Laufhose warnt vor Überanstrengung: Integrierter Sensor misst jede Bewegung

Mit einem elektronisch aktiven Stickgarn lassen sich Körperbewegungen sehr genau messen. Es kann genutzt werden, um beispielsweise Sport- und Arbeitshosen zu nähen, die den Körperzustand des Trägers überwachen und ihn warnen, wenn er sich zu überanstrengen droht. Das Garn dehnt sich bei Belastung aus und erzeugt elektrische Signale, ohne dass es dafür elektronische Bauteile wie Batterien oder Chips braucht. Die Signale werden auf das Smartphone übertragen, das akustisch warnen kann, wenn eine Belastungsgrenze erreicht ist.

Integration erleichtert die Herstellung

Den Sensor hat Carlo Menon, Professor für mobile Gesundheitstechnologien an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) mit seinem Team entwickelt und in einer Laufhose getestet. Die zum Patent angemeldete Erfindung könnte den Weg ebnen für eine neue Generation von smarten Kleidern, die das übertreffen, was heute angeboten wird. Bei den verfügbaren Produkten werden elektronische Bauteile wie Sensoren, Batterien oder Chips nachträglich an der Kleidung fixiert. Das macht die Herstellung umständlich, führt zu hohen Preisen und erschwert die Pflege der Kleidungsstücke.

Die Träger der Hosen werden nicht gestört

Im Unterschied dazu wird der Dehnungssensor der ETH direkt in die Stofffasern elastischer und enganliegender Sport- oder Arbeitshosen integriert, was die industrielle Produktion erleichtert und den Preis senkt. Ein weiterer Vorteil: „Durch den engen Körperkontakt des Sensors können wir Körperbewegungen sehr genau erfassen, ohne dass der Nutzer oder die Nutzerin das bemerkt“, sagt Menon.

Ermüdung verändert Bewegungen

Wenn Menschen müde werden, bewegen sie sich anders. So auch beim Laufen: Die Schritte werden kürzer und weniger regelmäßig. Diesen Effekt messen die ETH-Forschenden mit ihrem neuen Sensor. Möglich wird dies durch den Aufbau des Garns: Die innere Faser besteht aus einem leitenden, elastischen Gummi. Spiralförmig um diesen herum wickelten die Forschenden einen steifen Draht, der mit einer dünnen Kunststoffschicht verkleidet ist. „Die beiden Fasern wirken als Elektroden und bilden gemeinsam einen Kondensator“, so Tyler Cuthbert, der als Postdoc in Menons Gruppe forschte und maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war.

Der Sensor wird aufgestickt

Stickt man dieses Garn nun auf der Höhe des Oberschenkels auf eine elastische Laufhose wird es beim Laufen in einem gewissen Rhythmus gedehnt und wieder gelockert. Bei jeder Bewegung ändert sich der Abstand zwischen den beiden Fasern und damit auch das elektrische Feld sowie die Kapazität des Kondensators. Um die elektrischen Signale des Textilsensors ohne Kabel an ein Smartphone zu übertragen, haben ihn die Forscher mit einer Spulenantenne aus leitendem Garn verbunden, die sie ebenfalls direkt auf die Laufhose stickten.

via ETH Zürich