Smartes T-Shirt kann deine Atmung „hören“

Ein Forschungsteam der ETH Zürich hat smarte Textilien entwickelt, die nicht wie bisher auf Elektronik, sondern auf Akustik basieren. Die „Sono-Textilien“ wurden vergangene Woche in einem Artikel in der Fachzeitschrift Nature Electronics vorgestellt.

Sie bestehen aus gewöhnlichen Stoffen, die um Glasfasern ergänzt wurden. Sie können Berührungen, Druck und Bewegungen präzise messen.

Sender und Empfänger für Schallwellen

Die Forscherinnen und Forscher haben in regelmäßigen Abständen Glasfasern durch ein Shirt gewebt. An einem Ende der Glasfasern befindet sich jeweils ein Sender, der Schallwellen aussendet. Die Empfänger am anderen Ende der Glasfaser messen, ob sich die Wellen verändert haben. Die Veränderung kommt durch die Bewegung des Textils zustande, z.B. die Atmung eines Menschen, der ein Sono-Textil-Shirt trägt.

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Jeder Sender verwendet dabei eine andere Frequenz. Dadurch lasse sich mit wenig Rechenleistung erkennen, auf welcher Glasfaser sich die Schallwellen verändert haben. Dieser Zugang ermögliche sogar Echtzeit-Weitergabe der erhobenen Daten an Smartphone oder Computer.

Ultraschallfrequenzen

 „Es gab zwar bereits Forschung zu smarten Textilien auf Akustikbasis, aber wir sind die Ersten, die Glasfasern in Kombination mit Signalen, die unterschiedliche Frequenzen verwenden, erprobten“, erklärt Erstautor Yingqiang Wang in einer Aussendung.

Die Frequenzen der Sono-Textilien bewegen sich im Ultraschallbereich um die 100 Kilohertz. Für das menschliche Ohr sind sie nicht zu hören.

Asthma-Überwachung und Leistungssport

Ideen für die Verwendung der Sono-Textilien gibt es viele: Als T-Shirt könnten sie die Atmung von Asthma-Betroffenen überwachen, oder die Leistung Sportlerinnen und Sportlern erheben.

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Handschuhe aus dem smarten Material könnten Handbewegungen von gebärdenden Menschen in Text oder gesprochene Sprache übersetzen. Virtual-Reality-Anwendungen sind ebenfalls denkbar.

„Sono-Textilien könnten sogar die Körperhaltung einer Person messen und als Hilfstechnologie die Lebensqualität verbessern“, sagt Chaochao Sun, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Das kann zum Beispiel Menschen im Rollstuhl helfen, Druckgeschwüren vorzubeugen.

Noch nicht alltagstauglich

Das Einweben von Glasfasern in Textilien verändert deren wichtigste Eigenschaften kaum oder gar nicht: Sie sind weiterhin waschbar, atmungsaktiv und flexibel. Dennoch sind die Sono-Textilien noch verbesserungswürdig. Die Glasfasern könnten im alltäglichen Gebrauch brechen.  

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„Das Schöne ist, dass wir die Glasfasern leicht durch Metall ersetzen können. Schall breitet sich auch effektiv durch Metall aus“, sagt Projektleiter Daniel Ahmed. Das Team will nun diesbezüglich weiterforschen und außerdem die elektronischen Bestandteile verbessern.