Forscher haben neuartige Schweißsensoren entwickelt, die von der Mikrotextur von Rosenblättern inspiriert sind. Diese Sensoren bieten verbesserte Stabilität, Leistung und Tragekomfort für die nicht-invasive Überwachung physiologischer Parameter. Die Studie, veröffentlicht am 5. August 2025 in der Zeitschrift Cyborg and Bionic Systems, zeigt, wie diese Technologie Hautkontakt vermeidet und dennoch präzise Messungen ermöglicht.
Herkömmliche Schweißsensoren verwenden hydrophobe ionenselektive Membranen (ISMs), die engen Hautkontakt oder Klebstoffe erfordern, um stabile Signale zu gewährleisten. Dies kann jedoch Hautreizungen, Infektionen oder Unbehagen verursachen. Das Forschungsteam unter der Leitung von Marc Josep Montagut Marques von der Waseda-Universität entwickelte eine bio-inspirierte Lösung, die die selbstreinigenden Eigenschaften von Rosenblättern nutzt. Die Sensoren bestehen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNTs) und mikrotexturierten ISMs auf Polyvinylchlorid-Basis, die Schweiß effektiv aufnehmen und zirkulieren lassen, ohne direkten Hautkontakt.
Die Sensoren verwenden Mikrokanäle und einen 2-Millimeter-Spalt zur Haut, um Reizungen zu minimieren. Sie messen präzise die Natriumkonzentration im Schweiß, ein Indikator für Elektrolytverluste und Muskelleistung. Ein selbstreinigender Mechanismus sorgt dafür, dass die Sensoren bei geringer Schweißproduktion Flüssigkeit speichern und bei Überschreitung eines Schwellenwerts überschüssiges Wasser abstoßen, was Blasenbildung und Signalspitzen verhindert. Tests bestätigten die hohe Signalstabilität auch bei Bewegung, was die Sensoren ideal für den Einsatz in Smartwatches, Prothesen oder Exoskeletten macht.
Das Team, bestehend aus Forschern der Waseda-Universität, der Helwan-Universität, der Egypt-Japan University of Science and Technology und des Universitätsklinikums Tokio, entwickelte zwei Sensortypen, die jeweils unterschiedliche Mikrotexturen von Rosenblättern nachahmen. Der Sensor mit der Textur innerer Blütenblätter zeigte die beste Wasserrückhaltung, während beide Varianten selbstreinigende Eigenschaften aufwiesen. Diese Innovation verspricht langlebige, wiederverwendbare und komfortable Schweißüberwachungssysteme für die Gesundheitsüberwachung in Echtzeit.
Reference
Authors: (1) Marc Josep Montagut Marques, (2) Takayuki Masuji, (3) Mohamed Adel, (4) Ahmed M. R. Fath El-Bab, (5) Kayo Hirose, (5) Kanji Uchida, (6) Hisashi Sugime, (1,2) Shinjiro Umezu
Title of original paper: Bio-Inspired Microtexturing for Enhanced Sweat Adhesion in Ion-Selective Membranes
Journal: Cyborg and Bionic Systems
DOI: https://doi.org/10.34133/cbsystems.0337
Affiliations:
1)Department of Integrative Bioscience and Biomedical Engineering, Waseda University, Japan
2)Department of Modern Mechanical Engineering, Waseda University, Japan
3)Mechanical Engineering Department, Helwan University, Egypt
4)Department of Mechatronics and Robotics Engineering, Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST), Egypt
5)Department of Anesthesiology and Pain Relief Center, The University of Tokyo Hospital, Japan
6)Department of Applied Chemistry, Kindai University, Japan
