Neue Wearables 01.09.2021, 07:02 Uhr

Smarte Kleidung: Wenn das T-Shirt das Herz überwacht

Forschenden der Rice Universität in Houston, Texas, USA, ist es gelungen, einen leitfähigen Nanoröhrenfaden zu entwickeln, der sich in normale Kleidung einarbeiten lässt. So wird das T-Shirt zum smarten Kleidungsstück, das zum Beispiel die Herzfrequenz überwachen kann.

smarte Kleidung

Leitfähige Nanoröhrenfäden, eingearbeitet in T-Shirts, können die Herzfrequenz überwachen.

Foto: Jeff Fitlow/Rice University

Nanoröhren sind weich und flexibel. Sie lassen sich sogar in der Maschine waschen, wenn sie in Kleidung eingenäht sind. Ein Forscherteam um Matteo Pasquali, Chemie- und Biomolekularingenieur am Labor der Brown School of Engineering, experimentierte mit solchen Nanoröhrenfäden, die besonders leitfähig sind. In einem Zick-Zack-Muster wurden sie in den Stoff eines T-Shirts eingearbeitet. Diese Nähtechnik ist wichtig, damit sich der Stoff beim Tragen und Waschen ausdehnen kann, ohne dass Fäden dabei brechen.

Ergebnis: Die Fasern sind ebenso leitfähig wie Metalldrähte, dafür aber waschbar und bequem. Darüber hinaus sind sie nicht so anfällig dafür zu brechen, sobald der Mensch, der das Shirt trägt, sich bewegt. In puncto Datenerfassung seien die Messungen sogar genauer als bei einem herkömmlichen Brustgurt, den man vor allem aus dem Sport kennt. In Kombination mit kommerziellen medizinischen Elektrodenmonitoren sei das smarte Shirt sogar das etwas bessere EKG. EKG steht für Elektrokardiogramm, bei dem die elektrische Aktivität des Herzens gemessen wird und ein Mediziner beurteilen kann, ob das Herz gut funktioniert.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Safran Data Systems GmbH-Firmenlogo
Testingenieur / Certified Tester (m/w/d) Safran Data Systems GmbH
Bergisch Gladbach Zum Job 
Fraunhofer-Gesellschaft e.V.-Firmenlogo
Sachgebietsleiter*in Technisches Gebäudemanagement - Betrieb, Wartung & Weiterentwicklung Fraunhofer-Gesellschaft e.V.
München Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Inbetriebsetzungsleiter*in für Verfahrenstechnik (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Commissioning Manager Control, Field and Automation Engineering (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Rhein-Sieg Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Netzbetrieb Rhein-Sieg Netz GmbH
Siegburg Zum Job 
Röhm GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Automatisierungstechnik / EMSR Röhm GmbH
Wesseling Zum Job 
Herrenknecht AG-Firmenlogo
Technischer Redakteur (m/w/d) Herrenknecht AG
Schwanau Zum Job 
Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieurin /Bauingenieur (m/w/d) Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes
Brunsbüttel Zum Job 
Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieurinnen / Bauingenieure (m/w/d) Fachrichtung konstruktiver Ingenieurbau Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes
Brunsbüttel, Rendsburg Zum Job 
BMI Deutschland GmbH-Firmenlogo
Sicherheitsfachkraft / Fachkraft für Arbeitssicherheit (m/w/d) BMI Deutschland GmbH
Dülmen Zum Job 
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO-Firmenlogo
Wissenschaftliche*r Referent*in der Institutsleiterin Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Stuttgart Zum Job 
Fachhochschule Dortmund-Firmenlogo
Vertretungsprofessur "Produktions- und Qualitätsmanagement"; Fachbereich Maschinenbau Fachhochschule Dortmund
Dortmund Zum Job 
BMI Deutschland GmbH-Firmenlogo
Sicherheitsfachkraft / Fachkraft für Arbeitssicherheit (m/w/d) BMI Deutschland GmbH
Dülmen, Heyrothsberge Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Techniker als Fachexperte für Vertragsmanagement, Ausschreibung, Vergabe & Abrechnung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Krailling bei München Zum Job 
FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH-Firmenlogo
Verfahrensingenieur (m/w/d) im technischen Vertrieb Rohrbündelwärmeaustauscher FUNKE Wärmeaustauscher Apparatebau GmbH
Gronau (Leine) Zum Job 
KTR Systems GmbH-Firmenlogo
Berechnungsingenieur (m/w/d) KTR Systems GmbH
ONTRAS-Firmenlogo
Spezialist Strategische Technologie (m/w/d) ONTRAS
Leipzig Zum Job 
Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA)-Firmenlogo
Geschäftsführer (m/w/d) VDA QMC in China Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA)
Peking, Shanghai (China) Zum Job 
FH Münster-Firmenlogo
Professur für "Strömungstechnik" im Fachbereich Maschinenbau FH Münster
Münster Zum Job 
Technische Hochschule Rosenheim-Firmenlogo
Professorin / Professor (m/w/d) für Applied Embedded Computing Technische Hochschule Rosenheim
Rosenheim Zum Job 

Smarte Kleidung muss eng am Körper anliegen

„Das Hemd muss eng an der Brust anliegen“, sagt Lauren Taylor, Absolventin der Rice Universität und Hauptautorin der Studie. Denn die Fasern stellen nicht nur einen stetigen elektrischen Kontakt mit der Haut des Trägers her, sondern dienen zugleich als Elektroden. So lässt sich das smarte Shirt zum Beispiel per Bluetooth mit einem Smartphone verbinden, auf dem dann die Herzaktivität aufgezeichnet werden kann. Auch eine Verbindung zu einem anderen Gerät, wie zum Beispiel zu einem Überwachungsmonitor sind möglich.

In der brandaktuellen Samsung Galaxy Watch 4 steckt ein neuer Hochleistungs-Chip

Matteo Pasquali forscht schon seit 2013 an Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern. Man kennt sie zum Beispiel aus der Medizin, wo Nanoröhren unter anderem bei Herzoperationen eingesetzt werden, oder auch als elektrische Schnittstelle zum Gehirn und ebenso als flexible Antennen für Automobil-, Luft- und Raumfahrtanwendungen. All diese Einsatzgebiete haben er und sein Team untersucht.

Smarte Kleidung: Zick-Zack-Muster lässt sich sehr gut anpassen

Ursprünglich waren die Nanoröhren-Fasern etwa 22 Mikrometer breit und damit zu dünn für eine Nähmaschine. Die Forschenden setzten deshalb auf einen Seilmacher, um Fäden herzustellen, die von der Größe her einem normalen Faden möglichst nah kommen und dann in einer herkömmlichen Nähmaschine verwendet werden können. Dafür arbeiteten Sie mit einem Experten zusammen, der Seile für Schiffsmodelle herstellt. Anfänglich hatten die Forschenden noch versucht, einen solchen Faden von Hand zu weben. Von dem Experten bekamen sie ein Gerät dafür.

Nach verschiedenen Experimenten kamen die Wissenschaftler schließlich auf das Zick-Zack-Muster, mit dem sie die Kohlenstoff-Nanoröhrchen in das Gewebe des T-Shirts einarbeiteten. Denn dieses Muster lässt sich anpassen: Je nachdem wie stark der Stoff sich dehnt, kann man die Zick-Zack-Kurven enger oder weiter fassen. Gemeinsam mit Wissenschaftlern am Texas Heart Institute ermittelten sie, wie sie maximal engen Kontakt zwischen Haut und dem Shirt herstellen.

Neben smarter Kleidung gibt es weitere Anwendungsfelder

Die eingewebten Fasern lassen sich auch in Antennen oder LEDs integrieren. Ändere man noch ein wenig an der Geometrie der Fasern und der dazugehörigen Elektronik wäre es künftig möglich, Vitalfunktionen, Kraftausübung oder Atemfrequenz ganz einfach über solch smarte Kleidung zu überwachen. Die Forschenden sind sich sicher, dass darüber hinaus noch andere Anwendungsfelder möglich sind, wie eine Mensch-Maschine-Schnittstelle für Autos oder Soft-Robotik, als Antennen, Gesundheitsmonitore oder Schutz vor Geschossen in Militäruniformen. „Wir haben vor einigen Jahren mit einem Mitarbeiter gezeigt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Fasern Energie pro Gewicht besser ableiten können als Kevlar, und das ohne die Verbesserungen, die wir seitdem in puncto Zugfestigkeit erzielt haben“, sagt Lauren Taylor.

„Wir sehen, dass dieses Material nach zwei Jahrzehnten Entwicklung in Laboren weltweit in immer mehr Anwendungen funktioniert“, sagt Pasquali. „Aufgrund der Kombination aus Leitfähigkeit, gutem Hautkontakt, Biokompatibilität und Weichheit sind Carbon-Nanotube-Fäden ein natürlicher Bestandteil von Wearables.“

Mehr zum Thema Wearables:

 

Ein Beitrag von:

  • Nina Draese

    Nina Draese hat unter anderem für die dpa gearbeitet, die Presseabteilung von BMW, für die Autozeitung und den MAV-Verlag. Sie ist selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themen: Automobil, Energie, Klima, KI, Technik, Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.