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Ein Pflaster, das den Schweiss misst

An der University of Cincinnati hat ZHAW-Forscher Mathias Bonmarin einen Sensor für die Schweissanalyse mitentwickelt. Dank eines kompakten, stark saugfähigen Pflasters lassen sich erstmals Schweissmengen einfach, aber genau messen. Das Verfahren soll patentiert werden.

Am College of Engineering and Applied Science der University of Cincinnati hat Mathias Bonmarin (rechts) mit Professor Jason Heikenfeld (links) und Doktorand Feijun Zhao (Mitte) zusammengearbeitet.

Schweiss verrät viel über uns Menschen. Beispielsweise lassen sich über den Schweiss Stresshormone oder Alkohol wie im Blut messen. Sogar Schwangerschaften können über die Schweissanalyse festgestellt werden. Ein viel einfacheres Problem hat die Forschung aber bislang noch nicht gelöst: die Menge an Schweiss einfach und günstig zu messen. Warum ist das von Interesse? «Wenn ich weiss, wieviel ich geschwitzt habe, kann ich daraus Schlüsse ziehen, um beispielsweise einer Dehydrierung vorzubeugen», sagt Forscher Mathias Bonmarin vom ZHAW-Institute of Computational Physics. Während eines Gastjahres an der University of Cincinnati in den USA hat er intensiv an der Entwicklung eines neuartigen Schweisssensors mitgearbeitet. Er basiert auf einem Hydrogel: ein stark saugfähiges Polymer. Eingebettet in ein kompaktes Pflaster nimmt es – sobald auf der Haut angebracht – die dort abgesonderte Schweissmenge auf.

Ausdehnung optisch messen

Das blaue Hydrogel ist eine stark saugfähige Substanz, die sich gleichmässig ausdehnt.

Das Hydrogel im Pflaster saugt sich mit Schweiss voll und dehnt sich dadurch aus. Wie lässt sich nun aber die genaue Menge ermitteln? Hierzu haben die Forschenden das Hydrogel in einem speziellen Muster aus sechseckigen Feldern angeordnet. Je mehr Schweiss sie aufsaugen, desto grösser werden die Felder. Auf diese Weise lässt sich die exakte Menge an Schweiss optisch messen und auf den gesamten Körper hochrechnen. Um sicherzustellen, dass ausschliesslich Schweiss von einer bestimmten Körperstelle aufgenommen wird, ist das Pflaster rundherum abgedichtet. «Das Hydrogel dehnt sich mit jedem Schweiss gleich aus – unabhängig von der Menge an Salz im Schweiss oder dem pH-Wert», erklärt Bonmarin. «Wir könnten dadurch verlässliche Aussagen darüber treffen, wie viel Wasser der Körper während einer bestimmten Zeit verloren hat. Gleichzeitig wäre diese Lösung kompakt und kostengünstig.» Noch spricht Bonmarin im Konjunktiv, denn in weiteren Feldstudien soll der Sensor an unterschiedlichen Körperstellen kalibriert werden, um allfällige Abweichungen bei der Messung auszuschliessen.

«Das Hydrogel dehnt sich mit jedem Schweiss gleich aus – unabhängig von der Menge an Salz im Schweiss oder dem pH-Wert.»

Mathias Bonmarin

Patentantrag eingereicht

Die ersten Tests mit dem Prototyp des Pflasters verliefen vielversprechend. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse in einem wissenschaftlichen Journal veröffentlicht und einen Patentantrag für den Sensor eingereicht. Bonmarin kann sich gut vorstellen, dass aus dem Projekt eine Lizenz oder auch ein Start-up-Unternehmen hervorgeht. Weitere Entwicklungsschritte sollten dann zu einer automatischen Auswertung führen. Während des Projekts haben die Forschenden die Hydrogel-Felder noch manuell mit Fotos gemessen. Künftig könnte diesen Job eine App oder eine Smartwatch übernehmen, meint Mathias Bonmarin: «Man müsste das Pflaster nur fotografieren und die App würde automatisch die Menge an Schweiss berechnen», stellt der Forscher in Aussicht.