Roll­stuhl 4.0: Smar­ter durch den Alltag

Das auf fünf Jah­re ange­leg­te Pro­jekt ist ein Vor­ha­ben der „Offe­nen Digi­ta­li­sie­rungs­al­li­anz für die Pfalz“, Inno­va­ti­ons­be­reich Gesund­heit, das die digi­ta­le Trans­for­ma­ti­on im Gesund­heits­be­reich ver­an­schau­li­chen und vor­an­trei­ben soll. Für ihr Kon­zept suchen Blinn und Göd­del nach Koope­ra­ti­ons­part­nern aus der Orthopädie-Technik.

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OT: Herr Blinn, Herrr Göd­del, wel­che Idee steckt hin­ter Ihrem Kon­zept der sen­sor­ge­steu­er­ten Sitz­auf­la­ge und wie weit ist das Pro­jekt gediehen?

Jörg Blinn: In Gesprä­chen mit Roll­stuhl­fah­ren­den haben wir erfah­ren, wie wich­tig regel­mä­ßi­ge druck­ent­las­ten­de Bewe­gun­gen bzw. Posi­ti­ons­än­de­run­gen sind, um lang­fris­tig Schä­den durch das lan­ge Sit­zen zu ver­mei­den. Wir wol­len zei­gen, wie die Digi­ta­li­sie­rung sowohl Bewe­gungs­mo­ti­va­ti­on als auch Reha­bi­li­ta­ti­on und Prä­ven­ti­on unter­stüt­zen kann. Des­halb haben wir vor drei Jah­ren die­ses Pro­jekt gestar­tet und den ers­ten Pro­to­typ einer sen­sor­ba­sier­ten Auf­la­ge für Sitz und Rücken­leh­ne des Roll­stuhls ent­wi­ckelt. Sie ist als Teil­sys­tem eines kom­plett mit Sen­so­ren aus­ge­stat­te­ten Roll­stuhls gedacht.

Micha­el Göd­del: Die smar­te Sitz­auf­la­ge ist mit einer Druck­mess­fo­lie mit inte­grier­ten Druck­sen­so­ren, Mikro­con­trol­ler und Blue­tooth-Funk­mo­dul aus­ge­stat­tet. Sie erfasst, wie lan­ge der aktu­el­le Belas­tungs­zu­stand bereits dau­ert. Ist der Zeit­raum der Inak­ti­vi­tät zu groß und die Belas­tung zu ein­sei­tig, mel­det sich die zuge­hö­ri­ge Smart­phone-App Sit­Wat­cher mit Vibra­ti­on oder einem Audio­si­gnal. Die Inter­val­le für die War­nun­gen sowie die Warn­me­tho­de las­sen sich zuvor über die App ein­stel­len. Um zu noch mehr Bewe­gung anzu­re­gen, kann die Sitz­mat­te eben­falls als „Game Con-trol­ler“ zur Steue­rung von Spie­len auf dem PC, Tablet oder Smart­phone ver­wen­det wer­den – bei­spiels­wei­se für Reha- oder Fit­ness-Spie­le. Denk­bar ist zusätz­lich eine Ver­net­zung von Roll­stuhl­fah­ren­den über eine Inter­net­platt­form, samt gemein­sa­mer Übun­gen und moti­vie­ren­der Wettkämpfe.

Für Games & Co.: Sen­sor­shirt in Arbeit

OT: Wie funk­tio­niert die Steue­rung der Bewegungsspiele?

Blinn: Bis­her aus­schließ­lich über die Sitz­mat­te, die Sen­so­ren auf der Rücken­leh­ne wer­den noch nicht ver­wen­det. Einer­seits kön­nen über die Aus­wer­tung der gemes­se­nen Druck­be­las­tung – hier gering, da hoch – Bewe­gungs­mus­ter ana­ly­siert und für die ein­fa­che Links-Rechts-Steue­rung in Spie­len genutzt wer­den. Zudem haben wir neben der Druck­mes­sung auf der Sitz­flä­che eben­so Iner­ti­al­sen­so­ren ein­ge­bun­den. Die­se erken­nen die Aus­rich­tung des Roll­stuhls, erfas­sen Beschleu­ni­gung sowie Posi­tio­nen und bie­ten damit ein wei­te­res Spiel­ele­ment. Der­zeit arbei­ten wir an einem „Sen­sor­shirt“, das selbst klei­ne Bewe­gun­gen des Ober­kör­pers erkennt. Bis zum Ende der Pro­jekt­lauf­zeit – 31. Dezem­ber 2022 – möch­ten wir die Infor­ma­tio­nen aller Sen­so­ren zusam­men­ge­führt haben – also die Sen­sor­fu­si­on errei­chen. Dann könn­ten auch Spiel­an­wen­dun­gen für kom­ple­xe Bewe­gungs­mus­ter pro­gram­miert wer­den, die sich zum Bei­spiel beim Reha-Sport ein­set­zen las­sen und bei denen es eine Rück­mel­dung über die kor­rek­te Bewe­gungs­aus­füh­rung gibt.

OT: Wel­che Art von Games sind mit dem Pro­to­typ bereits verbunden?

Göd­del: Beson­ders gut funk­tio­niert bis­lang die Rechts-Links-Steue­rung. Wir set­zen erst ein­mal Spie­le ein, die man kennt – wie Memo­ry oder Mah­jong. Schnel­le Action­spie­le, bei denen man sich zum Bei­spiel mit dem Roll­stuhl dre­hen müss­te, sind (noch) nicht dabei. Im Moment ist die Spiel­steue­rung noch sehr ein­fach, aber das Ziel ist die Ent­wick­lung spe­zi­el­ler Reha-Spie­le. Mit­hil­fe des Sen­sor­shirts lie­ßen sich dafür eben­so Bewe­gun­gen des Ober­kör­pers bzw. der Arme einbeziehen.

OT: Wel­chen Vor­teil hat Ihre Ent­wick­lung gegen­über ande­ren Druckmesssystemen?

Göd­del: Bis­he­ri­ge kom­mer­zi­el­le Druck­mess­mat­ten-Sys­te­me sind meist sehr teu­er. Wir benut­zen stan­dar­di­sier­ba­re Bau­tei­le, die sich schnell und kos­ten­güns­tig fer­ti­gen las­sen. Wir ver­wen­den Sen­sor­mat­ten, die im Rol­le-zu-Rol­le-Druck­ver­fah­ren her­ge­stellt wer­den. Sie bestehen aus Poly­imid­fo­li­en mit 20 Rei­hen à zwölf auf­ge­druck­ten Sen­so­ren. Die­se Sen­sor­mat­ten wur­den uns von der Inno­va­ti­on­Lab GmbH aus Hei­del­berg zur Ver­fü­gung gestellt. Die Ener­gie­ver­sor­gung ist im Sei­ten­teil des Roll­stuhls unter­ge­bracht. Dort befin­det sich außer­dem ein klei­ner Com­pu­ter bzw. Mikro­con­trol­ler samt WLAN-Modul, auf dem die Soft­ware läuft, an den die Sen­so­ren ange­schlos­sen sind und der offen für wei­te­re Anwen­dun­gen ist.

Blinn: Der Rech­ner an der Sei­te ist eigent­lich nur ein Ent­wick­lungs­werk­zeug, um die Steue­rung über PC oder Smart­phone zu erleich­tern und um neue Ideen schnell umset­zen zu kön­nen. Man könn­te die gan­ze Anwen­dung auch in der Sitz­auf­la­ge inte­grie­ren. Wenn man sich auf die Sit­Wat­cher-Anwen­dung beschränkt, braucht man auch nicht die­se Sen­sor­fo­lie, da gibt es noch ein­fa­che­re Sen­so­ren, die mit ganz wenig Elek­tro­nik auskommen.

Göd­del: Ins­ge­samt möch­ten wir errei­chen, dass man mit unse­rer Metho­de wesent­lich güns­ti­ger und in hohen Stück­zah­len pro­du­zie­ren kann.

Blinn: Nicht zuletzt ist die von vorn­her­ein mit­kon­zi­pier­te Spiel­steue­rung ein Vor­teil. Ins­ge­samt ist unser Sys­tem viel­leicht nicht ganz so prä­zi­se wie die teu­ren, dafür brei­ter ein­setz­bar. Die Orts­auf­lö­sung genügt auf jeden Fall, um ein­fa­che Bewe­gungs­mus­ter zu erken­nen und Ein­ga­be­ge­rä­te zu steuern.

Koope­ra­ti­ons­part­ner gesucht

OT: Wur­de Ihre Ent­wick­lung bereits von Roll­stuhl­fah­re­rin­nen oder Roll­stuhl­fah­rern getestet?

Blinn: Nein, denn noch ist es ein nicht test­fä­hi­ger Pro­to­typ. Wir haben Kon­takt zu einem Reha-Zen­trum in Kai­sers­lau­tern auf­ge­nom­men. Sobald die Kon­struk­ti­on robust ist und zuver­läs­sig funk­tio­niert, kön­nen wir den Roll­stuhl mit betrof­fe­nen Per­so­nen ausprobieren.

OT: Bis wann soll aus dem Pro­to­typ ein markt­fä­hi­ges Pro­dukt entstehen?

Göd­del: Ein fer­ti­ges Pro­dukt ist nicht unser For­schungs­ziel. Wir möch­ten anhand unse­rer Pra­xis­stu­die modell­haft prä­sen­tie­ren, wel­che Mög­lich­kei­ten die Digi­ta­li­sie­rung für die Gesund­heits­för­de­rung bereit­hält. Wir wür­den uns aller­dings über eine Koope­ra­ti­on mit einem Sani­täts­haus oder einem Ortho­pä­die­tech­nik-Her­stel­ler freu­en, die unser Pro­jekt zu einem Pro­dukt wei­ter­füh­ren. Schließ­lich wäre ein sol­cher Ansatz genau­so ins Büro oder Home­of­fice über­trag­bar – als Bewe­gungs­mo­ti­va­tor für den Schreib­tisch­stuhl, bei allen sit­zen­den Tätigkeiten.

Die Fra­gen stell­te Cath­rin Günzel.