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Fraunhofer: Kommunikationsadapter für Gesichtsmasken (c) Fraunhofer UMSICHT/Hasan-Tunc Dimetokali
24.05.2022

Fraunhofer: Kommunikationsadapter für Gesichtsmasken

Medizinische Masken sind in der Pandemie zum Alltag geworden. Mit ihrem erhöhten Virenschutz gehen allerdings auch Verständigungsprobleme einher. Forschende des Fraunhofer UMSICHT haben für dieses Problem einen Kommunikationsadapter entwickelt, der die Stimme verstärkt und so das Gespräch erleichtert. Nun ist die Erfindung unter dem Namen maskAMP® geschützt und ein Patent erteilt.

Comedians, Sänger*innen und Politiker*innen – sobald Menschen auf einer Bühne sprechen, greifen sie fast schon selbstverständlich zum Mikrofon. In unserem Alltag dagegen verstehen wir uns normalerweise ohne Hilfsmittel. Mit Pandemie und Gesichtsmasken finden wir Verständigungsprobleme allerdings auch in alltäglichen Situationen wieder. Nicht ohne Grund erklingt am Empfang in der Arztpraxis oder an der Supermarktkasse immer öfter ein »Wie bitte?«. Das Fraunhofer IBP hat herausgefunden, dass die Masken 5 bis 15 Dezibel der Lautstärke schlucken. Somit fühlt sich die Entfernung zum Gegenüber mit Masken doppelt so groß an, wie sie tatsächlich ist.[1]

Medizinische Masken sind in der Pandemie zum Alltag geworden. Mit ihrem erhöhten Virenschutz gehen allerdings auch Verständigungsprobleme einher. Forschende des Fraunhofer UMSICHT haben für dieses Problem einen Kommunikationsadapter entwickelt, der die Stimme verstärkt und so das Gespräch erleichtert. Nun ist die Erfindung unter dem Namen maskAMP® geschützt und ein Patent erteilt.

Comedians, Sänger*innen und Politiker*innen – sobald Menschen auf einer Bühne sprechen, greifen sie fast schon selbstverständlich zum Mikrofon. In unserem Alltag dagegen verstehen wir uns normalerweise ohne Hilfsmittel. Mit Pandemie und Gesichtsmasken finden wir Verständigungsprobleme allerdings auch in alltäglichen Situationen wieder. Nicht ohne Grund erklingt am Empfang in der Arztpraxis oder an der Supermarktkasse immer öfter ein »Wie bitte?«. Das Fraunhofer IBP hat herausgefunden, dass die Masken 5 bis 15 Dezibel der Lautstärke schlucken. Somit fühlt sich die Entfernung zum Gegenüber mit Masken doppelt so groß an, wie sie tatsächlich ist.[1]

»Im Alltag gleichen Menschen diese maskenbedingten Verständigungsprobleme mit einer lauteren Stimmgebung aus«, erklärt Melih-Ahmet Dimetokali, Mitarbeiter in der IT-Infrastruktur des Fraunhofer UMSICHT. »Das belastet allerdings die Stimmlippen und auch eine physiologische Stimmgebung funktioniert dann zum Teil nicht mehr.« Verstärkt wird das Problem gleichzeitig durch Mindestabstände und schalldämpfende Glasscheiben. Die Resonanz ist so noch stärker eingeschränkt und die Artikulation gehemmt. Wie das Fraunhofer IBP herausgefunden hat, machen sich dadurch auf längere Zeit Erschöpfungssymptome wie Heiserkeit, Halsschmerzen, aber auch Kopfschmerzen und Abgeschlagenheit bemerkbar.

Mit Kommunikationsadaptern wieder mehr verstehen können
Das UMSICHT-Forscherteam – bestehend aus Melih-Ahmet Dimetokali, Michael Joemann und Rasit Özgüc – hat als Lösung einen abnehmbaren Adapter entwickelt, der die Stimme verstärkt und so Gesprächssituationen erleichtert. »Anders als bei Konkurrenzprodukten mindert der leichte Adapter nicht den angenehmen Tragekomfort der Maske«, betont Rasit Özgüc aus der Abteilung Elektrochemische Energiespeicher. »Uns war bei der Entwicklung sehr wichtig, dass der Verstärker alltagstauglich ist. Denn auch wenn die allgemeine Maskenpflicht derzeit weggefallen ist, gibt es Personenkreise, die Gesichtsmasken auch vor und nach der Pandemie regelmäßig tragen müssen. In medizinischen und pflegerischen Einrichtungen (Arztpraxen, Krankenhäuser, Pflegeheime etc.) beispielsweise bleibt die Maskenpflicht bestehen, um ältere und vorerkrankte Menschen besonders zu schützen. Allein in Deutschland arbeiten an die 3,3 Mio. Menschen im öffentlichen Gesundheitswesen.«

Ein weiterer Vorteil des Verstärkers ist seine Wiederverwendbarkeit. Da er flexibel positionierbar und abnehmbar ist, kann er bei einem Wechsel der Gesichtsmaske auf ein neues Modell übertragen werden. Nutzende können den Adapter so einfach reinigen oder wieder aufladen. »Das macht ihn im Vergleich bereits erhältlicher Produkten auf dem Markt umwelt- und ressourcenschonend. Dort ist die Elektronik nämlich meistens fest in der Maske integriert«, erklärt Özgüc, »Trotzdem können wir mit geringen Materialkosten und ohne Mindestproduktionsmenge der steigenden Nachfrage gerecht werden.«

Erstes Patent für einen Kommunikationsadapter
Für maskAMP® haben die UMSICHT-Forschenden nun einen Patentschutz für Deutschland erlangt, welcher jetzt in die weltweite Anmeldung überführt wird.  Das Produkt umfasst zum einen den wiederverwendbaren Kommunikationsadapter für Gesichtsmasken und zum anderen das System aus Kommunikationsadapter und Gesichtsmaske. Auch das Verfahren zur Bereitstellung eines solchen Systems fällt unter den Namen. Damit ist maskAMP® der erste patentierte Kommunikationsadapter.

Entwicklung vom Prototyp zur Marktreife
»Bis es den Kommunikationsadapter zu kaufen gibt, wird es allerdings noch etwas dauern«, ergänzt Michael Joemann, einer der Miterfinder. »Unser System muss zur Marktreife entwickelt werden. Dafür suchen wir lizenznehmende Vertragspartner mit den entsprechenden technologischen Möglichkeiten und Vertriebskanälen. Interessierte wenden sich bitte unter dem Stichwort maskAMP® an Rasit Özgüc.

[1] Fraunhofer »Das Magazin« Ausgabe 4.20, Seite 30-31.

16.06.2021

Closed-loop recycling pilot project for single-use facemasks

  • Fraunhofer, SABIC, and Procter & Gamble join forces
  • The Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE and its Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT have developed an advanced recycling process for used plastics.
  • The pilot project with SABIC and Procter & Gamble serves to demonstrate the feasibility of closed-loop recycling for single-use facemasks.

Due to COVID-19, use of billions of disposable facemasks is raising environmental concerns especially when they are thoughtlessly discarded in public spaces, including - parks, open-air venues and beaches. Apart from the challenge of dealing with such huge volumes of essential personal healthcare items in a sustainable way, simply throwing the used masks away for disposal on landfill sites or in incineration plants represents a loss of valuable feedstock for new material.

  • Fraunhofer, SABIC, and Procter & Gamble join forces
  • The Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE and its Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT have developed an advanced recycling process for used plastics.
  • The pilot project with SABIC and Procter & Gamble serves to demonstrate the feasibility of closed-loop recycling for single-use facemasks.

Due to COVID-19, use of billions of disposable facemasks is raising environmental concerns especially when they are thoughtlessly discarded in public spaces, including - parks, open-air venues and beaches. Apart from the challenge of dealing with such huge volumes of essential personal healthcare items in a sustainable way, simply throwing the used masks away for disposal on landfill sites or in incineration plants represents a loss of valuable feedstock for new material.

“Recognizing the challenge, we set out to explore how used facemasks could potentially be returned into the value chain of new facemask production”, says Dr. Peter Dziezok, Director R&D Open Innovation at P&G. “But creating a true circular solution from both a sustainable and an economically feasible perspective takes partners. Therefore, we teamed up with Fraunhofer CCPE and Fraunhofer UMSICHT’s expert scientists and SABIC’s Technology & Innovation specialists to investigate potential solutions.”

As part of the pilot, P&G collected used facemasks worn by employees or given to visitors at its manufacturing and research sites in Germany. Although those masks are always disposed of responsibly, there was no ideal route in place to recycle them efficiently. To help demonstrate a potential step change in this scenario, special collection bins were set up, and the collected used masks were sent to Fraunhofer for further processing in a dedicated research pyrolysis plant.

“A single-use medical product such as a face mask has high hygiene requirements, both in terms of disposal and production. Mechanical recycling, would have not done the job”, explains Dr. Alexander Hofmann, Head of Department Recycling Management at Fraunhofer UMSICHT. “In our solution, therefore, the masks were first automatically shredded and then thermochemically converted to pyrolysis oil. Pyrolysis breaks the plastic down into molecular fragments under pressure and heat, which will also destroy any residual pollutants or pathogens, such as the Coronavirus. In this way it is possible to produce feedstock for new plastics in virgin quality that can also meet the requirements for medical products”, adds Hofmann, who is also Head of Research Department “Advanced Recycling” at Fraunhofer CCPE.

The pyrolysis oil was then sent to SABIC to be used as feedstock for the production of new PP resin. The resins were produced using the widely recognized principle of mass balance to combine the alternative feedstock with fossil-based feedstock in the production process. Mass balance is considered a crucial bridge between today’s large scale linear economy and the more sustainable circular economy of the future, which today is operated on a smaller scale but is expected to grow quickly.

“The high-quality circular PP polymer obtained in this pilot clearly demonstrates that closed-loop recycling is achievable through active collaboration of players from across the value chain”, emphasizes Mark Vester, Global Circular Economy Leader at SABIC. “The circular material is part of our TRUCIRCLE™ portfolio, aimed at preventing valuable used plastic from becoming waste and at mitigating the depletion of fossil resources.”

Finally, to close the loop, the PP polymer was supplied to P&G, where it was processed into non-woven fibers material. “This pilot project has helped us to assess if the close loop approach could work for hygienic and medical grade plastics”, says Hansjörg Reick, P&G Senior Director Open Innovation. “Of course, further work is needed but the results so far have been very encouraging.”

The entire closed loop pilot project from facemask collection to production was developed and implemented within seven months. The transferability of advanced recycling to other feedstocks and chemical products is being further researched at Fraunhofer CCPE.

Source:

Fraunhofer

Virtuelle Verleihung des UMSICHT-Wissenschaftspreises 2021 © Shutterstock
UMSICHT-Wissenschaftspreis 2021
17.05.2021

Virtuelle Verleihung des UMSICHT-Wissenschaftspreises 2021

Das letzte Jahr und insbesondere die mediale Aufmerksamkeit rund um die Corona-Pandemie zeigen, wie wichtig eine verständliche und zielgruppenorientierte Kommunikation wissenschaftlicher Themen ist und welchen hohen Stellenwert die Wissenschaft einnimmt. Den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern, ist das Ziel des UMSICHT-Wissenschaftspreises, der 2021 zum zwölften Mal vom UMSICHT-Förderverein verliehen wird. Erfahren Sie im Rahmen der Preisverleihung mehr über die spannenden Beiträge der Preisträgerinnen und Preisträger in den Kategorien Wissenschaft und Journalismus.

Die diesjährige Bekanntgabe der Preisträger*innen und Preisverleihung findet am Donnerstag, den 24. Juni 2021 aufgrund der aktuellen Situation virtuell statt. Auf der Veranstaltung kann man sich über aktuelle Themen und Trends in der Wissenschaft und Wissenschaftskommunikation informieren. Nähere Informationen und auch bereits den Link zur Veranstaltung finden sie hier.

Das letzte Jahr und insbesondere die mediale Aufmerksamkeit rund um die Corona-Pandemie zeigen, wie wichtig eine verständliche und zielgruppenorientierte Kommunikation wissenschaftlicher Themen ist und welchen hohen Stellenwert die Wissenschaft einnimmt. Den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern, ist das Ziel des UMSICHT-Wissenschaftspreises, der 2021 zum zwölften Mal vom UMSICHT-Förderverein verliehen wird. Erfahren Sie im Rahmen der Preisverleihung mehr über die spannenden Beiträge der Preisträgerinnen und Preisträger in den Kategorien Wissenschaft und Journalismus.

Die diesjährige Bekanntgabe der Preisträger*innen und Preisverleihung findet am Donnerstag, den 24. Juni 2021 aufgrund der aktuellen Situation virtuell statt. Auf der Veranstaltung kann man sich über aktuelle Themen und Trends in der Wissenschaft und Wissenschaftskommunikation informieren. Nähere Informationen und auch bereits den Link zur Veranstaltung finden sie hier.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Die Gesichtsschilde bieten einen zusätzlichen Schutz zu den Mund-Nasen-Masken. © Fraunhofer UMSICHT
29.04.2020

Gesichtsschutzschilde aus dem 3D-Drucker

Neben den Mund-Nasen-Bedeckungen bieten Gesichtsschutzschilde einen zusätzlichen Schutz vor einer Tröpfcheninfektion mit dem COVID-19-Virus. Das Fraunhofer UMSICHT produziert diese auf Basis eines Open Source-Konstruktionsplans mittels 3D-Druck in seiner offenen Werkstatt DEZENTRALE und unterstützt so Krankenhäuser in der Region.

Freiwillige mit fundiertem technischen Wissen haben sich als Online-Bewegung weltweit zusammengeschlossen, um zusätzliche Schutzausrüstung gegen eine Ansteckung mit COVID-19-Erregern zu entwickeln und zu produzieren. Das Fraunhofer UMSICHT fertigt Gesichtsschutzschilde an und nutzt dazu die Produktionskapazitäten der 3D-Drucker in der offenen Werkstatt (»FabLab«) der DEZENTRALE in Dortmund. Basis ist der Open Source-Konstruktionsplan des so genannten »Prusa Shields« der Firma Prusa Printers. Dieses Gesichtsschutzschild besteht aus einer 3D-gedruckten Kopfhalterung mit einem dünnen, transparenten Kunststoffschild. Das Design der Halterungen wird laufend aktualisiert, und auch den Nutzerinnen und Nutzern ist es freigestellt, eigene Veränderungen vorzunehmen, um Ergonomie und Sicherheit zu optimieren.

Neben den Mund-Nasen-Bedeckungen bieten Gesichtsschutzschilde einen zusätzlichen Schutz vor einer Tröpfcheninfektion mit dem COVID-19-Virus. Das Fraunhofer UMSICHT produziert diese auf Basis eines Open Source-Konstruktionsplans mittels 3D-Druck in seiner offenen Werkstatt DEZENTRALE und unterstützt so Krankenhäuser in der Region.

Freiwillige mit fundiertem technischen Wissen haben sich als Online-Bewegung weltweit zusammengeschlossen, um zusätzliche Schutzausrüstung gegen eine Ansteckung mit COVID-19-Erregern zu entwickeln und zu produzieren. Das Fraunhofer UMSICHT fertigt Gesichtsschutzschilde an und nutzt dazu die Produktionskapazitäten der 3D-Drucker in der offenen Werkstatt (»FabLab«) der DEZENTRALE in Dortmund. Basis ist der Open Source-Konstruktionsplan des so genannten »Prusa Shields« der Firma Prusa Printers. Dieses Gesichtsschutzschild besteht aus einer 3D-gedruckten Kopfhalterung mit einem dünnen, transparenten Kunststoffschild. Das Design der Halterungen wird laufend aktualisiert, und auch den Nutzerinnen und Nutzern ist es freigestellt, eigene Veränderungen vorzunehmen, um Ergonomie und Sicherheit zu optimieren.

Schutz für risikobehaftete Berufsgruppen
Die derzeitigen Mund-Nasen-Masken müssen aufgrund von Knappheit oftmals länger getragen werden, so dass ein zusätzliches Gesichtsschild ein weiteres Hindernis für Infektionserreger darstellt. Der Bedarf ist hoch – sowohl in Deutschland als auch international. »Wir hoffen, mit den Schutzschilden insbesondere das Personal zu entlasten, das konstant dem Ansteckungsrisiko ausgesetzt ist wie z. B. in Krankenhäusern«, erklärt Patrick Jaruschowitz vom Fraunhofer UMSICHT. Aktuell verfügt die DEZENTRALE über drei verschiede 3D-Druckverfahren (FDM, SLA und SLS) und insgesamt über zehn unterschiedliche 3D-Drucker. Täglich werden auf diesen 30 bis 50 Schilder produziert. Die gedruckten Gesichtsschilde werden verschiedenen Krankenhäusern sowie Pflege- und Therapieeinrichtungen zur Verfügung gestellt.

Kooperationspartner gesucht: Schutzausrüstung weiterentwickeln
Das Fraunhofer UMSICHT ist im neu gegründeten Produzentennetzwerk in der Corona-Krise der Ruhr-Universität Bochum vertreten. Organisiert wird das Kooperationsnetzwerk durch den Lehrstuhl für Produktionssysteme und dient dazu, Produzenten und Abnehmer für Gesichtsschilde schnell und unkompliziert zusammenzubringen.

Die Gesichtsschilde druckt das Fraunhofer UMSICHT derzeit kostenlos und aus eigenem Engagement, auch wenn die Kapazitäten eines Forschungsinstituts nur einen kleinen Teil des Bedarfs decken können. Die Praxis zeigt gleichzeitig, dass die heutigen Atem-Schutz-Masken, Gesichtsschilde oder weiteren Komponenten der persönlichen Schutzausrüstung nicht für jede Anwendung und jede Person optimal sind. Daher ist es notwendig, diese Systeme weiterzuentwickeln. Dafür sucht das Fraunhofer UMSICHT derzeit Kooperationen mit Unternehmen und Organisationen.

Source:

Fraunhofer UMSICHT