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Hightech-Zahnbürste aus Erlangen

Fraunhofer-Forscher entwickelten eine Technik zum besseren Putzen - 04.04.2016 15:00 Uhr

Zähneputzen auf höchstem technischen Niveau: Die Mitarbeiterin des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen, Simone Strecker, zeigt, wie eine intelligente Bürste funktioniert. © Harald Sippel


Simone Strecker putzt und putzt. Langsam verfärben sich die verschiedenen Segmente, es blubbert und wird immer heller. So weiß, wie gesunde Zähne aussehen sollen. Das alles spielt sich aber nicht im Mund der Mitarbeiterin des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) ab, sondern auf dem Display ihres Smartphones.

Denn genau dorthin werden die notwendigen Daten und Bilder übertragen — simultan und ohne Verzögerung. Wo sich die Flächen nicht verfärben, weiß Simone Strecker: An der Stelle muss ich noch gründlicher sein.

So genannte Gesundheits-Apps, die Pulsfrequenz oder die Zahl der Schritte erfassen, gibt es schon länger. Nun aber hat der US-Konzern Procter&Gamble (P&G) mit Wissenschaftlern des Fraunhofers IIS mit der Oral-B Genius, eine Zahnbürste (weiter)entwickelt, die nicht nur Putzzeit oder -intensität registriert, sondern daraus Ratschläge ableitet, wie und was der Benutzer anders und besser machen kann und soll.

Was (fast) wie ein Ding der Unmöglichkeit klingt, ist ein brandneuer, ausgeklügelter Mechanismus: Via Bluetooth verbindet sich die Zahnbürste mit der zugehörigen App auf dem Smartphone, das der Benutzer direkt am Spiegel befestigen kann. Sobald der Anwender mit dem Zähneputzen beginnt, kann die Auswertung beginnen.

Wie das funktioniert, können am Besten die IIS-Ingenieure Jens Garbas und Marcus Bocksch erklären. Der Leiter der Gruppe Intelligente Systeme (Tennenlohe) und der Projektleiter für die Gruppe Mehrsensorsysteme (Nürnberg) waren mit ihren Teams für die Entwicklung der Software zuständig.

Die so genannte ShoreTM-Technologie zur Gesichtsfindung und -analyse sorgt dafür, dass Kopfbewegung sowie Handhaltung in Echtzeit erkannt und analysiert werden können. „Auch unter schlechten Lichtverhältnissen, bei oft wechselnden Kopfpositionen oder schnellen Handbewegungen müsse ShoreTM belastbare Ergebnisse liefern“, betont Gruppenleiter Garbas. Die Fraunhofer-Entwickler verwenden unter anderem ihre Software, um bildbasiert die Lage des Kiefers zu bestimmen und die Resultate anhand einer Vielzahl von Testsequenzen zu bewerten.

Um die Robustheit und Genauigkeit noch weiter zu verbessern, holten die ShoreTM-Entwickler Kollegen aus der Gruppe Mehrsensorensysteme des Fraunhofer IIS mit ins Boot. Mit der so genannten Inertialsensorik lassen sich über Sensoren im Handgriff der Zahnbürste Lage und Bewegungen über eine intelligente Auswertesoftware analysieren und zusammen mit den Daten aus der Bildanalyse kombinieren.

Vorteil dieser Sensor-Fusion seien genauere Angaben, ob jeder Bereich ausreichend lang und vollständig geputzt wurde oder ob es Bereiche gibt, die ausgelassen wurden, erklärt Bocksch. „Das Ergebnis wird dem Nutzer direkt auf seinem Smartphone zur Kontrolle aufgezeigt“, sagt der Projektleiter und zeigt dabei auf Simone Strecker und ihr Handy. Die Daten selbst helfen dabei nicht nur sofort dem App-Nutzer selbst, sondern können — wenn gewünscht — auch dem behandelnden Zahnarzt weitergegeben werden. So kann auch dieser von der Technologie profitieren.

Wie aber ist sicher gestellt, dass diese Angaben nicht auch in andere Hände, etwa die von Krankenkassen, gelangen? „Es werden keine Daten herausgegeben“, betont Garbas, „der Konzern unterliegt strengen Sicherheitsvorschriften.“

Die Fraunhofer-Forscher haben bei dem Projekt das Equipment bereitgestellt — die Produktion und Vermarktung hingegen übernimmt der riesige US-Konsumgüter-Konzern P&G. Im Juli gibt es die Zahnbürste voraussichtlich im Handel, etwa 100 Euro wird das Gerät wohl kosten.

„Die Zusammenarbeit mit Proctter&Gamble ist schon ungewöhnlich“, sagt IIS-Ingenieur Garbas. Das Weltunternehmen setze zunehmend bei der Entwicklung neuer Produkte auf externe Wissenschaftler; bis zu 50 Prozent der Forschungsarbeiten werde nach außen vergeben, sagt er. Die rund dreijährige Kooperation zwischen P&G und den Fraunhofer-Abteilungen sei eine nette Erfahrung gewesen, berichtet Garbas. „Es war nicht ein klassisches Auftraggeber/-nehmer-Verhältnis, sondern eine Zusammenarbeit auf Augenhöhe.“ Auf das Resultat sind die Fraunhofer stolz: „Schließlich“, sagt Garbas, „hängt sehr viel wissenschaftliches Herzblut drin.“

Und auch ein bisschen Spiel- und Experimentierfreude:

Denn die intelligente Zahnbürste arbeitet, wie etliche andere Gesundheits-Apps, wie eine Art Motivationstrainer: „Man kann zum Beispiel Punkte sammeln“, erläutert der Ingenieur Garbas, „das gefällt vor allem Kindern“.

Oder man erhält sofort eine Reaktion. So wie Simone Strecker. Nach drei Minuten bekommt die junge Frau die Nachricht „Du hast 100 Prozent geschafft“ — verbunden mit einem kleinen Smiley. 

SHARON CHAFFIN

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