Paper-Watch: Günstiger Fitness-Tracker aus dem 3D-Drucker

Die Paper-Watch ist ein kostengünstigen Gesundheits- und Fitness-Tracker mit Sensoren die sonst nur in höherpreisigen Smartwatches zum Einsatz kommen. Durch austauschbare Einwegsensoren, soll das Gerät die Technik-Welt einmal auf den Kopf stellen …

Mit Hilfe von 3D-Druckern ist es Wissenschaftlern der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Saudi-Arabien gelungen, einen kostengünstigen Fitness-Tracker zu entwickeln.

Paper-Watch Prototyp

Der Prototyp der so genannten Paper-Watch oder „Papier-Uhr“ besticht durch die Zusammensetzung seiner Bauteile. Auf der einen Seite sind es weiche, flexible Sensoren aus herkömmlichen Haushaltsmaterialien wie Aluminiumfolie und Schwämmen, auf der anderen harte, auf Silizium basierende Chip-Komponenten die zum Einsatz kommen. Durch die hybride Kombination erhoffen sich die Entwickler in Zukunft teils recyclebare Fitness-Tracker, die sich jedermann leisten kann.

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Flexible Verwendung von Sensoren

Entgegen dem Namen kann das Wearable bisher keine Uhrzeit anzeigen. Tatsächlich war der Fitness-Aspekt den Entwicklern wichtiger. Neben der Körpertemperatur können ebenfalls das Schweiß-Level und die Herzfrequenz gemessen werden. Die Sensoren sind so ausgelegt, dass sie ausgetauscht werden können. Wann immer die Sensoren abgenutzt sind, die stabilen Chip- und Batterie-Komponenten hingegen aber noch funktionieren, sollen die Nutzer selber die Sensoren austauschen können.

Der Entwickler Muhammed Mustafa Hussain hat die Vision für eine Schnittstelle im Gerät, welche es dem Nutzer ermöglicht die Einweg-Sensoren leicht selbst zu wechseln. Die dafür benötigten Komponenten soll er in jedem Supermarkt oder in jeder Apotheke kaufen können. Er verspricht sich damit mehr Flexibilität für Erfinder und Verbraucher.

Verschiedene Schichten von Sensoren

Die Paper-Watch basiert auf einer vorherigen Entwicklung des Teams um Hussain namens Paper-Skin. Die Forschung zur „Papier-Haut“ führte zu einer dreidimensional gestapelten Struktur von Umweltsensoren, welche ebenfalls aus simplen Haushaltsmaterialien bestand.

Bei der Paper-Watch ist es nun gelungen, diese Sensoren auf eine einzige Schicht zu bringen. Sensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit wurden durch das malen mit einem Silbertintenschreiber auf einen Post-It Notizzettel kreiert. Die Drucksensoren dagegen wurden mit Aluminiumfolie, beidseitigem Klebeband und Polypropylen-Mikrofaser-Reinraumtüchern hergestellt.

Nach den recyclingfähigen Sensoren als unterste Schicht, folgt in der nächsten Schicht Auswertungselektronik für die Sensorik darunter. Die mittlere Schicht wird durch verdünnte Mikrochips aus Silizium gebildet. Die vierte Schicht beinhaltet die Schaltungen für die Batterien und die oberste Schicht enthält einen RFID-Tag. Letzterer wurde ebenfalls durch silberne Farbe auf Post-Its und einem flexiblen Funkchip hergestellt. Dieses Schicht-Sandwich wird schlussendlich durch das 3D-gedruckte Gehäuse umgeben.

Bisherige Testergebnisse

Bisher wurde die Uhr zwar erst wenig getestet, zeigt sich bei den Messungen laut Hersteller jedoch ähnlich akkurat wie die Smartwatches von Samsung und Apple. Die Forscher wollen trotzdem die Ergebnisse der Sensoren weiter verbessern. Auch wenn die Ergebnisse bisher nur +/- 5% von der Genauigkeit von höherpreisigen Smartwatches abweichen, wissen die Entwickler um den erschreckenden Effekt, den ein um 5 % abweichender Blutdruckwert für den Nutzer haben kann.

Zukünftig Kopplung mit dem Smartphone

Derzeit wird die Uhr außerdem mit Software getestet, die von der chinesischen Akademie für Wissenschaft entwickelt wurde, um später einmal die Verlinkung zu den Smartphones der zukünftigen Nutzer zu ermöglichen. Hussein und seine Kollegen wollen am liebsten noch 2017 ein Spin-Off Unternehmen gründen, welches Geräte für die Gesundheitsüberwachung von älteren Menschen entwickelt. Im Laufe des Prozesses könnte eventuell sogar eine Uhrzeitanzeige integriert werden, um aus der Paper-Watch eine wahrhaftige Uhr werden zu lassen.

Gesundheitstracker für jedermann

Die große Vision von Hussein ist es, einen kostengünstigen tragbaren Tracker zu erschaffen, der permanent die Signale zur Fitness einer Person überwacht um dadurch mögliche Muster festzustellen, die über Gesundheit oder Krankheit Auskunft geben.

Bisher kostet die Uhr in der Produktion 25 US-Dollar. Ziel des KAUST-Teams ist es die Kosten in den nächsten Jahren noch weiter zu senken. Hussein sagt selber dazu: „Ich würde sehr gerne die Technologie-Welt aufwühlen in dem Technologien verfügbar für jeden werden, gerade für Diejenigen die es sich sonst nicht leisten können.“ „Mein Ziel ist es daher den Preis in den nächsten 5 Jahren um weitere 5 US-Dollar in jedem Jahr zu reduzieren, bis buchstäblich jeder eine hat.„.

Bei der Sensor- und Funktionsvielfalt beginnen Preise bei Smartwatches erst ab 50 US-Dollar. Die KAUST-Forscher haben sich damit ein ambitioniertes ziel gesteckt. Wann und wie die Paper-Watch in Produktion geht, ist noch unklar.

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