Hochschule Coburg

Klaus Stefan Drese

Anschrift:

Leistungsprofil:

• Mikroakustik
• Mikrooptik
• Mikrofluidik
• integrierte Optik
• faseroptische Sensoren

• InnoTerm Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2020 Im Rahmen des EFRE-Projekts „InnoTerm“ werden Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften mit kleinen und mittleren Unternehmen in der ehemaligen nordbayerischen Grenzregion (Oberfranken und nördliches Unterfranken) aufgebaut und bestehende vertieft. Die Aufgabenstellungen und Ideen aus Firmen fließen in unmittelbare Forschungstätigkeit im ISAT ein und sollen in Firmen in vermarktungsfähige Anwendungen überführt werden. Ein ‚Innovationsterminal‘ als regionale Plattform für einen kontinuierlichen Technologietransfer soll etabliert werden.
• Optische Anregung und Detektion von Oberflächenwellen Akustische Oberflächenwellen, d.h. Ultraschallwellen, die sich an der Oberfläche eines Substrats ausbreiten, werden bereits für eine Vielzahl an Sensoranwendungen eingesetzt, wie zum Beispiel der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Über das laserakustische Verfahren des ISAT können Oberflächenwellen nichtinvasiv, d.h. ohne Beschädigung der Oberfläche, angeregt werden. Mit kurzen Laserpulsen werden hierbei Schwingungen in dem zu untersuchenden Substrat erzeugt, die sich anschließend als akustische Oberflächenwellen ausbreiten. Eine Detektion der akustischen Oberflächenwellen ist ebenfalls optisch mit Hilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers möglich. Die Auslenkung der Welle an der Oberfläche kann hierbei mit einer Auflösung von bis zu zwei Pikometern genau gemessen werden. Durch ein Abscannen der Oberfläche können nicht sichtbare Inhomogenitäten, Gefügeänderungen oder auch Mikrorisse detektiert werden. Ferner lässt sich diese Technik auch einsetzen, um z.B. das Elastitzitätsmodul oder die Dicke von Folien bzw. dünnen Schichten auf Oberflächen zu bestimmen.
• Biofilmdetektion Die Biofilmbildung an Grenzflächen ist ein weit verbreitetes Phänomen, welches vor allem dann an Relevanz gewinnt, wenn sich Biofilme in medizinischen Geräten und Bauteilen ablagern, welche sehr hohen hygienischen Anforderungen genügen müssen. Auch bei technischen Anlagen, wie Wärmetauschern oder Klimaanlagen, wird durch anhaftende und schwer zu entfernende Bakterienbeläge deren Effizienz erheblich reduziert. Eine exakte und kostengünstige online-Detektion von Biofilmen mit den im ISAT entwickelten Sensorprototypen kann dazu beitragen, die Desinfektionszyklen bei medizinischen Geräten zu optimieren oder die Betriebsdauer technischer Anlagen zu erhöhen. Ein wesentlicher Vorteil der im ISAT entwickelten Methode besteht darin, dass durch die Anregung mikroakustischer Oberflächenwellen auf der Außenwand von Anlagenbauteilen oder Schlauchelementen, die Biofilmbildung im Inneren dieser Bauteile kontinuierlich überwacht werden kann, ohne dass ein Einbau von Sensorelementen in das System erfolgen muss – die Sterilität einer Anlage kann somit problemlos gewahrt werden. In verschiedenen Untersuchungen des Instituts konnte erfolgreich gezeigt werden, dass über die akustische Methode die Biofilmbildung im Inneren von flüssigkeitsgefüllten Rohren oder Schläuchen präzise und bereits bei beginnenden Ablagerungen überwacht werden kann. Ferner lassen sich durch dieses vielseitig einsatzbare Verfahren neben Biofilmen auch andere Schichtablagerungen detektieren, sodass frühzeitig Maßnahmen zur Schichtentfernung eingeleitet werden können. Bei Messungen an Biofilm-Ersatzschichten konnte mit dem Verfahren eine Nachweisgrenze von rund 5µm ermittelt und über erste Messungen an realen Biofilmen mittels speziell entwickelten Testsensoren die Praxistauglichkeit des Messverfahrens bestätigt werden.

• Weißlichtinterferometer, Schwingprüfanlage, Faseroptische Messsysteme, Laser-Scanning-Vibrometer, FT-IR Spektrometer
• Reinraumzelle, Klimaprüfschrank, Trockenschränke, Brutschrank, Zentrifuge, Temperaturprüfkammer
• Oszilloskope, Mikroskope, Dichtemessgeräte
• Sputter Coater, Fräse, Hydrophon, Drehmaschine, Wärmebildkamera
• Autoklav

Publikationen:

• • Drese, Klaus Stefan; Kufner, Maria; Lindner, Gerhard (2016): Messen mit seismischem Spürsinn. In: Jahresmagazin Mess- und Sensortechnik, S. 70–76.
• • Bomhard, Sibylle von; Schelhaas, Karl-Peter; Alebrand, Sabine; Musyanovych, Anna; Maskos, Michael; Drese, Klaus Stefan (2017): Selective solvent evaporation from binary mixtures of water and tetrahydrofuran using a falling film microreactor. In: Green Processing and Synthesis 6 (1). DOI: 10.1515/gps-2016-0121
• • Brunklaus, Sabine; Hansen-Hagge, Thomas E.; Erwes, Julia; Hoth, Julian; Jung, Mathieu; Latta, Daniel; Strobach, Xenia; Winkler, Christian; Ritzi-Lehnert, Marion; Drese, Klaus Stefan (2012): Fast nucleic acid amplification for integration in point-of-care applications. In: Electrophoresis 33 (21), S. 3222–3228. DOI: 10.1002/elps.201200259.
• • Gulliksen, Anja; Keegan, Helen; Martin, Cara; O'Leary, John; Solli, Lars A.; Falang, Inger Marie; Gronn, Petter; Karlgard, Aina; Mielnik, Michal M.; Johansen, Ib-Rune; Tofteberg, Terje R.; Baier, Tobias; Gransee, Rainer; Drese, Klaus Stefan; Hansen-Hagge, Thomas E.; Riegger, Lutz; Koltay, Peter; Zengerle, Roland; Karlsen, Frank; Ausen, Dag; Furuberg, Liv (2012): Towards a "Sample-In, Answer-Out" Point-of-Care Platform for Nucleic Acid Extraction and Amplification: Using an HPV E6/E7 mRNA Model System. In: Journal of oncology 2012, 905024. DOI: 10.1155/2012/905024.
• • van Heirstraeten, Liesbet; Spang, Peter; Schwind, Carmen; Drese, Klaus Stefan; Ritzi-Lehnert, Marion; Nieto, Benjamin et al. (2014): Integrated DNA and RNA extraction and purification on an automated microfluidic cassette from bacterial and viral pathogens causing community-acquired lower respiratory tract infections. In: Lab on a chip 14 (9), S. 1519–1526. DOI: 10.1039/C3LC51339D.
• • S Keßler, F Schmid, K Drese (2016): Modeling size controlled nanoparticle precipitation with the co-solvency method by spinodal decomposition Soft Matter 12 (34), 7231-7240

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