Forscher verwandeln Kleidung in Biosensoren

Bequemes Verfahren zum Messen der Muskelaktivität für Rehabilitanden und Sportler nützlich

Vom Sensor erfasste Signale beim Ballen einer Faust (Bild: utah.edu)

Salt Lake City/Jinju (pte023/10.11.2021/12:30)

Gewöhnliche Textilien aus einer Baumwoll-Polyester-Mischung lassen ich in Biosensoren verwandeln, die die elektrische Aktivität der Muskeln messen. Das Verfahren hat Huanan Zhang entwickelt, Assistenzprofessor für das Chemieingenieurswesen an der University of Utah https://www.utah.edu/ in Salt Lake City, seinem Mitarbeiter Taehwan Lim und Sohee Lee vom Institut für Bekleidung und Textilien der Gyeongsang National University https://eng.gnu.ac.kr/main/ im südkoreanischen Jinju entwickelt. Bei Rehabilitanden und Sportlern wird diese Aktivität bisher mit Sensoren gemessen, die auf die Haut geklebt werden, ein umständliches und lästiges Verfahren.

[b]Kontrolle des Therapieerfolgs[/b]

„Diese neue Methode ermöglicht es Ärzten, die elektrischen Signale eines Muskels langfristiger präziser zu sammeln", sagt Zhang. „Sie können den Fortschritt eines Patienten und damit die Erfolge oder Misserfolge der Therapie besser verstehen."

Wenn Muskeln arbeiten senden sie elektrische Signale in Form von Ionen aus (im Gegensatz zu Elektronen bei einem elektrisch betriebenen Gerät). Zhangs verwandelt Gewebe in einen Sensor, indem er eine feine Silberschicht auf einem Stück Stoff abscheidet. Sie ist leitfähig und so in der Lage, das elektrische Signal von dem Muskel zu empfangen, an dem dieser Stoff platziert ist, beispielsweise am Unterarm.

[b]Gold sorgt für Biokompatibilität[/b]

Da Silber mit der Zeit oxidiert und Hautschäden verursachen kann scheidet Zhangs Team eine zweite Schicht aus Gold ab, das beim Kontakt mit Haut keine Gesundheitsprobleme verursacht. „Die Silberschicht bietet eine Basisleitfähigkeit und das Gold verbessert das Signal und die Biokompatibilität", so Zhang. Man könne auch auf das Silber verzichten, doch dann würde der Sensor deutlich teurer.

Die textilen Sensoren werden an den Stellen in die normale Kleidung eingenäht, an denen sich Muskeln befinden, die überwacht werden müssen. Jeder wird mit einem dünnen Kabel an ein Elektromyographiegerät angeschlossen, das der Rehabilitand an der Hüfte trägt. Es zeichnet die Aktivitäten der Muskeln auf. 

[b]Sensor funktioniert noch nach 15 Waschgängen[/b]

Die Silber-Gold-Schicht haftet sehr fest. Auch nach 15 Waschgängen funktionierten die Sensoren noch so gut wie am ersten Tag. Aktuell haben die Forscher das Verfahren an einem Ärmel getestet. Zhang glaubt, dass es auch in anderen hautengen Kleidungsstücken wie Fahrrad- oder Strumpfhosen eingesetzt werden könnte.

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