Innovationshighlight

Miniaturisierte Temperatur-Sensoren

Aus der Zusammenarbeit mit Kunden der Medizintechnik erkannte die Heimann Sensor GmbH den zunehmenden Bedarf an miniaturisierter Thermopile-Sensoren zur berührungslosen Erfassung von Oberflächentemperaturen. Solche Sensoren ermöglichen z. B. Fieberthermometer, die besonders anwendungsfreundlich und handlich sind. Thermopile-Sensoren dienen zur berührungslosen Erfassung von Oberflächentemperaturen und, in Kombination mit optischen Filtern, zur Messung von Gaskonzentrationen, wenn die zu messenden Gase über IR-Absorptionslinien im Wellenlängenbereich von 3.12µm verfügen.

Viele Jahre war die Gehäusegröße TO5 mit einem Durchmesser von 8,2 mm ein Standard auf diesem Gebiet, doch mit dem Aufkommen von Infrarot-Ohrthermometern verlangte der Markt auch nach kleineren Gehäuseformen. Inzwischen bieten weltweit alle Hersteller die Gehäusegrößen TO5 und TO18, mit einem Außendurchmesser von 4,7 mm, an.

Es besteht jedoch ein Bedarf für noch kleinere Sensorbauformen mit erhöhter Symmetrie (ohne Orientierungsnase), um die entsprechenden Geräte, wie zum Beispiel Ohrthermometer, Stirnthermometer oder auch Anästhesiegeräte, weiter verkleinern zu können. Die vorhandenen Gerätegrößen sind z.B. für Babys und Kleinkinder kaum einsetzbar, weil der Sensorkopf - bedingt durch die Sensorabmessungen - für die Größe des Innenohres von Babys zu groß ist. Hier verlangt der Markt Sensoren mit kleinerem Außendurchmesser und den Wegfall der Orientierungsnase am Gehäuseboden. Diese weitere Verkleinerung der Gehäuseform ist aber erst dann möglich, wenn es gelingt, den zu Grunde liegenden Sensorchip zu verkleinern und diesen miniaturisierten Chip mit mikrosystemtechnischen Methoden in ein entsprechendes Gehäuse zu bringen.

Unter der Leitung von Herrn Prof. Friedemann Völklein wurde ein Simulationsverfahren entwickelt, das es ermöglichte, den Fertigungsprozess extrem kleiner Thermopiles zu optimieren. Damit waren die Grundlagen für weiterführende Technologie Entwicklungen in der Thermopile-Fertigung geschaffen. So konnte gemeinsam das zurzeit kleinste Thermopile der Welt entwickelt werden!

Die Möglichkeit verkleinerte Sensoren herstellen zu können, wirkt sich auch auf den Bau der Geräte aus. Die neuen Geräte mit den deutlich kleineren Messköpfen werden z.B. in Baby-Ohrthermometer eingesetzt. Das Geräte-Design wird nicht mehr durch die geometrischen Abmessungen des Sensors bestimmt, sondern kann sich an ergometrischen Design-Gesichtspunkten orientieren. Und in den nächsten zwei bis fünf Jahren wird der Marktanteil an IR-Thermometern steigen und zu weiteren Kostensenkungen führen.

Topic: Mikro Nano Opto, Produktion und Verfahren, Gesundheit und Medizin
Source: MST - Netzwerk Rhein Main
Region: Rhine Main Neckar

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