Wearables Schweißsensor warnt in Echtzeit vor Dehydrierung und Ermüdung

Autor / Redakteur: Stefan Parsch, dpa Wissen / Martina Hafner

Ein neues Sensor-System kann die Zusammensetzung von Schweiß in Echtzeit messen. Aufs Smartphone übertragen lassen die Messreihen auf den körperlichen Zustand eines Sporttreibenden schließen. Künftig soll die Technologie aber noch mehr können. (mit Video)

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Flexibles Sensor-Array (li) und Mikroprozessor-Einheit (re) für die Datenanalyse. Gemessen werden die physiologischen Werte über ihre elektrischen Signale: Je mehr Glukose oder Laktat im Schweiß ist, desto mehr elektrischer Strom wird an der Sensoroberfläche generiert.
Flexibles Sensor-Array (li) und Mikroprozessor-Einheit (re) für die Datenanalyse. Gemessen werden die physiologischen Werte über ihre elektrischen Signale: Je mehr Glukose oder Laktat im Schweiß ist, desto mehr elektrischer Strom wird an der Sensoroberfläche generiert.
(Bild: Screenshot UC Berkeley Video, produced by Roxanne Makasdjian and Stephen McNally, UC Berkeley)

„Menschlicher Schweiß enthält physiologisch reichhaltige Informationen, was ihn zu einer attraktiven Körperflüssigkeit für nicht invasive, tragbare Sensoren macht“, erklärt Hauptautor der Studie Ali Javey von der University of California in Berkeley.

Die Forscher konzentrierten sich auf die Stoffwechselprodukte Glukose und Laktat sowie auf Natrium- und Kaliumionen. Da die Werte temperaturabhängig sind, misst der Sensor auch die Hauttemperatur. Integrierte Schaltkreise können Verzerrungen bei höheren Temperaturen herausrechnen. Überhaupt werden die Messdaten gefiltert, verstärkt und aufbereitet, bevor sie drahtlos übertragen werden.

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In Testreihen trugen die Teilnehmer das Gerät, dessen Sensoren direkt auf der Haut aufliegen, am Armgelenk oder als Stirnband. Bei jenen Sportlern, die bei einem Dauerlauf nichts tranken, stieg nach etwa 80 Minuten der Anteil der Natriumionen deutlich an – Anzeichen einer beginnenden Dehydrierung (Austrocknung) des Körpers. Auch vor einer Überhitzung des Körpers oder plötzlicher Ermüdung könne das Gerät warnen, betonen die Forscher.

Gemessen werden die physiologischen Werte über ihre elektrischen Signale: „Je mehr Glukose oder Laktat im Schweiß ist, desto mehr elektrischer Strom wird an der Sensoroberfläche generiert“, wird Sam Emaminejad, ein weiterer Hauptautor der Studie, in einer Mitteilung der beteiligten Stanford University (US-Staat Kalifornien) zitiert. „Und je mehr Natrium- und Kaliumionen, desto größer die Spannung“.

Die Forscher sind zuversichtlich, dass sie künftig noch mehr Inhaltsstoffe des Schweißes erfassen können. Damit könnte man im Sinne personalisierter Medizin Profile über den Körperzustand erstellen, schreiben sie. Auch für die medizinische Forschung sei das Gerät interessant.

Video: Berkeley-Professor Ali Javey über Entwicklung und Einsatz des Sweat-Sensors

In einem Kommentar in „Nature“ nennt Jason Heikenfeld von der University of Cincinnati (US-Staat Ohio) das entwickelte Gerät einen „technologischen Sprung“. Er schlägt vor, das Hormon Cortisol zu messen, einen Indikator für Stress. Cortisol liege im Schweiß in ähnlicher Konzentration vor wie im Blut.

Außerdem macht Heikenfeld darauf aufmerksam, dass die Schweißproduktion an einer Hautstelle angeregt werden kann. Damit könnte es möglich sein, beispielsweise im Büro zu messen, wie hoch der Spiegel eines eingenommenen Medikaments im Körper noch ist. Allerdings müssten die Methoden zum Ankurbeln der Schweißproduktion noch verbessert werden.

Mehr zum Projekt auf der Webseite der Berkeley University

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