Projekttitel: Sensorisch aktive Sprunggelenk-Orthese mit taktiler Feedback-Technologie; Kurztitel: SensO-FeeT

Abstract

Das übergeordnete Ziel des Projekts war die Entwicklung eines neuartigen, bislang in dieser Form nicht existierenden Konzepts für eine sensorisch aktive Sprunggelenksorthese mit integrierter taktiler Feedback-Technologie. Im Fokus stand die Realisierung innovativer Lösungen zur Erfassung und Rückmeldung von Bewegungs- und Belastungsdaten, um Rehabilitation und Therapie nach Sprunggelenksverletzungen gezielt zu unterstützen. Zur Umsetzung dieses Gesamtziels wurden folgende technische Teilziele definiert:

Entwicklung eines Sensor- und Aktorkonzepts zur Erfassung von Kräften, Winkelstellungen und Beschleunigungen im Bereich des Sprunggelenks. Konzeption und Entwicklung eines Datenverarbeitungsmoduls (DV-Modul) zur Auswertung der Sensordaten, Ansteuerung der Aktorik sowie zur Implementierung entsprechender Regelungsalgorithmen. Integration elektrisch leitfähiger Strukturen: Entwicklung geeigneter Konzepte zur elektrischen Kontaktierung von Sensoren und Aktoren in textilen Komponenten, insbesondere in gestrickten Materialien. Entwicklung eines gestrickten Orthesengrundkörpers, der funktional und mechanisch auf die Integration elektronischer Komponenten vorbereitet ist. Applikation der elektronischen Komponenten - einschließlich Leiterbahnen, Sensorik, Aktorik, Kontaktierungen und DV-Modul - auf den Orthesengrundkörper. Parallele Entwicklung einer Smartphone-App, die mit dem DV-Modul kommuniziert, Messdaten verarbeitet, speichert und visualisiert - sowohl zur Anwendung durch Patienten als auch durch Therapeuten. Technische Verifizierung und Evaluierung: Durchführung biomechanischer Laborversuche zur Prüfung der Einzelkomponenten sowie eine umfassende UsabilityEvaluierung des finalen Funktionsmusters im Rahmen einer Probandenstudie.

Zur Überwachung der Sprunggelenksbelastung wurde ein kombiniertes Sensorsystem entwickelt. Die Messung der Bodenreaktionskräfte erfolgt über in der Sohle integrierte Drucksensoren. Ergänzend erfassen Dehnungssensoren sowie eine inertiale Messeinheit (IMU) kontinuierlich Winkelstellungen und Beschleunigungen. Lokales Feedback an den Nutzer wird durch in die Orthese integrierte Vibrationsmotoren umgesetzt. Die zentrale Steuerung und Verarbeitung der Sensordaten erfolgt durch das DV-Modul, das zugleich eine drahtlose Schnittstelle zur Smartphone-App bildet. Die App bereitet die erfassten Daten nutzerfreundlich auf und ermöglicht die gemeinsame Nutzung durch Patient und Therapeut.