Badania pomimo i z powodu koronawirusa

Naukowiec Fraunhofer EMFT w czystym pomieszczeniu (© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller) / Scientist of Fraunhofer EMFT in cleanroom (© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller)

Fraunhofer EMFT bada i rozwija systemy sensorowe oraz aktuatory dla człowieka i środowiska w lokalizacjach Monachium, Oberpfaffenhofen i Regensburg. Do kompetencji około 130 pracowników należą technologie mikroelektromechaniczne związane z produkcją, innowacyjne rozwiązania sensorowe, mikrodozowanie oraz bezpieczna elektronika.

Nie jest to łatwe zadanie, które obecnie muszą podjąć badacze: pandemia COVID-19 może być powstrzymana jedynie poprzez ograniczenie kontaktów osobistych – dotyczy to również codziennej pracy. Z drugiej strony, niektóre działania badawcze są szczególnie ważne w tym momencie, aby wspierać lekarzy, pielęgniarki i władze w ich pracy. Na Fraunhofer EMFT wyzwanie to pojawia się na przykład przy rozwoju czujników termopile firmy Heimann GmbH. Ważne etapy procesu odbywają się w czystym pomieszczeniu instytutu w Monachium.

Technologie sensorowe nie są może pierwszą dziedziną badań, która przychodzi na myśl w kontekście walki z infekcjami. Jednak te małe elektroniczne pomocniki znajdują zastosowanie także w urządzeniach medycznych, które są teraz szczególnie potrzebne, na przykład w respiratorach.

Dlatego też czyste pomieszczenie Fraunhofer EMFT nie jest opuszczone – choć i tak wysokie standardy higieny i bezpieczeństwa zostały jeszcze bardziej zaostrzone. Dr Lars Nebrich wspiera tam swój zespół w firmie Heimann Sensor GmbH, długoletnim kliencie, w rozwoju i optymalizacji tak zwanych detektorów podczerwieni typu thermopile. „Te czujniki high-tech są wykorzystywane na przykład jako bezdotykowe termometry IR: nawet z odległości od 0,5 do 2 m (w zależności od typu czujnika) mogą niezawodnie określić temperaturę ciała osoby. Bezkontaktowe pomiary temperatury można wykorzystać na przykład przy wejściach do budynków: jeśli czujnik wykryje podwyższoną temperaturę ciała, system reaguje sygnałem optycznym i dźwiękowym. W ręcznych termometrach na czujnikach tych można polegać przy kontroli gorączki, nie mając kontaktu z pacjentami.

Jeszcze ważniejsze jest jednak w obecnej sytuacji to, że potrzebne są także pojedyncze czujniki do respiratorów – wyjaśnia badacz. W respiratorach czujniki thermopile są wykorzystywane w optycznych czujnikach CO2 do kontroli wydychanego powietrza.

Heimann jest światowym liderem w produkcji tych detektorów podczerwieni typu thermopile, dlatego obecnie popyt jest bardzo duży. „Gdyby dostawy detektorów zostały wstrzymane, w obecnych regionach kryzysu brakowałoby jeszcze więcej pilnie potrzebnego sprzętu medycznego” – mówi Nebrich. Partnerzy współpracujący zgodzili się kontynuować pracę w czystym pomieszczeniu. Jednak dla zespołu nie jest to jeszcze „business as usual”. „Ochrona zdrowia naszych koleżanek i kolegów ma najwyższy priorytet, to jest bezdyskusyjne” – podkreśla Nebrich. Na podstawie wytycznych bawarskiego rządu i zarządzania kryzysowego Fraunhofer, obecnie pracuje tam tylko mocno ograniczony zespół podstawowy, aby zachować dystans społeczny. Poza tym praca w czystym pomieszczeniu jest w „normalnych” czasach również poddana najwyższym wymaganiom higienicznym: badacze pracują tam zasadniczo w specjalnym ubraniu czystego pomieszczenia, a powietrze jest dzięki specjalnej filtracji powietrza zwykle wolne od zarazków – podobnie jak w sali operacyjnej.

Rozwój czujników thermopile to skomplikowany proces, który wymaga nie tylko specjalnej infrastruktury czystego pomieszczenia, ale także obszernej wiedzy i rutyny w zakresie budowy i obróbki tak zwanych MEMS (mikro-elektro-mechanicznych systemów). Aby zoptymalizować technologię produkcji, naukowcy z Fraunhofer EMFT współpracują również z Heimann Sensor GmbH nad kolejną generacją wysokorozdzielczych czujników podczerwieni. Dzięki temu możliwe byłoby dalsze zwiększenie rozdzielczości przestrzennej i termicznej takich czujników przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji.