Sensoren für Schweiß

Jan Oliver Löfken

Arm eines Sportlers, auf dem ein sechseckiges Pflaster geklebt ist

Lindsay B. Baker/Gatorade Sports Science Institute

Nicht nur Marathonläufer müssen regelmäßig trinken, um den Schweißverlust während eines Rennens auszugleichen. Auch in anderen Sportarten ist ein ausgeglichener Flüssigkeitshaushalt wichtig, um Höchstleistungen zu erbringen. Mit einem kleinen Sensor lässt sich der Flüssigkeitsverlusts während des Trainings nun leichter beobachten. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Science Advances“ berichten, misst der aufklebbare Sensor sowohl die Menge als auch die Salzkonzentration des Schweißes in Echtzeit.

Grafik, auf dem der Prototyp des Sensors abgebildet ist: Zwei Mikrokanäle schlängeln sich über das sechseckige Pflaster; einer der Kanäle ist goldfarben

Aufbau des Schweißsensors

Lindsay Baker vom Gatorade Sports Science Institute in Barrington entwickelte gemeinsam mit ihren Kollegen einen Sensor für Schweiß von der Größe eines kleinen Wundpflasters. In diesen Prototypen integrierten die Wissenschaftler jeweils zwei Mikrokanäle. Dringt Schweiß von der Haut in den ersten Kanal ein, verfärbt sich ein enthaltener Farbstoff je nach Schweißmenge orange. Im zweiten Mikrokanal verursacht der Schweiß eine chemische Reaktion in einem Hydrogel. Dieses verfärbt sich abhängig vom Salzgehalt in unterschiedlich intensiven Rosatönen. Diese Farbwechsel können mit der Kamera eines Smartphones in Echtzeit während des Trainings aufgenommen werden. Ein auf dem Smartphone integriertes Programm berechnet daraus sowohl die Schweißmenge als auch die Salzkonzentration.

Den Schweißsensor testeten Lindsay und ihre Kollegen an insgesamt 312 Versuchspersonen, die verschiedene Sportarten von Tennis über Laufen bis zum Radfahren ausübten. Die Teilnehmer einer Teilgruppe trugen zusätzlich Pads, mit denen sich nach dem Training im Labor die Schweißmenge ermitteln ließ. Der Vergleich der Pads und der Sensoren zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der Messwerte. Ein analoger Vergleichstest bestätigte, dass sich auch der Salzgehalt mit dem High-Tech-Pflaster ähnlich gut wie mit den Pads bestimmen ließ. Nur bei relativ geringen Schweißmengen zeigte sich diese Messung fehlerhaft.

Diese Versuchsreihen zeigen, dass sich mit dem neuen Schweißsensor die Schweißmenge während eines Trainings sehr gut messen lässt. Für eine zuverlässigere Analyse des Salzgehalts wollen die Forscher den Aufbau ihres Sensors noch weiter optimieren. Mit dieser Entwicklung könnten Sportprofis künftig ihren Flüssigkeitsverlust besser ermitteln und damit die Aufnahme von Wasser oder Elektrolyten genauer planen. Auch im Breitensport könnten Marathonläufer oder Radrennfahrer den Flüssigkeitshaushalt ihres Körpers mit den Schweißsensoren optimieren.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/technik/news/2020/sensoren-fuer-schweiss/