OLED-Mikrodisplay Stromsparend die Körpertemperatur per Wärmebild messen

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Temperaturunterschiede bei Patienten oder während einer Pandemie lassen sich mit einer Thermokamera messen. Die gemessenen Daten werden über ein stromsparendes OLED-Mikrodisplay angezeigt.

Mit einem portablen System lassen sich Wärmebilder über stromsparende OLED-Mikrodisplays anzeigen.
Mit einem portablen System lassen sich Wärmebilder über stromsparende OLED-Mikrodisplays anzeigen.
(Bild: Fraunhofer FEP, Fotograf: Finn Hoyer)

Mit Wärmebildkameras lassen sich Unterschiede bei der Körpertemperatur erkennen und somit Rückschlüsse auf eine eventuelle Infektionskrankheit ziehen. Je nach Anwendung ermöglichen es Wärmebildkameras, beispielsweise aus der Entfernung, die Körpertemperatur von Patienten und Besuchern in Krankenhäusern sichtbar zu machen oder Probleme bei der Dämmung von Häusern aufzeigen.

Ein schnelles und akkurates Temperaturscreening, wie bei erhöhten Körpertemperaturen, leistet einen wichtigen Beitrag zur Eindämmung von Epidemien oder Pandemien und verhindert das Ausbreitungsgeschehen von Infektionen frühzeitig. Bereits jetzt ist der Einsatz von Wärmebildkameras zur Erkennung von Verdachtsfällen eine etablierte Methode im öffentlichen Raum, in Krankenhäusern oder Bahnhöfen.

Experten-Plattform für Produkte gegen COVID-19

Das Projekt INNO4COV-19 startete im Höhepunkt der Corona-Pandemie Ende 2020. Ziel war und ist es, effizient und rasch neue Produkte zur Eindämmung der COVID-19-Pandemie zu kommerzialisieren und dabei die Folgen zukünftiger Pandemien einzudämmen. Zu diesem Zweck arbeiteten elf Partner aus sieben europäischen Ländern zusammen und etablierten eine Open-Access-Plattform.

Über die Plattform stehen neben der Expertise und das Netzwerk ein besonderer Service der Mitglieder bereit, um neue Produkte zu bewerten, zu entwickeln, aufzuskalieren und einen Piloten zu produzieren. Alles im Zusammenhang mit COVID-19. Darüber hinaus wurden innerhalb des Projektes weitere 30 Firmen aus verschiedenen Bereichen, die von der Medizintechnik über Umweltüberwachungssysteme, Sensoren bis hin zu künstlicher Intelligenz und Data Mining reichen, direkt gefördert und nutzten die etablierte Plattform.

Das Fraunhofer FEP entwickelte innerhalb des Projektes Elektronenstrahltechnologien, um Textilmaterialien auf großen Flächen zu sterilisieren und entsprechend mikrobiologisch nachzuweisen. Weiterhin wurde ein handliches System zur kontinuierlichen Überwachung der Körpertemperatur zur frühestmöglichen Erkennung von infizierten Personen mittels OLED-Mikrodisplay-Technologie realisiert.

Mikrodisplays für kontaktloses Temperaturscreening

Entstanden ist nun ein portables, handliches Gerät mit integrierter Wärmekamera. Entwicklerin Judith Baumgarten vom Fraunhofer FEP erklärt das System: „Für dieses Überwachungssystem zum kontaktlosen Temperaturscreening haben wir auf unser langjähriges Know-how in der OLED-auf-Siliziumtechnologie und dem IC-Design zurückgegriffen.

Basis des Systems ist ein winziges OLED-Mikrodisplay, das aufgrund seiner intelligenten Backplane-Architektur extrem stromsparend arbeitet und zur Visualisierung der Daten dient. Wir haben das Display mit einem Infrarotsensor kombiniert und damit eine Wärmebildkamera realisiert, die sowohl die Körpertemperatur misst als auch das Ergebnis direkt über eine augennahe Visualisierung anzeigt.“

Mit der Technik der OLED-Mikrodisplays lassen sich sehr kleine Bauelemente in der Größenordnung kleiner 3 cm x 2 cm umsetzen, die zudem mit einer Dicke kleiner 5 mm inklusive des Steuerschaltkreises aufwarten. Die am Fraunhofer FEP entwickelte Ultra-Low-Power-Konzeption der Displays kommt dem Prototypen des Wärmekamerasystems ebenfalls mit einem extrem geringen Stromverbrauch von kleiner 5 mW zugute.

Das System konvertiert die 2D-Informationen der ungekühlten Thermokamera in ein Farbbild, welches auf dem Ultra-Low-Power-Mikrodisplay in einer Auflösung von 320 x 240 Pixel, auf einer Displaydiagonale von 0,19'' ausgegeben wird. Über einen Taster kann der angezeigte Temperaturbereich im Einhandbetrieb eingestellt werden.

Stromsparende Wearables auch für Industrie oder Feuerwehr

Neben der Möglichkeit, die Temperatur von Patienten oder während einer Pandemie zu überwachen, so lässt sich die Entwicklung auch in anderen Bereichen einsetzen. Die Kernkomponenten des Systems können in leichte Brillen, Kopfbedeckungen, Kappen, persönliche Gesichtsschutzschilde oder Schutzausrüstung eingebettet werden. Anwendungen in der Katastrophenhilfe, der Brandbekämpfung oder auch bei der Fehlersuche in Industrieanlagen profitieren hierbei von den stromsparenden Displays und damit langer Akkulaufzeit. Für den Einsatz in hellen Umgebungen und bei direkter Sonneneinstrahlung bietet das Mikrodisplay-System hohe Leuchtdichten von bis zu 5000 cd/m².

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