Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

Die Fraunhofer EMFT forscht an der Realisierung kleinster Saugsonden für die Bodenwasseranalyse. Ziel ist beispielsweise Landwirten eine bedarfsgerechte Düngung zu ermöglichen in dem der Nitratgehalt des Bodenwassers in Echtzeit gemonitort wird.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer Institute für Biomedizinische Technik (IBMT) in Sulzbach/Saar und der Fraunhofer EMFT in Regensburg arbeiten im Projekt ViroSens gemeinsam mit den Unternehmen nanoAnalytics GmbH (Münster) und innoMe GmbH (Espelkamp) an einem neuen Messverfahren zur Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen.

Neue pharmazeutische Wirkstoffe, wie Biologika, mRNA- und Gen-, Gewebe- sowie zellbasierte Therapeutika ermöglichen neue Therapiemöglichkeiten zur Behandlung von Krankheiten. Die Verabreichung dieser Medikamente über die Lunge mittels innovativer Inhalatorsysteme ist dabei ein vielversprechender Weg zu bezahlbaren, sicheren und effizienten Therapien. Gemeinsam mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT an einem intelligenten Inhalator, mit dem sich die Verabreichungseffizienz bis ins kleinste Detail monitoren und steuern lässt.

Die Auswertung von Sensordaten findet heute in der Regel in der Cloud statt. Durch die fortschreitende Digitalisierung wächst die Menge an erfassten und auszuwertenden Sensordaten jedoch rapide an. Um die anfallenden riesigen Datenmengen schnell und sicher zu übertragen, setzen Forschende der Fraunhofer EMFT auf Sensoren und Aktoren mit Künstlicher Intelligenz (KI) auszustatten.

Gesunde Böden sind eine Grundlage für eine nachhaltige und gleichzeitig ertragsreiche landwirtschaftliche Nutzung. In situ-Messungen von indikativen Bodenparametern wären daher für Landwirtinnen und Landwirte ein effektives Tool, um die Bewirtschaftung zu optimieren – bisher sind allerdings kaum praktikable Lösungen am Markt verfügbar. Forschende des Fraunhofer EMFT entwickeln im EU-Projekt FAMOSOS gemeinsam mit Partnern ein Messsystem, das Echtzeit-Bodendaten zu Stoffflüssen wie Stickstoff (Ammonium, Nitrat, Lachgas), Feuchtigkeit, pH-Wert und gelöstem Sauerstoff liefert.

Die Covid19-Pandemie führt vor Augen, wie schnell die Entwicklung neuer Impfstoffe zu einem Wettlauf gegen die Zeit werden kann. Denn bis ein neues Vakzin reif für die Zulassung ist, muss es zunächst auf Effektivität und Nebenwirkungsfreiheit geprüft werden. Dies ist mit komplexen und oft langwierigen Prozessen verbunden. Forschende der Fraunhofer EMFT und der Universität Regensburg arbeiten an einem Assay-Konzept, das die Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffkandidaten schneller und gleichzeitig aussagekräftiger machen könnte.

In vielen Anwendungen in den Bereichen Industrie 4.0, Smart Health, Smart Security und Automotive kommen zunehmend intelligente interaktive Systeme für die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) zum Einsatz. Hierbei sind Sensorsysteme für den nonverbalen Informationsaustauschs im Nahdistanz- und Kontaktbereich sowohl für die Funktionalität als auch die Sicherheit essentiell. Als Antwort auf die steigenden Anforderungen in Hinblick auf Leistung, Energieeffizienz und Funktionalität arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten am Aufbau einer modularisierten MEMS-Technologie- und Sensorplattform.

Die Fraunhofer EMFT entwickelt intelligentes Pflaster zur frühzeitigen Erkennung von Druckgeschwüren in der Pflege. Es wird dafür an einer KI-gestützte Prophylaxe gearbeitet, welche durch frühzeitige Erkennung präventives Verhalten anstoßen kann und damit eine Erleichterung für Pflegepersonal und behandelnde Person darstellt.

Glatteis und Aquaplaning verwandeln Straßen in gefährliche Rutschbahnen und führen so häufig zu schweren Unfällen. In einer gemeinsamen Initiative mit Uedelhoven Studios arbeitet die Fraunhofer EMFT im Rahmen des Leistungszentrums »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS) an einer Lösung des Problems. Ein Echtzeitwarnsystem soll die potentielle Gefahr durch Wasser oder Eis auf der Fahrbahnoberfläche erkennen, und so eine vorausschauende Erkennung der Straßenverhältnisse ermöglichen. Ein solches Frühwarnsystem würde die Sicherheit auf den Straßen für alle Verkehrsteilnehmenden erhöhen.

Temperaturmessungen an 3D-Gewebemodelle bieten eine innovative Alternative in der Arzneimittelentwicklung und helfen, Tierversuche zu reduzieren.