NOVAPULS
Kinesiotapes mit elektronischen Muskeln
Aufgabenstellung war es, einen praktischen Anwendungsfall für eine neuartige Technologie zu finden und ein Produkt dafür zu gestalten, welches in wenigen Jahren marktreif sein könnte. Unser Team suchte dabei nach geeigneten Einsatzmöglichkeiten pneumatischer, hydraulischer, thermischer oder elektronischer Muskeln abseits von Robotik und klassischer Aktortechnik. Wir entdeckten dabei ein großes Potential in Kombination mit Kinesiotapes, welche in der Physiotherapie vielseitig genutzt werden. Durch eine zusätzliche mechanische Stimulation mithilfe eines textilen Muskels kann dabei der Heilungsprozess beschleunigt werden.


6. Semester
Hochschulprojekt "Technology Vision"
Partnerarbeit mit Lena Amrhein


Eingesetzte Tools:

Rhinoceros 5
Konstruktion
Keyshot
Renderings
Affinity Photo
Bearbeitung Renderings
Affinity Designer
Illustration Dokumentation
Therapie und Technik
Kinesiotapes lassen sich in der Physiotherapie vielseitig bei verschiedenen Krankheits- und Überlastungsfällen anwenden. Aufgeklebt auf der Haut können sie die Durchblutung anregen, Verspannungen lösen und sogar bei Muskel-, Sehnen oder Gelenkproblemen helfen. Das korrekte Anbringen erfolgt meist durch ausgebildete Physiotherapeut:innen, danach können die zu behandelnden Personen die Tapes aber bis zu einer Woche tragen. Bei alltäglichen Bewegungsabläufen heben die elastischen Tapes die Haut und darunterliegendes Gewebe an. Durch diese Massagewirkung werden Blockierungen in den Faszien gelöst, die Blut- und Lymphzirkulation verbessert und Rezeptoren gezielt gereizt was zur Heilung und Schmerzlinderung beiträgt.
Entscheidend bei der Therapie mit Kinesiotapes ist also die Bewegung. Unsere Idee war es, zusätzliche Bewegung zu ermöglichen, indem künstliche Muskeln in den Tapes für Kontraktion unabhängig von der körperlicher Bewegung sorgen. Werden in den Tapes eingearbeitete, textile Muskeln gezielt angesteuert, kann die Effektivität und Heilungsrate der Kinesio-Therapie verbessert werden. Mehr noch: Diese Therapieform findet damit auch bei Patient:innen Anwendung, die in ihrer Bewegung eingeschränkt sind, etwa bei Lähmungen, Bettlägerigkeit oder nach Unfällen.

Während unserer Recherche holten wir uns fachkundige Meinungen und Erfahrungen von Physiotherapeut:innen in Coburg ein und tauschten uns mit Studierenden der Integrativen Gesundheitsförderung aus.

Komponenten des Therapiesystems
Ansteuerbare Kinesio-Tapes
Bänder mit elektronischen Muskeln sind in diversen Breiten, Farben und Elastizitäten vorhanden, können auf bestimmte Längen zugeschnitten werden und sind mit konventionellen Tapes kombinierbar.
Steuerung
Ein mobiles Gerät, welches am Körper getragen wird und mit elektrischen Impulsen die Tapes ansteuert. Zur Therapie passende Programme können ausgewählt und abgespielt werden.
Konnektoren
Die Leitungen stellen eine sichere Verbindung zwischen Tapes und der Steuerung her und sind in verschiedenen Längen verfügbar.

App für Therapeut:in
Eine Software, die bei derindividuellen Behandlung der Patient:innen unterstützt und den Therapieverlauf dokumentiert. Mit ihr können Übungsprogramme auf die Steuerung übertragen werden.
App für Patient:in (optional)
Sie zeigt den Therapiefortschritt an und erinnert an empfohlene Übungseinheiten. Zusätzlich stellt sie Anleitungen und Übungsvideos bereit.
Entwurf
Die Steuerung wird von Patient:innen im Alltag getragen und sollte daher nicht wie ein medizinisches Gerät wirken. Daher wollten wir das Produkt neutral halten und eine Möglichkeit zur Individualisierung schaffen, um dem persönlichen Stil unterschiedlicher Nutzer:innen gerecht zu werden. Basierend auf diesen Überlegungen sowie den definierten, technischen Funktionen fertigten wir Skizzen und Entwurfszeichnungen für die Grundform der Steuerung an.

Mit Schaummodellen testeten wir die Ergonomie und das Handling und entwickelten die Gehäuseform sowie die Positionierung der einzelnen Elemente weiter. Schließlich digitalisierten wir unser Mockup mit einem 3D-Scan und konstruierten es in Rhino nach, wo wir das Modell zunächst an den nötigen Bauraum anpassten.

Der Muskel im Tape
Neben der Steuerung gestalteten wir auch das Handling der Tapes. Dabei beachteten wir folgende Aspekte:
Sichere Verbindung
Das Kontaktieren der Tapes muss etwa 10-20 mal möglich sein, um die typische Tragedauer der Bänder abzudecken.
Bandware
Um das Handling klassischer Kinesio-Tapes beizubehalten, sollten die ansteuerbaren Tapes auf einer Rolle verfügbar und möglichst beliebig zuschneidbar sein.
Einfacher Anschluss
Da die Tapes durch die Patient:innen selbst vor jeder Übung neu verbunden werden, muss deren Anschluss möglichst einfach durchführbar sein.
Flache Verbinder
Die Tapes liegen flach auf der Haut und können problemlos im Alltag getragen werden. Die Anschlusspunkte am Band dürfen dabei nicht stören.
Geräteseitig erfolgt der Anschluss hinter einer aufklappbaren Elastomer-Hülle mit abgewinkelten Steckern. Die Leitungen gelangen über eine weiche, geschlitzte Durchführung in den separaten Anschlussbereich. Diese sorgt für eine gewisse Zugentlastung und Abdichtung. Ebenso kann hier auch das Halteband ausgewechselt werden.

Da der Anschluss und der Bandwechsel nur von ausgebildeten Personal durchgeführt wird, welches das Gerät für Patient:innen vorbereitet, ist der Zugang nicht offensichtlich angezeigt.

Interface
Die Funktion des Gerätes ist simpel: Entsprechend der aufgespielten Übungsprogramme werden die angeschlossenen Tapes angesteuert. Daher war es bei der Gestaltung des Interfaces naheliegend, eine Analogie zu Musikplayern (Play/Pause, Fortschrittsbalken) herzustellen. An der Oberseite der Steuerung befinden sich alle nötigen Bedien- und Anzeigeelemente, die beim Tragen gut eingesehen und erreicht werden können. Im eingeschalteten Zustand scheinen die Anzeigen durch den Kunststoff hindurch. Mit einer einzigen, mittig angeordneten Taste können Programme ausgewählt, gestartet, pausiert und beendet werden. Fortgeschrittene Nutzer:innen können erweiterte Funktionen der Steuerung über die Bluetooth Schnittstelle mit einer App nutzen.

Ein versenkter Betriebsschalter verhindert ein versehentliches Aktivieren der Steuerung. Ein Leuchtring um den USB-Anschluss zeigt den Ladevorgang an und macht auf einen zu niedrigen Akkustand aufmerksam. Das Gerät erkennt fehlerhaft verbundene Tapes und zeigt diese über die Digitalanzeige oder in der App an.

Wechselbare Armbänder
Das neutrale Gerät kann durch leicht auswechselbare Armbänder individualisiert werden. Dadurch soll ein persönlicher Bezug zu einem ausgeliehenem Therapiegerät geschaffen und Patient:innen dazu motiviert werden, es gerne zu nutzen - auch in der Öffentlichkeit.
Med
Edelstahl - Nylon
Sport
Metall - Bedrucktes Textil
Nature
Holz - Jeansstoff
Chic
Kunststoff - Lederimitat