Kleidung mit eingebautem Gesundheitsmonitor

Forscher am Schweizer Zentrum für Elektronik und Mikrotechnologie (CSEM) haben zusammen mit anderen europäischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen im Konsortium "Biotex" einen neuartigen Patch zur Integration in Kleidungsstücke entwickelt, der aus kleinsten Schweißproben Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand des Trägers zulässt.

Bislang konzentrieren sich entsprechende Versuche vor allem auf physiologische Messungen wie Körpertemperatur oder Herzfrequenz. Der CSEM-Ansatz ist einer der ersten Versuche, biochemische Signale über die Kleidung ständig zu analysieren. Dabei wird eine neuartige Messtechnik verwendet: Eine Kombination aus hydrophilen und hydrophoben Garnen, die miteinander verwebt werden, um Schweiß auf die elektronischen Sensoren zu lenken. Durch die Nutzung der natürlichen Anziehungs- und Abstoßungsreaktionen ist auch keine zusätzliche Energiequelle zum Sammeln der Proben notwendig, die den Patch unnötig größer machen würde – und somit unpraktischer für den täglichen Einsatz.

Sobald der Stoff einige Milliliter Schweiß in das eingenähte Gerät geleitet hat, bestimmen die Sensoren die enthaltene Menge an Kalium, Chloriden und Natrium. Die Messung dieser Elektrolyte erlaubt einen Einblick in den Stoffwechsel einer Person. Beim Abgleich der Werte mit Referenzmessungen kann ermittelt werden, ob der Träger sich überanstrengt oder zu hohem Stress ausgesetzt ist, meint Jean Luprano, Projektkoordinator am CSEM.

Sobald das kleine Reservoir mit Schweiß gefüllt ist ist, wird der chemische Teil des Patchs entsorgt, der zwischen 12 und 25 Quadratzentimeter groß ist. Band oder Hemd, in dem der Patch saß, können gewaschen werden. Die Messelektronik lässt sich hingegen weiterverwenden.

"In diesem Bereich wird derzeit enorm viel getan – vor allem bei biomechanischen und physiologischen Tests", meint Jeffrey Chu, technischer Direktor bei Simbex, einer Firma, die Produkte aus dem Bereich biomechanischer Feedback-Systeme produziert. Die Prüfung biochemischer Eigenschaften sei aber "noch völlig einzigartig".

"Die Idee beim Biotex-Projekt ist es, über normale Messsysteme hinaus zu gehen", sagt Luprano. Neben den Elektrolyten können die Sensoren auch die oft überprüften Bereiche pH-Wert, Puls, Schweißleitfähigkeit und Sauerstoffsättigung kontrollieren.

Luprano und seine Kollegen wollen den Patch mit zwei Hauptnutzergruppen testen: Übergewichtigen Kindern und Diabetikern. Neben der möglicherweise nützlichen Selbstüberprüfung des Nutzers kann das System auch Forschern bessere Daten liefern. Innerhalb von zwei Wochen will Luprano das System so an rund 10 Versuchspersonen testen. Sie werden den Sensor auf ihrem Rücken tragen, während sie Sport auf dem Standrad treiben – Ärzte lesen den Output in Echtzeit ab.

Normalerweise nutzen Diabetiker ein Zuckermessgerät, für das man Blutproben durch das Einstechen der Finger nimmt. Biotex will mit seinem Patch diesen Prozess zwar nicht ersetzen, doch Luprano glaubt, dass die ständige Zustandsüberwachung mit dem Patch helfen könnte, das wahre Krankheitsbild einzelner Betroffener zu ermitteln.

Bei übergewichtigen Kindern könnte der Patch Probleme im Stoffwechsel offen legen. Luprano glaubt, dass das Gerät nicht nur im Forschungsumfeld verwendet werden kann, sondern auch zur Überwachung des Patienten zwischen zwei Arztbesuchen.

Solche Gesundheitsmonitore werden oft auch als "smarte Kleidung" bezeichnet. Die Technologie wird schon viele Jahre diskutiert. Um kommerziell erfolgreich zu sein, muss ein solches System leicht tragbaar sein, glaubt Chu – und vor allem sinnvolle Daten sammeln und aus diesen etwas machen.

Aktuell ist das in die Kleidung eingenähte Gerät der europäischen Forscher mit einem Kabel an einen Rechner angeschlossen, den der Arzt überwacht. Später soll der Patch ein Display für den Nutzer erhalten oder digitale Anzeigesysteme nutzen, die bereits vorhanden sind, etwa ein Handy. Wenn das Gerät dann erhöhte Stresswerte wahrnimmt, könnte es eine SMS schicken, damit die Person ruhiger wird.

Rehmi Post, der kürzlich sein Studium am MIT Media Lab abschloss, entwickelt selbst intelligente Textilien für die Unternehmen Adozu und Asteism. Er gibt sich eher skeptisch: "Da gibt es so viel, was schief gehen kann." Die chemischen Werte eines Menschen seien sich stark unterschiedlich und hingen auch von der Stimmung ab. "Es gibt jede Menge Faktoren, die sich nur schwer kontrollieren lassen", meint er. Zwar sei in der Forschung viel angekündigt, doch kaum etwas gelange auf den Markt, weil die Technik dann zu teuer werde. Es könnte noch dauern, bis eine solche Technologie aus militärischen Anwendungstests zum realen Kunden gelange. (bsc)