Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Intelligente Textilien für Physiotherapie in der mobilen Rehabilitation

Die mobile Rehabilitation bringt die Physiotherapie nach Hause. Die Integration in den Alltag ist flexibler und halbiert die Kosten für denselben Rehabilitationserfolg. Voraussetzung ist ein individuelles Monitoring und Feedback, ohne dass der Therapeut vor Ort sein muss. Das Forschungsprojekt iTex-4-MoRe erforscht Schlüsseltechnologien für ein HighTech-Textil zur Diagnose und Therapie. In Sportkleidung integriert, entsteht ein Monitoringsystem, dass dem Patienten zu Hause und dem Therapeuten online die objektive Qualitätskontrolle der Übungen erlaubt.

Das Elektromyogramm ist das Werkzeug der Wahl. Bisher ist es nicht möglich, ein EMG über textile Trockenelektroden zuverlässig zu messen. Der Übergangswiderstand zwischen leitfähigem Silbergarn und Haut ist zu hoch. Die innovative Idee ist, Polyelektrolyte – im Normalfall wasserlöslich – permanent an das Silbergarn anhaften zu lasse. Eine solche Schicht lässt sich nicht abwaschen, kann nicht austrocknen und die Leitfähigkeit ist mit der einer konventionellen Gel-Elektrode vergleichbar. Um die Bewegung im freien Training zu kompensieren, ist eine selbstkalibrierende Elektrodenmatrix notwendig. Biomechanische Modelle werden mit Algorithmen des Maschinellen Lernens kombiniert und auf miniaturisierter Elektronik ins Funktionsshirt integriert. Der intelligente Algorithmus wird sich das beste Signal suchen, um die Übungsausführung zu bewerten.

Im Ergebnis entsteht die Technologie für patientenindividuelle Therapiehilfe, die den KMUs der Textilbranche den Medizinbereich abseits der Klassiker wie Wundauflagen und Mullbinden eröffnet. Komfortabel kann das EMG-Shirt Bestandteil jeder Physiotherapie werden. Was als Therapieüberwachung im Medizinbereich funktioniert, bietet im Fitness-Bereich als virtueller Personaltrainer zusätzliches Marktpotential. Software-Updates, Abos und Online-Services bieten für eine softwaregeprägte KMU langfristiges Umsatzpotential.

Ergebniszusammenfassung:

Das erforschte Funktionalisierungsverfahren kann von Herstellern entsprechender Garne für Materialien genutzt werden, die speziell im Kontakt mit Gewebe einen geringen Übergangswiderstand erreichen sollen. Der Materialauftrag ist konstant und von hoher Güte. Der Prozess selbst industriell skalierbar. Der leitfähige Faden mit Polyelektrolytbeschichtung kann bei Textilherstellern direkt in die Entwicklung neuer Smarttextilien einfließen. Die Funktionalisierung ist abriebfest und waschbeständig. Der Faden lässt sich ohne Schwierigkeiten beim Stickprozess einsetzen. Die erforschten leitfähigen Textilstrukturen zeigen eine hohe dynamischer Festigkeit. Die speziell für Stickelektroden entwickelte Unterpolsterung mit Abstandsgewirke sorgt für einen besseren Hautkontakt. Im Praxisversuch zeigen sie eine vergleichbar gute Signalqualität wie klinisch etablierte Gel-Elektroden. Sie sind daher bestens für die Integration in Smarte Textilien zum Monitoring von Muskelaktivität und bioelektrischen Vitalparametern geeignet.

Mit den Forschungsergebnissen zur Miniaturisierung eines elektrodennahen Biosignalaufnehmers können Unternehmen der Mess- und Sensortechnik ihre Produkte für die Anwendung mit textilen Elektroden optimieren. Damit eröffnet sich für sie der Zukunftsmarkt der „Smart Textiles". Mit den Ergebnissen zu selbstkalibrierenden Arrays steht ein Machine-Learning-Prozess zu Verfügung, der in der Lage ist, die Qualität des EMG und artverwandte Biosignale wie EKG und EEG immer dann zu verbessern, wenn diese in Bewegung gemessen werden. Das macht diese Messungen robuster in Alltagssituationen, erhöht ihren diagnostischen Wert und verringert den Aufwand der Signalinterpretation beim Endanwender. Konkret könnten damit die Anbieter für ExG-basierte Assistenzsysteme textilintegrierte Produkte für anspruchsvolle Monitoring Situationen wie Reha-Sport und Ausrüstung für Ersthelfer entwickeln, die bisher nur durch kabelbasierte Gerätetechnik realisiert sind.