Forscher an der Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstal) ist es gelungen, optische Fasern für Sensoren herzustellen, die sich für Textilien eignen. Normalerweise sind diese Fasern wie man sie aus der Kommunikationstechnologie kennt nicht biegsam genug. Bei zu starker Biegung würden sie beschädigt. Ziel der Forschenden war, vollständig in Textilien integrierte Sensoren zu erzeugen, also eine Faser, die sich beispielsweise auch stricken lässt und bei Knoten nicht bricht. Das Team um Luciano Boesel von der Empa in St. Gallen hat so genannte Polymer-optische Fasern mittels eines Schmelzverfahrens in besonders flexibler Form hergestellt. Diese Fasern haben die Forscher in einem in Stoff eingewebten Sensor verwendet, mit dem sie die Herzfrequenz von Probanden messen konntenDamit liesse sich beispielsweise im Spital überwachen, ob ein Patient Druckgeschwüre bekommt.
Bildlegende: Die speziellen optischen Fasern können direkt als Garn in Textilien verarbeitet werden, um Emitter und Detektoren für einen Herzfrequenz-Sensor zu erzeugen. (Bild: Empa)
Robust auch in der Waschmaschine
Die vorgestellte Textil-Sensor lässt sich auch industriell herstellen und hält auch einen Desinfektionswaschgang aus. Damit eigne sie sich insbesondere auch für den Spitalbereich, um beispielsweise die Durchblutung der Haut zu überwachen und Wundliegen zu vermeiden.
Getestet wurde auch ein Textil-Sensor in Form einer Mütze, mit der sie die Herzfrequenz von Probanden an der Stirn messen konnten. Normalerweise wird der Puls an dünnen Körperteilen gemessen, wie dem Finger oder dem Ohrläppchen. Licht wird durch das Gewebe geschickt und kehrt zum Detektor zurück, damit wird der Puls durch verändernde Lichtintensität gemessen und lässt die Herzrate bestimmen.
Neu an dem nun vorgestellten Sensor ist unter anderem, dass er an jeder Körperstelle eingesetzt werden kann, weil er Lichtreflexion misst – das Licht wird vom Sensor also auf der gleichen Körperseite ausgesendet und gemessen. Dafür muss der Sensor nur auf der nackten Haut aufliegen.
Weitere Anwendungen geplant
Die Forschenden wollen ihren Textil-Sensor nun weiterentwickeln, um noch weitere Daten damit messen zu können. Für die Forschern wäre es auch möglich, die Herzrate aber auch möglich, die Sauerstoffsättigung oder auch Stoffwechselprodukte damit zu überwachen. Ausser für den Spitalbereich wäre der Sensor auch beispielsweise für Sportwäsche interessant – überall da, wo Messungen ohne unangenehme Reibung auf der Haut nötig sind. Die vorgestellte Arbeit wurde zusammen mit dem Forschungsinstitut CSEM, dem Universitätsspital Zürich, und dem Paraplegiker-Zentrum Nottwil durchgeführt.
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