Zahnpflege, die vor Karies und anderen Zahnerkrankungen wirksam schützen soll, muss nicht nur regelmäßig erfolgen. Die optimale Gesundheitsvorsorge wird erst mit der richtigen Putztechnik erzielt. Ein neu entwickeltes, elektrisches Bürstensystem nutzt das Smartphone als Zahnpflege-Coach, der den Putzvorgang genau analysiert und Tipps gibt, wie es noch besser geht.

Die meisten machen es mindestens zweimal, empfohlen wird sogar dreimal täglich und jeweils nicht weniger als zwei Minuten lang: Zähneputzen ist eine der Badezimmer-Routinen die insbesondere morgens und abends ohne großes Nachdenken fast automatisch ablaufen. Wie richtig geputzt wird, erfährt jedes Kind von klein auf und in der Regel mehr als einmal von den Eltern, beim Zahnarzt und im Schulunterricht: Es kommt natürlich darauf an, regelmäßig zu reinigen. Alle Zähne sollten dabei gleichmäßig lang geputzt werden und die Bürste ausreichend fest, aber auch nicht zu fest angedrückt werden. Doch wie meistens, wenn etwas zur selbstverständlichen Routine wird, schleichen sich mit der Zeit Nachlässigkeiten ein. Auch beim Zähneputzen wird so oft unbemerkt bei der »technischen Ausführung« geschlampt und so etwa nicht alle Gebiss-Quadranten ausreichend lange gereinigt.

Zahnbürsten mit »Gefühl«

Ein paar Jahre schon unterstützen elektrische Zahnbürsten mittels Elektronik ihren Benutzer dabei, dass die Putzqualität trotz Badroutine nicht auf der Strecke bleibt. Ein eingebauter Timer etwa zeigt an, wann es Zeit ist in den nächsten Gebiss-Quadranten zu wechseln und wann die Mindest-Putzdauer erreicht ist. Zusätzliche Sensorik lässt die Geräte sogar den Anpressdruck der Bürste »erfühlen«. Eine der entscheidenden Kriterien für den Putzerfolg aber bleibt trotz smarter Technik bisher unbeantwortet: Die Frage, welche Zähne wie lange bearbeitet wurden.

Smartphone wird zum Zahnpflege-Coach

Mit der Oral-B Genius hat Procter & Gamble nun das weltweit erste Zahnpflege-System vorgestellt, das auch »sehen« kann, wo der Anwender wie gut putzt. Die Technologie dafür entwickelten die Zahnpflegeprofis gemeinsam mit den Forschern des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. Die Aufgabe des »Sehens« übernimmt die Smartphonekamera des Benutzers. Auf dem Mobiltelefon wird eine App installiert und eine Bluetooth-Anbindung zur Zahnbürste hergestellt. Während des Zähneputzens positioniert der Nutzer sein Smartphone mit einer Saugnapfhalterung vor ihm am Badezimmerspiegel. Als »Sehnerv« ist in die App die Fraunhofer SHORETM-Technologie integriert. Die Software beherrscht Bildanalysen in Echtzeit und ist eigentlich auf die Erkennung und Auswertung von Gesichtern spezialisiert. »Bisher setzen wir unsere Analysetechnik beispielsweise dafür ein, im Verkaufsbereich automatisiert Statistiken über Alter und Geschlecht der Kunden zu erstellen«, erklärt Dr. Jens-Uwe Garbas vom Fraunhofer IIS. Zudem sei es möglich, den Gesichtsausdruck und damit die Stimmung von Personen zu ermitteln. Damit ließe sich etwa die Wirkung einer Verkaufspräsentation auf die Passanten messen und bewerten.

Weil Smartphonekamera und Sensorik in der Zahnbürste verlässliche Daten zur Putzqualität liefern, kann die App gezielte Tipps zur Verbesserung der täglichen Zahnpflege geben.
Weil Smartphonekamera und Sensorik in der Zahnbürste verlässliche Daten zur Putzqualität liefern, kann die App gezielte Tipps zur Verbesserung der täglichen Zahnpflege geben. Bild: Procter & Gamble

Das Einsatzszenario beim Zähneputzen vor dem Badezimmerspiegel war für die Software neu. In einem ersten Schritt der Weiterentwicklung mussten die Forscher ihrer Analysesoftware beibringen, die Mundpartie der Person zuverlässig verorten und verfolgen zu können. »Besondere Herausforderungen dabei waren erstens, dass die Hand, der Arm und die Zahnbürste des Nutzers fast durchgängig Teile des Gesichtes verdecken, zweitens dass nicht nur Hand und Bürste, sondern auch der Kopf des Nutzers sehr dynamisch seine Lage ändert und drittens, dass die Lichtverhältnisse in Badezimmern sehr unterschiedlich und häufig für Aufnahmen einer Handykamera nicht optimal sind«, so Garbas.

Fusion der elektronischen Sinne bringt Genauigkeit

Die Bildauswertung allein konnte die erforderliche Verlässlichkeit in der Bestimmung der exakten Position des Zahnbürstenkopfes im Gebiss des Nutzers nicht liefern. Die Problemlösung gelang den Entwicklern der Bildanalysesoftware erst in der Zusammenarbeit mit ihren Kollegen aus dem Bereich der Mehrsensorsysteme am Fraunhofer IIS unter Leitung von Jochen Seitz. Im Griff der Zahnbürste wurden zusätzliche Inertialsensoren installiert, die Lageänderungen und Beschleunigungen der Zahnbürste detailliert erfassen. Das Forscherteam entwickelte nun noch eine intelligente Auswertungssoftware. Sie fusioniert die Daten der Bewegungssensoren und die Ergebnisse der Bildauswertung so miteinander, dass verlässlich und sehr exakt bestimmt werden kann, an welcher Stelle des Gebisses die Zahnbürste im Einsatz ist. In Echtzeit zeigt die Zahnpflege-App auf dem Smartphone-Display so während des Putzens an, welche Gebiss-Quadranten bereits ausreichend gut gesäubert wurden, beziehungsweise, welche Zähne noch Putzzeit benötigen. (stw)

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  • Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
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