Institutsteil Angewandte Systemtechnik AST des Fraunhofer IOSB
Kurzbeschreibung
Um die Coronakrise sowie das zu erwartende »New Normal« zu bewältigen, ist es essenziell, die Ansteckungsgefahr durch infizierte Personen zu minimieren und damit die Zahl der Neuinfektionen zu reduzieren. Kontaktinfektionen, verursacht durch die Berührung kontaminierter Oberflächen, stellen einen Übertragungsweg dar, der typischerweise durch umfangreiche Reinigungs- bzw. Desinfektionsmaßnahmen bekämpft wird.
Gängige Praxis ist derzeit die Wischdesinfektion bzw. desinfizierende Reinigung durch Reinigungsfachkräfte. Eine wünschenswerte regelmäßige Desinfektion – idealerweise mehrfach am Tag – ist jedoch aufgrund der Vielzahl potenziell verunreinigter Oberflächen nur eingeschränkt durchführbar. Überdies werden Reinigungs- oder Desinfektionsmittel dabei oft im Übermaß aufgetragen, ohne eine konkrete Rückmeldung über die damit verbundene Desinfektionsleistung zu erhalten. Auch können übermäßig aufgetragene Desinfektionsmittel Oberflächen schädigen oder gar gefährliche Nebenwirkungen für den Menschen verursachen, bspw. indem die Mittel die Haut oder Schleimhäute angreifen.
Auch der Ansatz, Menschen durch räumliche Trennung vor einer Ansteckung zu schützen, ist nur bedingt umsetzbar. In vielen Fällen ist solch eine Trennung gar nicht möglich. Die oben genannte Reinigung stellt ein Beispiel dafür dar, dass sich das Reinigungspersonal im ganzen Haus bewegt und dabei selbst zur Gefahr für eine Keimverschleppung wird. Ähnlich groß ist das Risiko im Umfeld der Logistik, bspw. im Krankenhaus, wo Logistikmitarbeiter Waren über große Strecken transportieren.
Mobile Serviceroboter können diesen Gefahren entgegenwirken, indem sie dazu beitragen, die Laufwege von Personen und die damit verbundene direkte oder indirekte Ansteckungsgefahr zu minimieren. Speziell für Reinigungsdienstleister sind Lösungen gefordert, die neben der Reduktion der Laufwege auch dabei unterstützen, Desinfektionsaufgaben zielgerichtet, ressourcenschonend und ohne eine Gefährdung des Menschen auszuführen.
Im Projekt wurden in Kooperation mehrerer Fraunhofer Institute diverse Reinigungs- und Desinfektionstools für mobile Roboter entwickelt und bezüglich ihrer Praxistauglichkeit, Desinfektionswirkung und Dauer des Desinfektionsvorganges evaluiert.
Projektziele
Klassische quecksilberhaltige UV-Strahlungsquellen sind aufgrund der Glasbruchgefahr für den mobilen Einsatz denkbar ungeeignet. Zudem ist ein Verbot in künftigen Anwendungen aufgrund der Minamata-Konvention der Vereinten Nationen bereits beschlossen. UVC-LEDs werden daher in Zukunft den Markt der Desinfektionsanwendungen dominieren.
Das Fraunhofer IOSB-AST als führendes Kompetenzzentrum für UV-LED-Anwendungen innerhalb der Fraunhofer Gesellschaft entwickelte im Projekt mehrere LED-basierte Strahlungsquellen, die als Tool am Service-Roboter betrieben werden können. Als Einsatzgebiet stand hier die Desinfektion von Türklinken und Lichtschaltern im Vordergrund der Entwicklungen. Aus den Erfahrungen in Vorprojekten konnten aber auch UVC-LED-Module für die Desinfektion von Geländern und Handläufen weiterentwickelt werden. Im Fokus der Entwicklungen stand immer die Prämisse, eine Desinfektion in Anwesenheit von Personen zu ermöglichen. Insbesondere bezüglich des Strahlenschutzes waren hierzu besondere konstruktive Maßnahmen erforderlich. Die Nichterzeugung von Ozon der zur Desinfektion verwendeten UVC-LEDs und die Geschwindigkeit des Desinfektionsvorganges an sich machen die UV-Bestrahlung zum Mittel der Wahl bei der Oberflächendesinfektion.
Projektergebnis
UVC-LEDs ermöglichen die Emission wesentlich effizienterer Wellenlängen, die bei deutlich geringerer Bestrahlungsdosis eine bessere Desinfektionswirkung erzielen als dies mit klassischen Quecksilberniederdruck oder Plasmalampen der Fall ist. Im Projekt konnte gezeigt werden, dass mit modernen UVC-LEDs in technisch optimierter Anwendung eine sichere, vollständige und validierbare Desinfektion in extrem kurzer Zeit ermöglicht werden kann. Im Vergleich zu anderen Desinfektionsverfahren wie Plasma-Desinfektion, kombinierten Verfahren aus Excimer-UV und Plasma oder Trockendampf ist die UVC-LED-Desinfektion um Größenordnungen effizienter. So kann Energie und vor allem Zeit gespart werden.
