Weiche Sensoren für smarte Textilien


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Die spezielle optische Faser kann direkt als Garn in Textilien verarbeitet werden, um die Emitter und Detektoren für einen Herzraten-Sensor zu erzeugen.

Empa St. Gallen

(sda-ats)

Forschenden der Empa in St. Gallen ist es gelungen, optische Fasern für Sensoren herzustellen, die sich für Textilien eignen. Damit liesse sich beispielsweise im Spital überwachen, ob ein Patient Druckgeschwüre bekommt.

Das Team um Luciano Boesel von der Materialforschungsanstalt Empa in St. Gallen hat sogenannte Polymer-optische Fasern mittels eines Schmelzverfahrens in besonders flexibler Form hergestellt. Diese Fasern haben sie in einem in Stoff eingewebten Sensor verwendet, mit dem sie die Herzfrequenz von Probanden messen konnten.

"Normalerweise sind diese Fasern wie man sie aus Kommunikationstechnologie kennt nicht biegsam genug", erklärte Studienerstautorin Maike Quandt im Gespräch mit der Nachrichtenagentur sda. Bei zu starker Biegung würden sie beschädigt. Das Ziel der Forschenden war, vollständig in Textilien integrierte Sensoren zu erzeugen, also eine Faser, die sich beispielsweise auch stricken lässt und bei Knoten nicht bricht.

Robust auch in der Waschmaschine

Der nun im Fachblatt "Journal of the Royal Society Interface" vorgestellte Textil-Sensor lasse sich auch industriell herstellen und halte auch einen Desinfektionswaschgang aus, erklärte Quandt. Damit eigne sie sich insbesondere auch für den Spitalbereich, um beispielsweise die Durchblutung der Haut zu überwachen und Wundliegen zu vermeiden.

Getestet haben sie ihren Textil-Sensor in Form einer Mütze, mit der sie die Herzfrequenz von Probanden an der Stirn messen konnten. "Normalerweise wird der Puls an dünnen Körperteilen gemessen, wie dem Finger oder dem Ohrläppchen", so Quandt. "Indem Licht durch das Gewebe geschickt und die zum Detektor zurückkehrende, sich mit dem Puls verändernde Lichtintensität gemessen wird, lässt sich die Herzrate bestimmen."

Neu an dem nun vorgestellten Sensor sei unter anderem, dass er an jeder Körperstelle eingesetzt werden kann, weil er Lichtreflexion misst - das Licht wird vom Sensor also auf der gleichen Körperseite ausgesendet und gemessen. Dafür muss der Sensor nur auf der nackten Haut aufliegen.

Für weitere Anwendungen geplant

Die Forschenden wollen ihren Textil-Sensor nun weiterentwickeln, um noch weitere Daten damit messen zu können. "Für die Herzrate haben wir ihn validiert, aber es wäre auch möglich, die Sauerstoffsättigung oder auch Stoffwechselprodukte damit zu überwachen", sagte Boesel gegenüber der sda.

Ausser für den Spitalbereich wäre der Sensor auch beispielsweise für Sportwäsche interessant - überall da, wo Messungen ohne unangenehme Reibung auf der Haut nötig sind. Die nun vorgestellte Arbeit wurde zusammen mit dem Forschungsinstitut CSEM, dem Universitätsspital Zürich, und dem Paraplegiker-Zentrum Nottwil durchgeführt.

SDA-ATS

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