Papiersensor | Eine Atemmaske mit integriertem Sensorsystem könnte auf der Krankenstation Leben retten. Die Atmungsdaten werden auf ein mobiles Endgerät übertragen und so effektiv überwacht.
An der Harvard University in Cambridge, Massachusetts/USA, haben Forscher einen einfachen elektronischen Sensor hergestellt, der die Änderung der Luftfeuchte beim Atmen nachweisen kann. Damit könnte erstmals die Atemfrequenz effektiv überwacht werden.
Atemunterbrechungen während des Schlafs charakterisieren das Schlafapnoe-Syndrom, während eine zu schnelle Atmung im Ruhezustand auf einen bevorstehenden Herzstillstand hinweisen kann. Für viele Sportler zeigt der Verlauf der Atmung während Übungseinheiten ihre Fitness an. Bislang konnte in diesen Fällen lediglich die Brustkorbbewegung beobachtet werden.
Die Wissenschaftler machten sich die Tatsache, dass Papier Feuchtigkeit aufnehmen und auch wieder abgeben kann, zunutze. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie unter dem Titel „Paper-Based Electrical Respiration Sensor“ berichten, werden die Atmungsdaten auf ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone oder Tablet übertragen und dort gespeichert, verarbeitet oder weitergeleitet. Auf ein etwa briefmarkengroßes Stück Filterpapier druckten die Forscher digital Graphitelektroden auf, die die Leitfähigkeitsänderungen an den Papierfasern durch die feuchte Atemluft registrieren. Dahinter steht die Idee, dass die zusätzliche Atemfeuchtigkeit beim Ausatmen die Wasserschicht um die Cellulosefasern schwellen lässt – das Umgekehrte passiert beim Einatmen. Der Papiersensor verwandelt das variierende Feuchtigkeitsniveau in der direkten Umgebung in ein elektrisches Signal. Der Sensor wird in einfache OP-Gesichtsmasken integriert. Die Informationen werden von einem batteriebetriebenen Kollektor aufgenommen, verstärkt und verarbeitet, und dann drahtlos an ein elektronisches Gerät verschickt. Eine Android-App wertet die Atmungsdaten aus.
In ersten Tests an gesunden Personen untersuchten die Wissenschaftler, inwieweit der Sensor verlässliche Daten zur Atemfrequenz produziert. Für den Ruhezustand erkundeten sie die normale Atmung, Atempausen und eine beliebige Abfolge von schneller, langsamer, flacher und tiefer Atmung.
www.gdch.de, onlinelibrary.wiley.com
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