Dieses Projekt entstand aus dem Wunsch, die Rehabilitationserfahrung von Schlaganfallpatient*innen durch ein smarteres, komfortableres Design zu verbessern.
Das entwickelte Elektroden-Headset unterstützt die Überwachung von Trainings- und Therapieprozessen und verbindet medizinische Präzision mit ergonomischem Design. Der Designprozess konzentrierte sich auf drei Schlüsselfaktoren:
Das entwickelte Elektroden-Headset unterstützt die Überwachung von Trainings- und Therapieprozessen und verbindet medizinische Präzision mit ergonomischem Design. Der Designprozess konzentrierte sich auf drei Schlüsselfaktoren:
• Ergonomie – optimale Passform und Druckverteilung für verschiedene Kopfgrößen.
• Benutzerfreundlichkeit – einfache Handhabung für medizinisches Personal und Patient*innen.
• Komfort – angenehmes Tragegefühl auch bei längeren Therapiesitzungen.
Jede Elektrode wurde so gestaltet, dass sie präzisen Kontakt zur Kopfhaut herstellt, ohne den Tragekomfort zu beeinträchtigen. Das Ergebnis ist ein Headset, das Funktionalität, Komfort und Ästhetik in einem durchdachten Design vereint.
↑ Ein Schlaganfall ist ist weltweit die häufigste neurologische Erkrankung.In Deutschland erleiden etwa 270.000 Menschen pro Jahr einen Schlaganfall, der gehört zu den häufigsten schweren Erkrankungen in Deutschland und ist auch die häufigste Ursache für mittlere und schwere Behinderung, weil manche der Betroffenen nach einem Schlaganfall an einer Hemiplegie leiden können.
↓ Technischer Hintergrund:
Die in diesem Projekt verwendete Technologie findet bereits Anwendung in der neurorehabilitativen Therapie.
Patient*innen erleben über eine VR-Brille spezifische virtuelle Szenarien. Gleichzeitig erfasst ein Headset mit Elektroden die elektrischen Signale des Gehirns. Diese Signale werden verarbeitet und in Bewegungsbefehle umgewandelt. Ein Exoskelett empfängt anschließend diese Befehle und führt die entsprechenden Bewegungen am Körper der Patient*innen aus. Durch dieses wiederholte Training soll die Verbindung zwischen Gehirn und Körper neu aufgebaut und die motorische Kontrolle Schritt für Schritt wiederhergestellt werden.
Patient*innen erleben über eine VR-Brille spezifische virtuelle Szenarien. Gleichzeitig erfasst ein Headset mit Elektroden die elektrischen Signale des Gehirns. Diese Signale werden verarbeitet und in Bewegungsbefehle umgewandelt. Ein Exoskelett empfängt anschließend diese Befehle und führt die entsprechenden Bewegungen am Körper der Patient*innen aus. Durch dieses wiederholte Training soll die Verbindung zwischen Gehirn und Körper neu aufgebaut und die motorische Kontrolle Schritt für Schritt wiederhergestellt werden.
↑ Das 10–20-System
Das sogenannte 10–20-System dient als internationales Standardverfahren zur Platzierung von Elektroden bei der EEG-Messung (Elektroenzephalogramm).
Dabei werden 21 oder mehr Elektroden auf der Kopfhaut positioniert, mit einem Abstand von 10 oder 20 Prozent zwischen definierten anatomischen Punkten – beispielsweise dem Inion, Nasion oder Vertex. Dieses System gewährleistet eine präzise und reproduzierbare Erfassung der elektrischen Aktivität des Gehirns und bildet die Grundlage für viele medizinische und neurotechnologische Anwendungen.
Dabei werden 21 oder mehr Elektroden auf der Kopfhaut positioniert, mit einem Abstand von 10 oder 20 Prozent zwischen definierten anatomischen Punkten – beispielsweise dem Inion, Nasion oder Vertex. Dieses System gewährleistet eine präzise und reproduzierbare Erfassung der elektrischen Aktivität des Gehirns und bildet die Grundlage für viele medizinische und neurotechnologische Anwendungen.
↑ Elektrodenplatzierung
Die Elektroden müssen an genau definierten Positionen auf dem Kopf fixiert werden, um einen stabilen Kontakt mit der Kopfhautoberfläche herzustellen und die elektrischen Signale des Gehirns präzise zu erfassen. Je nach therapeutischem oder diagnostischem Ziel können Anzahl und Position der Elektroden variieren.
↑ In diesem Projekt wurden insgesamt zwölf Elektroden verwendet – einschließlich der im oberen Diagramm dargestellten Positionen sowie zwei zusätzlicher Elektroden im Bereich des Hinterhaupts. Ziel war es, diese Elektroden untereinander zu verbinden, um die Handhabung zu vereinfachen und die Benutzerfreundlichkeit des gesamten Systems zu verbessern.
↑↓Designentwicklung
Durch Handskizzen und 3D-Modelling wurde die formale Gestaltung des Headsets schrittweise weiterentwickelt und verfeinert. Dieser Prozess half dabei, Proportionen, Ergonomie und ästhetische Balance gezielt zu erforschen und das endgültige Design zu definieren.
↑↓ Finales Designkonzept
Schließlich entschied ich mich für eine klare, harte Gesamtsilhouette, aus deren Innenstruktur die Elektroden durch präzise Öffnungen hervortreten.
Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein aufblasbares Luftkissen, das sich an die Kopfform anpasst und für zusätzlichen Komfort sorgt.
Zudem werden die Kabel ordentlich innerhalb der Gehäusestruktur geführt, um ein sauberes und benutzerfreundliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.
Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein aufblasbares Luftkissen, das sich an die Kopfform anpasst und für zusätzlichen Komfort sorgt.
Zudem werden die Kabel ordentlich innerhalb der Gehäusestruktur geführt, um ein sauberes und benutzerfreundliches Erscheinungsbild zu gewährleisten.
↑↓ Funktionsprinzip des Luftkissens
Das aufblasbare Luftkissen ermöglicht es, alle Elektroden gleichzeitig, sanft und präzise an die Kopfhaut anzulegen.
Dadurch entfällt die Notwendigkeit, jede Elektrode einzeln zu justieren, und punktueller Druck oder Unbehagen werden effektiv vermieden.
Diese Lösung verbessert nicht nur den Tragekomfort, sondern auch die Effizienz der Vorbereitung und Messung im medizinischen Umfeld.
Diese Lösung verbessert nicht nur den Tragekomfort, sondern auch die Effizienz der Vorbereitung und Messung im medizinischen Umfeld.
↓Modellbau
↑ Für die physische Umsetzung wurden einige Modelle aus Hartschaum angefertigt. Das Material ermöglichte es, die Form, Proportionen und Ergonomie des Designs in realer Größe zu überprüfen und das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten zu testen.
↑ 3D-Modellierung und Verfeinerung
Nach den Tests mit dem physischen Modell wurde das Design in SolidWorks digital umgesetzt.
Durch die 3D-Modellierung konnten Details weiter verfeinert, technische Verbindungen optimiert und die Konstruktion für die spätere Umsetzung vorbereitet werden.
↑ Funktionsprototyp
Für die Überprüfung des Konzepts wurde ein funktionaler Prototyp hergestellt.
Das Gehäuse wurde mittels 3D-Druck gefertigt, während das Luftkissen aus einem Fahrradschlauch aufgebaut wurde. In diese Struktur wurden die Elektroden integriert, um zu testen, ob das aufblasbare Konzept in der Praxis funktioniert und einen gleichmäßigen Druck auf die Kopfhaut erzeugt.
Das Gehäuse wurde mittels 3D-Druck gefertigt, während das Luftkissen aus einem Fahrradschlauch aufgebaut wurde. In diese Struktur wurden die Elektroden integriert, um zu testen, ob das aufblasbare Konzept in der Praxis funktioniert und einen gleichmäßigen Druck auf die Kopfhaut erzeugt.
↑ Finaler Prototyp und Zusammenbau
In der abschließenden Phase wurde das Modell neu in 3D modelliert, geschliffen und lackiert, um eine präzise und realitätsnahe Ausführung zu erreichen.
Für das interne Luftkissensystem wurden Kunststoffschläuche und Kondome kombiniert, die innerhalb des Gehäuses platziert wurden.
↑↓ Anschließend wurden Federn und Elektroden integriert und das System mit einer VR-Brille verbunden, um den vollständigen Aufbau zu realisieren und die Funktionalität zu testen.
← Physische Demonstration
Ein Demovideo des physischen Prototyps zeigt die tatsächliche Funktionsweise des Headsets.
Dabei wird der Aufblasmechanismus in Aktion präsentiert – die Elektroden passen sich gleichzeitig und sanft an die Kopfhaut an.
Das Video verdeutlicht, wie Design, Mechanik und Benutzererfahrung in einem funktionalen Gesamtsystem zusammenwirken.
Dabei wird der Aufblasmechanismus in Aktion präsentiert – die Elektroden passen sich gleichzeitig und sanft an die Kopfhaut an.
Das Video verdeutlicht, wie Design, Mechanik und Benutzererfahrung in einem funktionalen Gesamtsystem zusammenwirken.
↓ 3D-Renderings
↓ Package- und Bemaßungszeichnung
