Im Dienst der Wissenschaft

Forscher der Universität Kassel entwickeln intelligente Zahnbürste

Forschungslücken rund um die Mundhygiene: Eric Schneider aus Kassel tut es nach bestem Wissen und Gewissen – aber zum Zähneputzen gibt es in der Wissenschaft noch viele offene Fragen.
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Forschungslücken rund um die Mundhygiene: Eric Schneider aus Kassel tut es nach bestem Wissen und Gewissen – aber zum Zähneputzen gibt es in der Wissenschaft noch viele offene Fragen.

Zähneputzen gehört zum Alltag, der Vorgang ist wissenschaftlich aber weitgehend unverstanden. Forscher der Uni Kassel entwickeln nun eine Art intelligente Zahnbürste.

Kassel - Wir tun es im besten Fall mehrfach täglich. Jedes Kind bekommt eingebläut, wie wichtig es ist. Und doch weiß man noch nicht genau, wie es eigentlich richtig geht. Die Rede ist vom Zähneputzen. Zwar putzen 90 Prozent der Bevölkerung täglich die Zähne. Dennoch leiden mehr als 70 Prozent unter Entzündungen des Zahnfleischs oder des Zahnbetts.

Das heißt: Es gibt noch viel Verbesserungspotenzial – und auch in der Wissenschaft viele offene Fragen zum Zähneputzen.

Intelligente Zahnbürste: Universität Kassel kooperiert mit Forschern aus Mittelhessen

Forscher der Uni Kassel entwickeln nun in einem fächerübergreifenden Team mit Kollegen aus Mittelhessen ein neuartiges Forschungsgerät: eine Art intelligente Bürste, die tiefere Einblicke in den Putzvorgang liefern soll. Dabei steuert ein Team um den Kasseler Professor Bernhard Sick die Expertise zu Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen bei.

Um den Zahnputzvorgang wissenschaftlich zu untersuchen, setzt man bislang auf Videos, die von geschultem Personal analysiert werden. Dieses zu trainieren und dann die Beobachtungen durchzuführen, sei sehr zeitaufwendig, sagt Prof. Dr. Renate Deinzer vom Institut für Medizinische Psychologie der Uni Gießen. Die Analyse eines dreiminütigen Zahnputzvorgangs erfordere mehrere Stunden. Gleichzeitig können wichtige Details bei einer rein visuellen Beobachtung nicht erfasst werden.

Entwicklung der Universität Kassel: Zahnbürste soll Putzvorgang digital erfassen und auswerten

Deshalb soll in dem gemeinsamen Forschungsvorhaben eine spezielle Zahnbürste entwickelt werden, die die Details des Putzvorgangs digital erfasst und auswertbar macht. Dr. Keywan Sohrabi, Professor für Medizinische Informatik an der Technischen Hochschule Mittelhessen, entwirft dieses Gerät. In eine manuelle Zahnbürste sollen dafür Sensoren eingebaut werden, um Bewegungsrichtung, Kraft und andere physikalische Größen zu messen.

Das in der Bürste verbaute Sensorsystem ähnele dabei teilweise dem eines Smartphones, mit dem ja auch Bewegungen erfasst werden, erläutert der Kasseler Informatiker Sick, Leiter des Fachgebiets Intelligente eingebettete Systeme.

Forschung der Universität Kassel: Studierende sollen die Zahnbürste ausprobieren

Er und sein Team werden die elektronisch erfassten Daten der Bürste mit den Beobachtungen der klassischen Videoanalyse abgleichen. Mit Verfahren des maschinellen Lernens wollen sie daraus ein Modell entwickeln, mit dem der Zahnputzvorgang mit der Spezialbürste möglichst genau abgebildet werden kann. „Wir wollen erkennen, wo die Bürste gerade ist, am besten auf die Zahnfläche genau, und wie sie bewegt wird“, sagt Sick.

Ob kreisend, im Auf und Ab oder mit chaotischen Bewegungen. Auch welcher Druck beim Putzen ausgeübt wird, soll erfasst werden. Weil für das Antrainieren der klugen Technologie große Datenmengen nötig sind, wird der Professor auch seine Studierenden und Mitarbeiter zur Bürste bitten – im Dienst der Wissenschaft.

Universität Kassel entwickelt intelligente Zahnbürste mit - Bald massentauglich?

Die intelligente Zahnbürste, die die Kasseler mit entwickeln, ist als Forschungsgerät für die Zahnmedizin angelegt. Von den darüber künftig gewonnenen Erkenntnissen werden aber alle zähneputzenden Menschen profitieren, sagt Sick. Mit dem Gerät könne man auch detailliert untersuchen, wie Kinder das Zähneputzen am besten lernen und wie man es im Erwachsenenalter noch optimieren kann.

Grundsätzlich sei auch eine Weiterentwicklung zu einer Zahnbürste denkbar, die dem Nutzer direkte Rückmeldungen zum Erfolg des Putzvorgangs gibt, so der Professor: „Aber bis dahin ist noch viel zu tun.“ (Katja Rudolph)

Zuletzt gingen Forschende der Universität Kassel der Frage nach, wie Mensch und Maschine sich besser ergänzen können. Außerdem entwickelte eine Studentin der Universität Kassel im vergangenen Jahr eine Zahnbürste aus Keramik.

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