TEDH e FORMLABS | Monitoraggio della riabilitazione domiciliare

L'immagine presenta un kit tecnologico per il monitoraggio di dati biometrici. Sulla sinistra si trova un piccolo sensore bianco di forma ovale, probabilmente un dispositivo indossabile (wearable). Al centro, uno smartphone è inserito in una base stampata in 3D di colore grigio e blu, dotata di diversi alloggiamenti per i sensori. Lo schermo del telefono mostra l'applicazione "BLE data viewer", che visualizza grafici in tempo reale relativi a segnali ECG e IMU, oltre a comandi per la connessione Bluetooth e il salvataggio dei file. Il sistema sembra essere un prototipo per la gestione di una "tuta" intelligente o un dispositivo medico di monitoraggio.

Dura da più di due anni la collaborazione tra il Dipartimento di Design e l’azienda Formlabs.

Paolo Perego, ricercatore del gruppo TEDH – Technology and Design for Healthcare, un centro di competenze del Dipartimento, collabora con Formlabs in qualità di ambassador e speaker nei diversi talks formativi che l’azienda organizza, e dialoga con i ricercatori di Formlabs per realizzare, con le apparecchiature e i materiali più adeguati, i prototipi dei dispositivi di monitoraggio ideati nelle attività di ricerca.

L’attività del TEDH, ed in particolare del laboratorio Sensibilab, si focalizzano nello sviluppo e nell'applicazione della ricerca di design per progettare prodotti, interni e servizi nel settore della sanità e del benessere. I ricercatori del TEDH utilizzano un approccio human-centred che coinvolge direttamente le persone in attività di co-design al fine di individuare i problemi e cercare nuove soluzioni e scenari futuri.

In questo contesto, partendo quindi dall’ascolto e dall’analisi delle esigenze dei pazienti e di chi li assiste (parenti ma anche fisioterapisti e medici), è stato sviluppato il progetto TUTA: un sistema wearable multi-sensore basato su tessuto smart, facilmente indossabile e capace di monitorare la riabilitazione sia dal punto di vista motorio che cardiorespiratorio. Il sistema, composto da un numero massimo di 14 sensori, è in grado di trasmettere i dati a uno smartphone per poi essere analizzati e valutati da uno specialista.

L'immagine illustra un sistema indossabile modulare e multiparametrico progettato per il monitoraggio dell'atto riabilitativo. A sinistra, un diagramma anatomico mostra i punti di posizionamento dei sensori sul corpo umano; al centro, una silhouette nera indossa una tuta tecnica completa con i moduli integrati in vari punti strategici (braccia, petto, gambe). Sulla destra sono mostrati i componenti hardware: singoli sensori ovali con profili di diversi colori e una custodia di ricarica circolare con alloggiamenti multipli. Il marchio "MW" e lo stile pulito suggeriscono un prodotto professionale destinato alla fisioterapia o alla medicina sportiva.

Il progetto TUTA, essendo pensato per pazienti con limitazioni fisiche, richiedeva facilità di utilizzo e di indossasbilità e un certo grado di resistenza soprattutto per quanto riguarda la connessione tra elettronica e tessuto.

Una delle prime sfide che il team di TEDH ha dovuto affrontare nella realizzazione del progetto è stata la connessione fra i device e il tessuto, composto da filati ultratecnici; per realizzare le scocche per contenere l’elettronica e gli alloggi collegati al tessuto su cui posizionare i sensori, ci si è rivolti quindi alla stampa 3D capace di garantire le caratteristiche tecniche ricercate.

L'immagine presenta un prototipo di un guscio per sensore, stampato in 3D con una resina nera opaca. Il pezzo è ancora attaccato alla sua struttura di supporto reticolare, tipica della stampa 3D a resina (SLA/DLP), che serve a sostenere le parti a sbalzo durante il processo di creazione. Sulla superficie curva del dispositivo è inciso il logo "MW", lo stesso visto nei concept precedenti, confermando che si tratta di una fase di prototipazione fisica dei sensori indossabili. Sullo sfondo, fuori fuoco, si intravedono altri componenti simili già rimossi dai supporti.

Le stampanti stereolitografiche di Formlabs e le molte resine disponibili, unite ai continui input degli utenti, e dei ricercatori del Dipartimento e dell’azienda, hanno permesso di sperimentare diverse forme e materiali, fino a individuare la soluzione perfetta per la scocca, per gli alloggi e per i pulsanti al fine di realizzare un dispositivo in grado di unire facilità di utilizzo, resistenza e semplicità di connessione.

La realizzazione e il testing dei primi prototipi di TUTA hanno portato alla raccolta di dati incoraggianti, quasi agli stessi livelli dei sistemi inerziali usati in ricerca o dei sistemi optoelettronici usati per la motion capture nell’animazione, il tutto però a una frazione estremamente ridotta del costo.

L'immagine mostra un prototipo reale del sistema indossabile precedentemente descritto nei concept. Un manichino nero indossa una maglia tecnica a maniche lunghe, anch'essa nera, dotata di una cerniera asimmetrica sulla spalla destra. Al centro del petto è integrato uno dei sensori ovali bianchi, che presenta una piccola luce LED verde accesa, a indicare che il dispositivo è attivo. Lungo le maniche sono visibili altri moduli circolari bianchi posizionati strategicamente per il monitoraggio dei movimenti. Il fondo bianco neutro mette in risalto la natura tecnologica e il design funzionale del capo d'abbigliamento intelligente.
L'immagine presenta un kit tecnologico per il monitoraggio di dati biometrici. Sulla sinistra si trova un piccolo sensore bianco di forma ovale, probabilmente un dispositivo indossabile (wearable). Al centro, uno smartphone è inserito in una base stampata in 3D di colore grigio e blu, dotata di diversi alloggiamenti per i sensori. Lo schermo del telefono mostra l'applicazione "BLE data viewer", che visualizza grafici in tempo reale relativi a segnali ECG e IMU, oltre a comandi per la connessione Bluetooth e il salvataggio dei file. Il sistema sembra essere un prototipo per la gestione di una "tuta" intelligente o un dispositivo medico di monitoraggio.

Il gruppo TEDH prosegue la con le sue attività di ricerca e, in futuro sarà possibile per il paziente vedere sul telefono l’esercizio suggerito e ricevuto via internet dal medico, svolgerlo e infine ricevere feedback sulla corretta esecuzione e sull’andamento della riabilitazione.

Aumentano progressivamente le applicazioni della stampa 3D nell’ambito della medicina e della riabilitazione: dalle ortesi per i bambini affetti da paralisi cerebrale, agli strumenti chirurgici su misura per il paziente, alle soluzioni nate in seguito all’emergenza COVID-19 (tamponi stampati in 3d) . Formlabs sviluppa una gamma di materiali ad alte prestazioni e prosegue nel suo lavoro di sviluppo in modo da poter continuare a supportare la ricerca medica e tecnologica.

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