Neue tragbare flexible Schweißsensoren messen Biomarker
Schon heute gibt es verschieden Möglichkeiten, wichtige Gesundheitswerte in Echtzeit zu erfassen. Zu den bekanntesten Beispielen zählen hierbei sogenannte Smartwatches und Fitnessarmbänder, aber auch eine intelligente Toilette, die Krankheiten frühzeitig erkennen kann, wurde bereits erprobt. Jetzt haben Forschende der Tufts-University (USA) tragbare Schweißsensoren zur Anwendung in Kleidungstücken vorgestellt.
Kleidung mit den integrierten neuen Schweißsensoren kann ein breites Spektrum von Biomarkern erfassen und damit zum Beispiel der Überwachung akuter und chronischer Erkrankungen dienen. Ebenso sei eine Anwendung beim Sport oder im beruflichen Alltag möglich, um die wichtigsten Gesundheitswerte zu erfassen, berichtet das Forschungsteam in dem Fachmagazin „NPJ Flexible Electronics“ von den Einsatzmöglichkeiten der neuen Sensoren.
Biomarker in Echtzeit messen
Die Forschenden der Tufts-University haben aus speziellen Sensor-Fäden ein erstes flexibles elektronisches Sensorfeld entwickelt, das in die Kleidung eingenäht werden kann, um den Schweiß in Echtzeit auf verschiedene Biomarker zu analysieren. Hierfür werden die Fäden mit leitfähiger Tinte beschichtet und verschiedene Beschichtungen verändern dabei die Funktionalität der Fäden. Diese Fadensensoren lassen sich in die Kleidung oder ein Pflaster integrieren und an einen Mikroprozessor anschließen, der drahtlos mit einem Smartphone kommunizieren kann.
Zwar können Fitnessarmbänder und Co bereits Faktoren wie die Herzfrequenz, Körpertemperatur, Glukose oder die Gehstrecke erfassen, doch „Stoffwechselmarker wie Elektrolyte und andere biologische Moleküle bieten einen direkteren Indikator für die menschliche Gesundheit“, betont das Forschungsteam.
Messung verschiedener Stoffwechselmarker
Hier setzt die neue Sensortechnik an und „führt Echtzeit-Messungen wichtiger Biomarker durch, die im Schweiß vorhanden sind, darunter Natrium- und Ammoniumionen (Elektrolyte), Laktat (ein Metabolit) und der Säuregrad (pH-Wert)“, so die Mitteilung der Tufts-University. Zudem sei die Geräteplattform vielseitig genug, um eine breite Palette von Sensoren zu integrieren, mit denen nahezu jeder im Schweiß vorhandene Marker gemessen werden kann.
Hoher diagnostischer Nutzen
Die ermittelten Biomarker können laut Aussage der Forschenden vielseitigen diagnostische Nutzen haben. Beispielsweise könne Natrium aus dem Schweiß den Hydratationszustand und ein Elektrolytungleichgewicht anzeigen, die Laktatkonzentration könne ein Indikator für Muskelermüdung sein, der Chloridionengehalt diene der Diagnose und Überwachung der zystischen Fibrose und Cortisol zur Beurteilung von emotionalem Stress sowie von Stoffwechsel- und Immunfunktionen.
Erfassung innerhalb von Sekunden
Die Forschenden haben die neue Technologie bereits an menschlichen Versuchspersonen getestet und deren Elektrolyt- und Metabolitenreaktion während einer maximalen Belastung auf dem Fahrrad-Heimtrainer erfasst. Innerhalb von Intervallen von fünf bis 30 Sekunden seien die Veränderungen durch die Sensoren erfasst worden.
Schweiß ist besonders gut zur Überwachung der Gesundheit geeignet, da jeder Mensch schwitzt und zudem die Biomarker im Schweiß stark mit deren Blutplasmaspiegel zusammenhängen, berichtet das Forschungsteam. Flexible Geräte, die in Kleidung eingewebt sind und direkten Hautkontakt haben, seien eine Möglichkeit, die Gesundheit, (Stress-)Belastung und Leistungsfähigkeit konstant zu überwachen. Die Trägerinnen und Träger werden diese vermutlich nicht einmal spüren oder bemerken, betont das Forschungsteam. (fp)
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