogmaals zijn aangescherpt. Dr. Lars Nebrich ondersteunt daar met zijn team Heimann Sensor GmbH, een langdurige klant, bij de ontwikkeling en optimalisatie van zogenaamde thermopile-infrarooddetectors. "Deze hightech-sensoren worden bijvoorbeeld gebruikt als contactloze IR-koortsmeter: zelfs op een afstand van 0,5 tot 2 meter (afhankelijk van het sensortype) kunnen ze de lichaamstemperatuur van personen betrouwbaar bepalen. De contactloze temperatuurmeting kan bijvoorbeeld worden gebruikt bij toegang tot gebouwen: detecteert de sensor bij een persoon een verhoogde lichaamstemperatuur, dan reageert het systeem met een optisch en akoestisch signaal. In handmatige koortsmeters maken de sensoren een betrouwbare koortsbewaking mogelijk, zonder dat het medisch personeel in contact komt met patiënten."

Bijna nog relevanter is in de huidige situatie dat men de individuele sensoren ook nodig heeft voor beademingsapparaten," legt de onderzoeker uit. In beademingsapparaten worden de thermopile-sensoren gebruikt in optische CO2-sensoren voor de controle van uitgeademde lucht.

Heimann is een wereldwijde toonaangevende fabrikant van deze thermopile-infrarooddetectors, daarom is de vraag momenteel zeer hoog. "Als de levering van de detectors zou vertragen, zou in de huidige crisisgebieden nog meer dringend benodigde medische apparatuur ontbreken," aldus Nebrich. De samenwerkingspartners hebben daarom unaniem besloten het werk in de cleanroom voort te zetten. Hoezeer het voor het team momenteel ook niet aanvoelt als 'business as usual'. "De gezondheid en veiligheid van onze collega's staat voorop, dat staat buiten kijf," benadrukt Nebrich. Op basis van de instructies van de Beierse deelstaatregering en het crisismanagement van Fraunhofer werkt momenteel slechts een sterk gereduceerd kernteam in de cleanroom, zodat de afstandsregels te allen tijde kunnen worden nageleefd. Afgezien daarvan wordt er in de cleanroom ook in 'normale' tijden gewerkt onder de hoogste eisen aan netheid: de onderzoekers werken daar in principe met speciale cleanroomkleding en de lucht is dankzij de specifieke luchtbehandeling met fijnfiltertechnologie gewoonlijk kiemarm – vergelijkbaar met een operatiekamer.

De ontwikkeling van de thermopile-sensoren is een intensief proces dat niet alleen specifieke cleanroom-infrastructuur vereist, maar ook uitgebreide knowhow en routine bij het opbouwen en bewerken van zogenaamde MEMS (micro-elektro-mechanische systemen). Om de fabricagetechnologie te optimaliseren, werken de wetenschappers van Fraunhofer EMFT bovendien samen met Heimann Sensor GmbH aan de volgende generatie hoogresolutie infraroodsensoren. Daarmee zou de ruimtelijke en thermische resolutie van dergelijke sensoren verder kunnen worden verhoogd, terwijl de fabricagekosten laag blijven.