Schweißanalyse in Echtzeit:Tragbare Sensoren erkennen Rate, Elektrolyte und Metaboliten

University of California, Berkeley, CA

Die tragbaren Sensoren ermöglichen Echtzeitmessungen der Schweißrate sowie der Elektrolyte und Metaboliten im Schweiß. (Bild:Bizen Maskey, Sunchon National University)

Forscher haben tragbare Hautsensoren entwickelt, die erkennen können, was im Schweiß einer Person enthalten ist. Mithilfe der Sensoren könnte die Schweißüberwachung die Notwendigkeit invasiverer Verfahren wie Blutabnahmen überflüssig machen und Echtzeit-Updates zu Gesundheitsproblemen wie Dehydrierung oder Müdigkeit liefern. Das Sensordesign kann mithilfe einer Rolle-zu-Rolle-Verarbeitungstechnik schnell hergestellt werden, bei der die Sensoren im Wesentlichen auf eine Kunststofffolie gedruckt werden.

Die Sensoren wurden verwendet, um die Schweißrate sowie die Elektrolyte und Metaboliten im Schweiß von Freiwilligen zu überwachen, die Sport trieben, und von anderen, die unter chemisch induziertem Schwitzen litten. Die Sensoren sind zuverlässig, reproduzierbar und können maßstabsgetreu hergestellt werden, sodass mehrere Sensoren an verschiedenen Stellen des Körpers platziert werden können.

Die Sensoren können mithilfe einer Rolle-zu-Rolle-Verarbeitungstechnik, bei der die Sensoren auf eine Kunststofffolie gedruckt werden, schnell hergestellt werden. (Bild:Antti Veijola, VTT)

Die neuen Sensoren enthalten ein spiralförmiges mikroskopisches Röhrchen oder Mikrofluidik, das Schweiß von der Haut ableitet. Indem sie verfolgen, wie schnell sich der Schweiß durch die Mikroflüssigkeit bewegt, können die Sensoren melden, wie viel eine Person schwitzt oder wie hoch die Schweißrate ist. Die Mikrofluidik ist außerdem mit chemischen Sensoren ausgestattet, die Konzentrationen von Elektrolyten wie Kalium und Natrium sowie Metaboliten wie Glukose erfassen können. Die Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung ermöglicht die Massenproduktion von Einwegpflastern zu geringen Kosten.

Um besser zu verstehen, was Schweiß über die Echtzeitgesundheit des menschlichen Körpers aussagen kann, platzierten die Forscher zunächst die Schweißsensoren an verschiedenen Stellen am Körper der Freiwilligen – einschließlich Stirn, Unterarm, Achselhöhle und oberem Rücken – und maßen ihre Schweißrate sowie den Natrium- und Kaliumgehalt in ihrem Schweiß, während sie mit dem Heimtrainer fuhren. Sie fanden heraus, dass die lokale Schweißrate Aufschluss über den gesamten Flüssigkeitsverlust des Körpers während des Trainings geben könnte. Das bedeutet, dass die Verfolgung der Schweißrate eine Möglichkeit sein könnte, Sportlern eine Warnung zu geben, wenn sie sich möglicherweise zu sehr anstrengen.

Mit diesen tragbaren Geräten können Forscher kontinuierlich Daten aus verschiedenen Körperteilen sammeln, um beispielsweise zu verstehen, wie lokaler Schweißverlust den Flüssigkeitsverlust im gesamten Körper abschätzen kann. Sie verwendeten die Sensoren auch, um den Schweißglukosespiegel und den Blutzuckerspiegel bei gesunden und Diabetikern zu vergleichen, und stellten fest, dass eine einzelne Schweißglukosemessung nicht unbedingt den Blutzuckerspiegel einer Person anzeigen kann.

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