26. Februar 2020

Hot seat: Dr. Christian Hedayat


Herr Hedayat, Sensoren werden auch heute schon zahlreich in der chemischen Industrie eingesetzt. Was ist das Besondere an der neuen Technologie der „Sens-o-Spheres“?

Die kleinen Messkügelchen, die wir in Kooperation mit der TU Dresden und vier Industriepartnern im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes Sens-o-Spheres entwickelt haben, sind fähig, sich im Gesamtvolumen einer biochemischen Flüssigkeit frei zu bewegen und haben keinen Einfluss auf den Prozess. Durch die geringe Größe und die ähnliche Dichte wie beim Umgebungsmedium können sie den Strömungen des Prozesses folgen, ohne systematisch auf der Flüssigkeitsoberfläche zu schwimmen oder zum Grund zu sinken. Dabei werden Messdaten wie beispielsweise die Temperatur erfasst und regelmäßig an eine Empfangseinheit außerhalb der Flüssigkeit drahtlos übermittelt und ausgewertet. Für die benötigte Energie sorgt ein integrierter und wiederaufladbarer Akku, der bis zu 1000 Sendezyklen ermöglicht. Nach Entladung wird dieser Akku mittels einer integrierten Ladespule drahtlos wieder aufgeladen. Dank dieser Technologien wird das gesamte Prozessvolumen überwacht und die Produktionsqualität optimiert.

Wie groß sind diese Messkugeln, und welche Parameter können sie messen?

Für den Use-Case des jetzigen Projektes (d.h. Bioreaktoren) war es erforderlich die Messkugeln so klein wie möglich zu halten, um den Einfluss auf das Umgebungsmedium im Bioreaktor so zu verringern. Dabei wurde der Miniaturisierungsgrad durch die Dimensionen des kleinstmöglichen Akkus bestimmt, den man auf dem Markt findet, so dass die Kugeln eine Durchmesse von etwa 8 mm haben. Zurzeit wird nur die Umgebungstemperatur des Mediums erfasst, aber im Projekt werden gerade weitere Sensoren erforscht und integriert, die parallel den pH-Wert oder den Gelöstsauerstoffgehalt der Flüssigkeit messen sollen.

Welche sind Ihre nächsten Schritte, um das Produkt auf den Markt zu bringen?

Neben der Integration von weiteren miniaturisierten Sensoren, arbeiten wir stark an einem Ortungssystem außerhalb des Reaktors, das durch Benutzung der bereits vorhandenen integrierten Ladespule eine Ortung der Kugeln ermöglicht. Damit wird es zukünftig möglich sein, die Messungen mit den Koordinaten des entsprechenden Messpunktes zu verknüpfen und ein dreidimensionales Mapping der Messwerteverteilung aufzustellen. Die Kombination von Temperatur, pH-Wert und O2-gehalt und Ortung wird den Kügelchen einen sehr großen technischen und wirtschaftlichen Vorteil verleihen, was für die Vermarktung essenziell sein wird. Zusätzlich ist auch eine Verwendung der Sens-o-Spheres in medizinischen, logistischen und weiteren industriellen Anwendungen angedacht.

Dr. Christian Hedayat studierte Physik an der Universität Nizza wo er 1993 seinen Master in Elektrotechnik mit den Schwerpunkten Hochfrequenz-Telekommunikation und Antennendesign abschloss. 1998 erhielt er seine Promotion mit Auszeichnung im Bereich der effizienten Modellierung und Simulation von integrierten Mixed-Signal-Schaltungen in Zusammenarbeit mit Texas Instruments France. Nach seiner Tätigkeit als Analog/Mixed-Signal IC-Designer bei Atmel France, wechselte er 2004 an die Universität Paderborn um mit dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) an schnellen Simulationsmethoden zur Charakterisierung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Mixed-Signal-Schaltungen zu arbeiten. Dr. Christian Hedayat leitet seit 2008 die Abteilung Advanced System Engineering des Fraunhofer-Institutes für elektronische Nanosysteme. Die Schwerpunkte seiner Abteilung liegen im Bereich der drahtlosen Sensor- und Versorgungssysteme sowie EMV-gerechten Designmethoden.

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Chemie-Cluster Bayern GmbH
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