Smartes T-Shirt dank Schallwellen

Statt Elektronik nutzen die Forscher um Daniel Ahmed, Professor für Akustische Robotik für Biowissenschaften und Gesundheitswesen an der ETH Zürich, akustische Wellen, die durch Glasfasern geleitet werden. Dies mache die Messungen präziser, die Textilien leichter, atmungsaktiver und besser waschbar. „Zudem sind sie kostengünstig, da wir ein leicht zugängliches Material verwenden, und der Stromverbrauch ist sehr gering“, so Ahmed.

Die „Sono-Textilien“ reagieren auf Berührungen, Druck und Bewegungen. „Es gibt 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 Yingqiang Wang, Erstautor der Studie, die soeben in Nature Electronics veröffentlicht wurde.

In ihren Stoff haben die Forscher in regelmäßigen Abständen Glasfasern gewebt. An deren einem Ende befindet sich der Sender, der die Schallwellen aussendet, am anderen ein Empfänger, der Veränderungen an den Schallwellen misst. Bei jeder Bewegung, die beispielsweise durch die Atmung oder Bewegung des Körpers entsteht, verändert sich die Länge der durch die Glasfaser fließenden akustischen Wellen. Dafür haben die Forscher laut Wang Frequenzen um die 100 Kilohertz im Ultraschallbereich verwendet – weit außerhalb des menschlichen Hörbereichs, der zwischen 20 Hertz und 20 Kilohertz liegt.  Da alle Sender mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, kann jede Veränderung der jeweiligen Glasfaser zugeordnet werden.

Um die Daten zu sammeln und auszuwerten, ist nur eine geringe Rechenleistung notwendig. Laut Ahmed könnten die generierten Daten in Echtzeit an einen Computer oder Smartphone gesendet werden.

Im Labor funktionieren die Sono-Textilien bereits. Allerdings gäbe es bei der praktischen Anwendung noch Verbesserungspotential. So wären Metalle robuster als Glasfasern, die brechen könnten, hätten jedoch eine ebenso gute Leitfähigkeit.