Coronaforschung an der THM

  • Ein Kipp-Fensteröffner und ein Ventilator bilden das Herzstück eines von THM-Forschern entwickelten, automatischen Lüftungssystems für Seminar- und Klassenräume. Fotos: THM

    Lüften von Unterrichtsräumen optimiert

    Viel Aufmerksamkeit hat eine Untersuchung von Prof. Dr. Hans-Martin Seipp und Prof. Dr. Thomas Steffens, Fachbereich Life Science Engineering an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM), im vergangenen Herbst verursacht: Medizinerinnen und Lehrer, Eltern und Behörden, Firmenvertreter wie Hobby-Bastler meldeten sich zu Wort, mit Kritik ebenso wie mit positiven Anregungen. Einige davon fanden Eingang in umfangreiche Ergänzungsuntersuchungen, die die anfänglichen Ergebnisse bestätigten: Klassenräume mit Abluftventilatoren zu stoßlüften entfernt demnach potenziell virenhaltige Aerosole deutlich effektiver als der dauerhaft lärmbelastende, mit hohen Folgekosten versehene Betrieb mobiler Luftreiniger. Diese sind zudem nicht in der Lage, ermüdendes CO2 zu entfernen und eine ausreichende Zufuhr von Sauerstoff zu ermöglichen.

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  • Eine einfach umzusetzende Möglichkeit, FFP2-Masken für die private Nutzung wiederzuverwerten: Pro Person für jeden Wochentag eine feste Maske nutzen, die übrigen Masken in einem trockenen, belüfteten Raum aufhängen. Foto: THM

    Die FFP2-Maske als Alltagsobjekt

    Die „Community-Maske“, das selbstgenähte Modell oder die Fashion-Maske vom Trend-Modelabel werden nicht mehr empfohlen. Was sich in der Frühphase der Corona-Pandemie als einfacher Ersatz für OP- oder FFP2-Masken etabliert hat, soll fortan zumindest im Nahverkehr nicht mehr erlaubt sein. Der Grund ist simpel: Die Wirksamkeit von Stoffmasken schwankt von Modell zu Modell und erstreckt sich – wie auch bei den weitverbreiteten OP-Masken – auf den Schutz des Gegenübers, weniger des Trägers. Der Selbstschutz aber wird auch unter dem Einfluss neuer Sars-CoV-2-Mutationen wie etwa B117 aus Großbritannien immer wichtiger.

    Diesen Selbstschutz leisten FFP2-Masken. Sie sind in Bayern in Läden, dem öffentlichen Nahverkehr sowie medizinischen Einrichtungen bereits Pflicht. Auch für das ganze Land wurde diese Pflicht diskutiert – von der Bund-Länder-Runde am 19. Januar jedoch auf eine „Pflicht zum Tragen medizinischer Masken“ beschränkt. Also Masken des Schutztyps KN95 oder FFP2, aber weiterhin auch OP-Masken.

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  • Zum Untersuchungsszenarium im Klassenraum gehörte die Freisetzung von Aerosolen.

    Stoßlüftung um ein Vielfaches wirksamer als Luftfiltergeräte

    Geht es um die Risiken, sich im Unterrichtsbetrieb mit dem Corona-Virus zu infizieren, richtet sich das aktuelle Interesse vor allem auf die Qualität der Atemluft in Klassenräumen. Das Umweltbundesamt (UBA) empfiehlt ein regelmäßiges kurzzeitiges Fenster-Stoßlüften als wirksame Maßnahme gegen die Virusbelastung, was gleichzeitig auch den notwendigen Austausch von Kohlendioxid sicherstellt. Die Dauer der Lüftung soll sich an der Außentemperatur orientieren. Den Einsatz mobiler Luftfiltergeräte, den kürzlich vorgelegte Studien empfehlen, erachtet das UBA nur im begründeten Ausnahmefall für sinnvoll.

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  • Simulation eines typischen Dreierbüros in der Gießener Kreisverwaltung: Schon nach zwei Minuten macht bereits ausgeatmete Luft einen großen Teil des Rauminhaltes aus. Grafik: THM

    Sicherheit für Büros im Corona-Winter

    Die Arbeitswelt ist eine andere, seit die Corona-Pandemie den Alltag beherrscht. Homeoffice ist das Arbeitsmodell dieser Zeit. Doch nicht jede Aufgabe lässt sich dauerhaft von Daheim erledigen. Viele Behörden und Verwaltungen wie die des Landkreises Gießen mussten daher schon vor Monaten Arbeitsabläufe umstrukturieren, auch in Bereichen ohne direkten Kontakt zum Bürger. Im Winter stellen sich viele Fragen – besonders zum Lüften – zudem noch drängender als in den Sommermonaten.

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  • Niklas Ostwald vom Fachbereich Gesundheit der THM ist einer der Probanden der Studie, ob Mund-Nasen-Masken die Atmung behindern. Foto: THM

    Studie: Masken behindern das Atmen nicht

    Ein medizinisches Utensil wird politisch: der Mund-Nase-Schutz. „Die Maske ist unsere wirksamste Waffe im Kampf gegen die Corona-Pandemie“, sagt Prof. Dr. Henning Schneider, Dekan des Fachbereichs Gesundheit an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Er selbst hatte schon im Juli mit Prof. Dr. Keywan Sohrabi die Schutzwirkung verschiedener üblicher Maskentypen gegen die Verbreitung potenziell virenhaltiger Aerosole untersucht und daraus die Empfehlung abgeleitet, in geschlossenen Räumen, etwa Büros, Maske zu tragen.

    Nicht erst, seit das in immer mehr Bundesländern in Schulen auch während des Unterrichts zur Pflicht wird, regt sich punktueller, aber lautstarker Widerstand. Vereinzelt greifen Verschwörungsgläubige Mythen rund um die Masken auf. Häufiger noch werde argumentiert, die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit sinke wegen der Maske. „Ist das so?“, erläutert er die simple Fragestellung einer neuen Studie des Fachbereichs. Die Antwort: nein.

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  • Das Orf-Virus dient in einem Impfstoff-Projekt gegen das neuartige Coronavirus, an dessen Produktionsprozess die THM beteiligt ist, als sogenannter Vektor. Foto: THM/JLU

    THM-Technologie für den Covid-Impfstoff der zweiten Generation

    Weltweit laufen abschließende Phase-III-Studien für die ersten Impfstoffe gegen das neue Coronavirus SARS-CoV-2. Noch in diesem Jahr sollen in der westlichen Welt die ersten Menschen gegen Covid-19 geimpft werden, um die Pandemie in den Griff zu bekommen. Derweil wird bereits an Impfstoffen der zweiten Generation geforscht. Eines dieser Projekte, das im Mai 2021 in die entscheidenden klinischen Tests am Menschen gehen soll, setzt auf einen an der Technischen Hochschule Mittelhessen mitentwickelten Prozess.

    Bei dem Präparat, das am Universitätsklinikum Tübingen (UKT) unter Federführung von Dr. Ralf Amann in Zusammenarbeit mit dem von ihm ausgegründeten Biotech-Startup Prime Vektor Technologies entsteht, handelt es sich um einen viralen Vektor-Impfstoff. Dabei werden sogenannte Antigene des Coronavirus, etwa spezifische Oberflächenstrukturen, in ein für den Menschen ungefährliches Trägervirus, den Vektor, eingebaut. Nach Verabreichung ahmt der Vektor eine Infektion nach und die Antigene werden dem Immunsystem präsentiert. Es werden sowohl Antikörper als auch T-Zellen ausgebildet, die sich gegen die Antigene richten. So soll sich ein möglichst langlebiges immunologisches Gedächtnis bilden, das vor einer tatsächlichen Infektion mit Covid-19 schützt.

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  • Verteilung der Aerosolwolke ohne Maske

    Masken tragen im Büro?

    Wie lässt sich in geschlossenen Räumen das Risiko minimieren, an Covid-19 zu erkranken? Dieser Frage ist die Technische Hochschule Mittelhessen nachgegangen. Unter der Leitung der Professoren Dr. Henning Schneider und Dr. Keywan Sohrabi vom Gießener Fachbereich Gesundheit hat eine Forschergruppe untersucht, welche Atemmasken die Verbreitung des Coronavirus zum Beispiel im Büro am ehesten verhindern.

    Hauptübertragungsweg des Virus ist das Einatmen virushaltiger Flüssigpartikel, die beim Atmen, Sprechen, Husten oder Niesen ausgestoßen werden. Atmen andere Menschen sie ein, können sie sich infizieren. Besonders kleinere Partikel mit einer Größe von weniger als fünf Mikrometern (Aerosole) verteilen sich unter ungünstigen Umständen im ganzen Raum und bleiben länger als eine halbe Stunde in der Luft.

    Die Gießener Wissenschaftler haben die Ausbreitung von Aerosolen mithilfe der Methode der numerischen Strömungsmechanik untersucht. Diese Simulation haben sie mit einem Laserbeuger überprüft, der die Verteilung von Partikeln in einem flüssigen oder gasförmigen Medium misst. Simuliert wurde ein einmaliges Niesen an einem Standard-Büroarbeitsplatz mit einem Monitor, der das Strömungsverhalten beeinflusst.

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  • Daniel Rühl kontrolliert die Produktion an der THM.

    Hilfe gegen Tröpfcheninfektion

    Schutzkleidung für medizinisches Personal ist in Corona-Zeiten lebenswichtig – und nach wie vor knapp. Nützlich sind unter anderem Masken. deren Hauptkomponenten Kunststoffringe sind, die sich im 3D-Druck herstellen lassen und aus denen mithilfe einfacher Overheadfolie „Faceshields“ produziert werden. Diese Schutzschilde helfen unter anderem, um sich vor Tröpfcheninfektionen zu schützen.

    An der Technischen Hochschule Mittelhessen haben Marc Runkel und Daniel Rühl eine Produktionsstätte dafür eingerichtet. Die beiden arbeiten an der THM im Projekt 3D-Druck in der individualisierten Medizin. Da der Betrieb in den Laboren zurzeit weitgehend ruht, konnten sie von verschiedenen Fachbereichen Drucker ausleihen. 80 Faceshields können sie pro Tag herstellen. Die Geräte laufen dafür 24 Stunden am Tag und müssen nur gelegentlich kontrolliert werden.

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  • Die Professoren Ulrich Koehler, Keywan Sohrabi und Volker Groß präsentieren mit Thomas Schneider vom Industriepartner MHM (von links) das neuentwickelte Beatmungsgerät.

    Kostengünstiges mobiles Beatmungsgerät entwickelt

    Covid-19 breitet sich weiter aus. Beatmungsgeräte sind knapp. Abhilfe könnte eine Neuentwicklung von Wissenschaftlern der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) und des Universitätsklinikums Gießen/Marburg (UKGM) schaffen. Die Professoren Dr. Volker Groß und Dr. Keywan Sohrabi vom Fachbereich Gesundheit der THM sowie Prof. Dr. Ulrich Koehler, der am UKGM das Schlafmedizinische Zentrum leitet, haben eine einfache und kostengünstige Lösung für die Beatmung von Covid-19-Patienten entwickelt.

    Das „Mobile Einfach-Beatmungsgerät 2020 (MEB 2020-1)“ basiert unter anderem auf Erkenntnissen aus der Schlafmedizin. „Das System unterstützt Patienten aktiv bei der Atmung. Es schont damit die Physis der Patienten und erhält so die lebensnotwendige Konzentration von Sauerstoff im Blut. Die Patienten erhalten während des Einatmens einen erhöhten Druck, der beim Ausatmen gesenkt wird. Dieses Verfahren wird in Fachkreisen als Biphasic Positive Airway Pressure bezeichnet. Der positive Druck während des Ausatmens verhindert den Kollaps der Atemwege. Zusätzlich wird mithilfe des Gerätes Sauerstoff verabreicht,“ so Koehler.

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