Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung bekleidungstechnischer Assistenzsysteme zur Unterstützung der Mobilität älterer Menschen

Mobilität ist ein menschliches Grundbedürfnis und die Voraussetzung, um sich sozial in die Gesell-schaft zu integrieren. Mit steigender Lebenserwartung und dem damit verbundenen demographischen Wandel wird das Thema Mobilität zunehmend wichtiger. Ältere Menschen vermeiden es aufgrund der damit verbundenen Anstrengung mehr und mehr, ohne fremde Hilfe ihren Wohnraum zu verlassen. Damit reduziert sich die soziale Kommunikation im Alltag, was sich wiederum negativ auf Psyche und Gesundheit auswirken kann. Der Verlust der Mobilität ist eines der maßgeblichen Risiken des Alterns.

Während im Bereich des Sports seit Jahrzehnten an der Material- und Schnittentwicklung für Funktionskleidung gearbeitet wird, wird der Kundenkreis der älteren Menschen vernachlässigt. Durch den Einsatz digitaler Entwicklungsstrategien wird es möglich, die altersgemäß deutlich veränderten Körperformen und Funktionalitäten richtig zu erfassen und simulativ abzubilden. Ziel des Projektes ist es, durch individuelle, auf die Körperproportionen, -haltungen und Bewegungen angepasste bekleidungstechnische Assistenzlösungen die Mobilität zu unterstützen, ohne die körpereigenen Kräfte abzubauen und einem Muskelabbau entgegenzuwirken. Dazu werden passive Exosuits in Form von Funktionswäsche entwickelt, die unter der Tageskleidung getragen werden. Die zur Bewegungsunterstützung erforderliche Energiespeicherung/-abgabe wird durch Verarbeitung von Materialien mit unterschiedlichen Dehnsteifigkeit und deren konfektionstechnischer Einbindung in das Gesamtsystem der Funktionswäsche erreicht.

Mit bekleidungstechnischen Assistenzsystemen können im „Senioren-Markt“ künftig erhebliche Umsätze generiert werden. Dies bietet KMU, die im klassischen Konfektionsbereich angesiedelt sind, die Möglichkeit zur Erweiterung ihres Portfolios. Anpassung und Vertrieb individualisierter Funktionswäsche können über Orthopädietechnikunternehmen erfolgen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des IGF-Forschungsvorhabens 21603 BR/1 wurden passive textile Assistenzsysteme zur Unterstützung der Aufstehbewegung - „Sit To Stand“-Bewegung (STS) entwickelt. Diese können in Form von Funktionswäsche unter der Tageskleidung getragen werden. Die zur Bewegungsunterstützung erforderliche Energiespeicherung und -abgabe wird durch die Verarbeitung von Materialien mit unterschiedlicher Dehnsteifigkeit erreicht. Dazu standen ein breites Spektrum von Funktionselementen (Zugbänder) zur Verfügung, deren konfektionstechnische Einbindung in das Gesamtsystem einerseits die anteilige Unterstützung der Muskelkraft realisieren und dabei andererseits einen guten Tragekomfort gewährleisten. Dazu wurden mobilitätseingeschränkte Probanden sowohl in Standardhaltung als auch in der definierten Bewegung scantechnisch erfasst und aufbereitet. Die biomechanische Simulation der für die STS-Bewegung benötigten Muskelkräfte erfolgte unter Verwendung der open Source Software OpenSim 4.0. Parallel dazu erfolgte die schnitttechnische Entwicklung der Assistenzsysteme mit 3D/2D-Konstruktionslösungen. Dies erforderte die Analyse der Änderungen der Körperoberfläche infolge der Bewegung (Dehnungen) zur Festlegung der geeigneten Position der Funktionselemente im Schnittteil. Sowohl diese Ergebnisse als auch die in der Simulation ermittelten Muskelkräfte für die STS-Bewegung dienten als Eingangsparameter zur beanspruchungsgerechten Materialauslegung. Schlussendlich wurden personenindividuelle Assistenzsysteme in verschiedenen Ausführungen (T-Shirt und Leggins) für die Probanden gefertigt und mit Hilfe der Elektromyografie, mit der die Muskelaktivitäten analysiert werden können, validiert. Die Assistenzwirkung beträgt für relevante Muskelgruppen zwischen 7% und 40 %. Damit stellen sie künftig eine erfolgversprechende, nutzerorientierte und alltagstaugliche Lösung dar, um die Mobilität zu unterstützen, ohne die körpereigenen Kräfte abzubauen und einem Muskelabbau entgegenzuwirken.