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Wearables: Neue Schweiß-Sensoren liefern Gesundheitsdaten in Echtzeit

Forscher rund um Ali Javey von der University of California in Berkeley haben einen neuen Sensor entwickelt, der in Zukunft in Arm- und Schweißbändern eingesetzt werden kann um Informationen über den Gesundheitszustand des Sporttreibenden in Echtzeit an das Smartphone übermitteln zu können. Die Ergebnisse und das Potential der neuen Sensor-Technologie haben die Experten im Fachmagazin Nature veröffentlicht.

Wearable

Armband mit neuem Schweiß-Sensor (UC Berkeley, Foto: Wei Gao)

Echtzeitwarnung vor Austrocknung, Überhitzung und plötzlicher Ermüdung

Hauptsächlich konzentrierten sich die Forscher bei der Entwicklung des neuen Sensors auf die Auswertung der Stoffwechselprodukte Glukose und Laktat sowie auf Natrium- und Kaliumionen. Der neue Sensor misst nicht nur die Werte, sondern auch die Haupt-Körpertemperatur. Das ist wichtig, da die erhobenen Werte abhängig von der Körpertemperatur sind, was bei höheren Werten auch zu Verzerrungen der Ergebnisse führen kann. Dank der Erfassung der Körpertemperatur, können die ebenfalls integrierten Schaltkreise die Daten mit einfließen lassen und somit Verzerrungen weitestgehend neutralisieren. In der Form eines Schweißbands oder Armbands dürften neue, mit dem Sensor ausgestattet, Wearables ziemlich genaue Werte zum Laktat- oder Glucose-Level liefern.

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Sensoren liegen direkt auf der Haut auf (Grafik: Der-Hsien Lien and Hiroki Ota, UC Berkeley)

„Menschlicher Schweiß enthält physiologisch reichhaltige Informationen, was diesen zu einer attraktiven Körperflüssigkeit für nicht invasive, tragbare Sensoren macht“, so Hauptautor Ali Javey. Mehrere Testpersonen trugen die Geräte, deren Sensoren direkt in Hautkontakt stehen und trieben dabei Sport. Eine Reihe der Probanden trank im Rahmen eines Dauerlaufs nichts weiter, wobei nach 80 Minuten ein deutlicher Anstieg der Natriumionen festgestellt werden konnte. Hier lauert dann schon die Dehydrierung, die das Armband frühzeitig ankündigen kann. Das Wearable ist dabei jedoch nicht nur in der Lage rechtzeitig vor Austrocknung zu warnen, sondern auch vor Überhitzung oder plötzlicher Ermüdung. „Je mehr Glukose oder Laktat im Schweiß ist, desto mehr elektrischer Strom wird an der Sensoroberfläche generiert. Und je mehr Natrium- und Kaliumionen, desto größer die Spannung“, ergänzt Mitautor Sam Emaminejad. Die Forscher glauben an ein breites Anwendungsfeld, das in Zukunft einen weiteren Schritt in Richtung personalisierter Medizin manifestieren dürfte. Es sollen im Laufe der Entwicklungen noch weitere Gesundheitsdaten aus der Analyse des Schweißes gewonnen werden, was zuletzt auch das Funktionsspektrum des Wearables erweitern dürfte.

Schweiß-Wearable im Video

Cortisol-Messungen für Erfassung des Stress-Levels

Das Gerät sei jedoch nicht nur für den Privatanwender interessant, sondern auch für die Medizin, betonen die Forscher. Experten schätzen das Wearable sogar als technologischen Sprung ein. So wurde im Rahmen der Nature-Kommentierungen auch angeregt den Cortisol-Spiegel messen zu können. Das Hormon ist im Schweiß ähnlich konzentriert wie im Blut. Daher würden auch die Messungen aufschlussreiche Ergebnisse über das Stress-Level im Körper liefern. Weiterhin könne man mit dem Wearable auch die Schweißproduktion an gezielten Körperregionen anregen. Dabei wären in der Folge auch Messungen von Medikamenten-Wirkungen im Körper möglich. Denkbar wäre beispielsweise im Büro überprüfen zu können wie hoch der Spiegel eines zuvor eingenommenen Medikaments noch ist.

 

Quellen: UC Berkeley via Nature

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