07 Konzeption

Im Streben nach einem gesunden und schmerzfreien Rücken haben wir ein innovatives Konzept entwickelt, das darauf abzielt, die Bewegungen und frühzeitigen Anzeichen von Muskelverspannungen zu verfolgen, um ein Echtzeit-Feedback zu den Signalen des Körpers zu ermöglichen. Unser Ziel ist es, eine nahtlose Verbindung zwischen Technologie und individueller Gesundheitsvorsorge herzustellen.

Kurz:

1. Marker am Körper messen Körpersignale
2. Durch Datentracking entsteht ein digitaler Zwilling
3. Bei Muskelverspannungen, ungesunde Körperhaltungen etc. sendet Marker an Darstellungsmedium ein Signal
4. Darstellungsmedium stellt Information mit zugehörigen Handlungsempfehlungen für Nutzer verständlich dar

Um die Signale des Körpers und der Muskulatur präzise zu messen, stehen verschiedene fortschrittliche Möglichkeiten zur Verfügung. In den folgenden Abschnitt werden diese kurz beschrieben. Des Weiteren werden die möglichen Darstellungsarten von Feedback für den Anwender kurz vorgestellt. Zuletzt werden die Wireframes dargestellt.

Ursachen, Symptome und Untersuchungsansätze
Rückenschmerzen können durch verschiedene Ursachen bedingt sein, wobei unterschiedliche Bereiche der Wirbelsäule betroffen sein können. Psychosomatische Rückenschmerzen manifestieren sich oft im oberen oder unteren Rücken und sind eng mit psychischen Belastungen, Angst oder Stress verbunden. Symptome können muskuläre Verspannungen und allgemeines Unwohlsein sein. Die Halswirbelsäule kann Nacken- und Kopfschmerzen, Schwindel sowie Seh- und Taubheitsstörungen verursachen. Messungen können Sehtests und manuelle Untersuchungen der Nackenbeweglichkeit umfassen. Im unteren Rücken können Schmerzen bis zu den Beinen ausstrahlen, begleitet von Steifheit und Kribbeln. Nervenreflex- und Sensibilitätstests helfen, mögliche Nervenschäden zu identifizieren. Die Brustwirbelsäule wiederum kann Schmerzen im oberen oder mittleren Rücken verursachen, verbunden mit Atembeschwerden. Messungen können Atemfunktionstests und manuelle Untersuchungen umfassen. Rückenschmerzen können durch Haltungsschäden, Stress, Unfälle, Hexenschuss, lange Fehlhaltungen oder Bewegungsmangel ausgelöst werden, und eine umfassende Untersuchung sowie gezielte Tests sind entscheidend, um die genaue Ursache zu identifizieren und angemessene Präventions- oder Behandlungsmaßnahmen zu ergreifen.

Sensortechnik
Die präzise Messung von Körpersignalen und Muskelverspannungen erfordert eine spezielle Sensortechnik, dafür gibt es unterschiedliche Techniken. Klassische Methoden wie Sensoren in Arbeitskleidung oder T-Shirts bieten eine Möglichkeit, sind jedoch oft umständlich und werden damit nicht immer im Alltag getragen. Brustgurte können zwar die Herzfrequenz messen, erfordern jedoch zusätzliche Sensoren, um eine umfassende Analyse der Muskulatur zu ermöglichen. Neu erforscht werden elektronische Tattoos, sie erfordern jedoch einen invasiven Eingriff durch das Stechen eines Tattoos.

Abbildung 1: Japanische Forscher forschen an elektronischen Tattoos

In Anbetracht dieser Herausforderungen präsentieren wir eine innovative Lösung: Sensoren in Form von elektronischen Stickern, die wie ein Pflaster einfach auf die Haut aufgebracht und entfernt werden können. Diese Sticker bieten eine bequeme Alternative, da sie keine spezielle Kleidung erfordern und flexibel an den Körper angebracht werden können. Durch die Platzierung an den Propriorezeptoren decken sie den gesamten Körper ab und ermöglichen eine umfassende Überwachung von Bewegungen und Muskelaktivitäten. Die einfache Handhabung und lange Haltbarkeit machen sie zu einer benutzerfreundlichen Option, die die präzise Erfassung von Körpersignalen ohne die Einschränkungen anderer Methoden ermöglicht.

Grundsätzlich wird für die Messung der Muskelverspannungen die Elektromyographie (EMG) genutzt. Die Durchführung eines EMG ermöglicht eine präzise Messung der Muskelaktivität, indem die elektrische Aktivität der Muskeln erfasst wird. In unserem innovativen Ansatz integrieren wir diese bewährte Technik in die elektronischen Sticker. Die EMG-Messung in den Stickern ermöglicht eine detaillierte Überwachung der muskulären Aktivität, was essentiell für die Erkennung von Anspannungen und Bewegungsmustern ist. Durch Körperwärme laden sich die Sticker immer selbst auf. Diese Eigenschaft macht sie äußerst praktisch und nachhaltig, da sie ohne externe Energiequellen betrieben werden können.

Quellen
Elektromyographie (EMG). (o. D.). https://www.klinikum-lueneburg.de/neurologie-und-klinische-neurophysiologie/elektromyographie

Hexenschuss. (2023, 10. Februar). USZ. https://www.usz.ch/krankheit/hexenschuss/#:~:text=Symptome%3A%20Schmerzen%20und%20steifer%20R%C3%BCcken&text= Die%20weiteren%20Symptome%20bei%20Hexenschuss,R%C3%BCckenmuskeln%20sind%20verh%C3%A4rtet

Müller-Jung, J. (o. D.). Das güldene E-Tattoo: Japans Handreichung für den digitalen Himmel. FAZ.NET. https://www.faz.net/aktuell/wissen/medizin-ernaehrung/japanische-wissenschaftler-stellen-elektronische-tattoos-vor-15110740.html

Pfammatter, S. (o. D.). Zervikalgie: Lösungen zur Linderung von Nackenschmerzen. Medi-Lum. https://medi-lum.ch/de/medilum/post/zervikalgie-linderung-nackenschmerzen.html#:~:text=im%20Nackenbereich%20f%C3%BChren.-, Symptome%20einer%20Zervikalgie,Kopfschmerzen%20und%20Migr%C3%A4ne.

Rückenschmerzen: Arten, Ursachen und Behandlung | OMRON DE. (o. D.). https://www.omron-healthcare.de/gesundheit-und-lifestyle/ruckenschmerzen-arten-ursachen-und-Behandlung#:~:text=Es%20gibt%20drei%20Gruppen%20von,spricht%20man%20von%20einer%20Lumbago.

Wild, J. & Figl, M. (2020, 27. April). Zervikalsyndrom (HWS-Syndrom, halswirbelsäulensyndrom). MeinMed.at. https://www.meinmed.at/krankheit/zervikalsyndrom/1524#symptome-eines-zervikalsyndroms-42027

Nach der Recherche zu den Möglichkeiten der Sensormessungen rücken nun die Darstellungsarten in den Fokus. Die Gestaltung und Präsentation der gesammelten Daten ist entscheidend für die Nutzererfahrung und den effektiven Einsatz der Technologie. In diesem Kapitel werfen wir einen Blick auf verschiedene Darstellungsformen, angefangen bei Plugins auf dem Laptop bis hin zu faszinierenden Hologrammen, die sich mühelos auf Oberflächen projizieren lassen.

Hologramm

Der Digitale Twin tritt in Form eines Hologramms auf, um dem Benutzer personalisierte Übungen und Handlungsempfehlungen für die Prävention von Muskelverspannungen und Rückenschmerzen zu präsentieren.

Beamer

Der AI-Pin oder die Brosche projiziert durch einen Beamer interaktive Anleitungen und visuelle Darstellungen an die Hand oder eine nahegelegene Wand, um dem Nutzer personalisierte Bewegungsübungen und Empfehlungen zur Verbesserung der Muskelaktivität anzuzeigen.

Spiegel

Der interaktive Spiegel bietet eine häusliche Trainingslösung, während der Digitale Twin gleichzeitig personalisierte Anleitungen für effektive Übungen bereitstellt.. Der Vorteil des Spiegels ist es, dass sich der Benutzer während der Übung selbst sieht und überprüfen kann, ob er die Übung korrekt ausführt.

Plugin auf Laptop

Im Arbeitskontext öffnet sich auf dem Laptop ein Fenster, in dem das Plugin mit der Technologie zur Messung menschlicher Aktivitäten verknüpft ist, um über personalisierte Rückmeldung und Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Körperhaltung und Prävention von Muskelverspannungen zu informieren.

Smartwatch

Die Smartwatch dient als mobile Plattform zur Darstellung von Handlungsempfehlungen, wobei sie im Jahr 2035, vorausgesetzt ihre weitverbreitete Nutzung, eine optimale Ergänzung bietet, um Aktivitäten zu tracken und personalisierte Empfehlungen zur Verbesserung der Rückengesundheit bereitzustellen.

Vorerst entschieden wir uns für den interaktiven Spiegel, welcher dem Benutzer über den eigenen digitalen Zwilling Handlungsempfehlungen und Tipps gibt. Als Ergänzung dient eine App, die ebenfalls für mobile Anwendung benutzt werden kann. 2035 wird auch das Smartphone noch relevanz sein. Für App bzw. Spiegel haben wir Wireframes entworfen, die im folgenden Kapitel dargestellt werden.

Quellen
https://de.freepik.com/fotos-kostenlos/hologramm-der-weiblichen-silhouette-in-der-mannhand_11125356.htm#query=hologramm&position=26&from_view=search&track=sph&uuid=b19fc5d2-86fb-47cd-bfd5-de2d7273933b https://unsplash.com/de/fotos/led-projektor-auf-dem-tisch-eingeschaltet-MAYsdoYpGuk https://de.vaha.com/fitness-spiegel-vaha-x-plan/ https://www.pexels.com/photo/man-sitting-in-front-of-three-computers-4974915/ https://www.pexels.com/photo/black-smartwatch-5081914/

Für die Anwendung des interaktiven Spiegels haben wir folgende Wireframes entworfen:

Startscreen
Über den Startscreen erhält der Nutzer einen Überblick über den aktuellen Zustand des Körpers insbesondere des Rückens. Der Nutzer wird persönlich angesprochen. Angezeigt werden die Vitalparameter, sowie die Rückenbereiche, die aktuell verspannt sind. Dazu passend werden Übungen und Tipps für die Entspannung der Muskeln vorgeschlagen.

Abbildung 1: Startscreen, zeigt sich nach dem der Nutzer 3 Sek vor dem Spiegel steht.

Übungsscreen
Im Übungsmodus kann der Nutzer gezielte Übungen zusammen mit seinem digitalen Zwilling durchführen.

Abbildung 2: Übungscreen, wird beim Start einer Übung dargestelllt.

Übungen & Tipps
In diesem Modus sieht der Nutzer alle Übungen und Tipps im Überblick. Diese können jederzeit durchgeführt werden.

Abbildung 3: Auflistung von Übungen

Nach mehrfachen Überlegungen und Feedback haben wir uns schlussendlich von der Beschränkung auf eine oder zwei Darstellungsmedien befreit. Dieser Schritt wurde aus der Erkenntnis heraus unternommen, dass die Mobilität für den Benutzer von entscheidender Bedeutung ist, um alltägliche Hindernisse zu überwinden (wie beispielsweise das Fehlen von Spiegeln für Übungen außerhalb des eigenen Zuhauses). Durch diese Anpassung möchten wir sicherstellen, dass unsere Lösung flexibel und nahtlos in den Alltag integriert werden kann, um eine effektive und benutzerfreundliche Rückenprävention zu gewährleisten. Unsere Anwendung soll an jedem Ort, zu jeder Zeit und über das Gerät der Wahl zugänglich sein.