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pte20220105003 Technologie/Digitalisierung, Medizin/Wellness

Kombisensor warnt Sportler vor Überlastung

KAUST-Forscher setzen auf Daten aus Muskelbelastung in Kombination mit Schweißanalyse


Fitness-Sensor warnt vor Überanstrengung (Grafik: Olga Kasimova, kaust.edu.sa)
Fitness-Sensor warnt vor Überanstrengung (Grafik: Olga Kasimova, kaust.edu.sa)

Thuwal (pte003/05.01.2022/10:30) - Eine neue Sensorkombination der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) http://kaust.edu.sa/en warnt Sportler, wenn sie sich zu übernehmen drohen und gesundheitliche Schäden erleiden könnten. Die erhobenen Daten werden hierzu von einem mobilen Minicomputer ausgewertet.

MXenen als Schlüssel

Das System der Forscher Husam Alshareef und Sahika Inal basiert auf einem Sensor, der bereits 2019 vorgestellt wurde. Er analysiert den Schweiß, der beim Sport abgesondert wird. Vor allem die Inhaltsstoffe Glukose und Milchsäure lassen Rückschlüsse auf den körperlichen Zustand zu. Von einer zusätzlichen Warnfunktion war das System jedoch noch weit entfernt.

Es kombiniert extrem kleine und dünne Platten aus sogenannten MXenen mit einem Hydrogel, also einem Kunststoff, der große Mengen an Wasser enthält. Wird dieser auf den Muskeln platziert, die bei einer bestimmten Sportart besonders beansprucht werden, verändern sich die Positionen der MXene-Blätter. Sie richten sich dann immer stärker horizontal aus. Da sie auf ihrer Oberfläche hohe Konzentrationen von negativen Ladungen haben, verändern sich die elektrischen Eigenschaften des Hydrogels. Diese sind ein Maß für die Belastung.

Basis für Biosensoren

Diesen erwähnten Sensor haben die KAUST-Forscher mit dem Schweißanalysesensor kombiniert. Der Minicomputer korreliert die Daten, die die beiden Sensoren liefern, und schließt daraus auf die körperliche Belastung. Wird ein Limit erreicht, bei dem eine Gesundheitsgefahr besteht, schlägt das System Alarm. Beide Sensoren basieren auf MXenen, das sind Folien, die nur so dick sind wie ein einziges Molekül. Sie bestehen aus ungiftigen Elementen wie Titan, das mit Kohlen- und Stickstoffatomen angereichert ist.

Sie haben eine hohe elektrische Leitfähigkeit und bilden Oberflächenladungen aus. Deshalb sind sie ideale Kandidaten für den Bau von Biosensoren, denn sie sind in der Lage, winzige Veränderungen von chemischen Konzentrationen zu erfassen, wie es bei der Schweißanalyse nötig ist. Die ausgeprägte Eigenschaft, an den Oberflächen elektrische Ladungen zu konzentrieren, ist ideal für die Detektion von Muskelbewegungen.

(Ende)
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