CiS ist im Bereich der Industrieforschung und Entwicklung von siliziumbasierten Sensoren tätig.
Sie entwickeln kundenspezifische Lösungen für Sensorsysteme und fertigen sie in Kleinserie an. In Kooperation mit dem CiS ging es um die Entwicklung des Produktdesigns für einen In-Ear Puls Oximeter zur Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung auf Basis eines bestehenden Prototyps.
Entwicklung des Designs auf Basis eines bereits bestehenden Prototyps. Mögliche Zielgruppe: Hobbysportler.
Da es bereits einen Prototypen mit verbauten Sensoren gibt, bezieht sich die Analyse auf konkrete Rahmenbedingungen.
Eine Kombination aus einem In-Ear Wearable und einer Fitness App, die auf den Nutzer zugeschnittene Trainingsprogramme anfertigt.
Der dargestellte Inhalt wurde verkürzt und dient als Überblick.
RESEARCH
Der Prototyp des In-Ear Puls Oximeters besitzt einen PPG Sensor und kann die Herzrate, Herzratenvariabiliät und die arterielle Sauerstoffsättigung messen. Der Silizium Chip des Sensors besitzt drei Funktionen: Er dient als Träger für verbaute LED's, seine 3D strukturierte Kavität dient zur Lichtformung und die integrierte Fotodiode ist der Detektor.
Infrarotes, rotes und grünes Licht haben spezielle Wellenlängen und werden besonders gut vom Hämoglobin (roter Blutfarbstoff) in den oberflächlichen Venenplexus (Venengeflechte) absorbiert. Lichtstrahlen der Wllenlänge 525nm, 660nm, 905nm werden aus den LED's gesendet, reflektiert und per Fotodiode registriert.
Die Marktanalyse weist eine Vielfalt an Produkten Wearables auf. Allerdings kann keines die arterielle Sauerstoffsättigung messen. Dieses Alleinstellungsmerkmal sollte sich dementsprechend auf das Design und die Funktion des In Ear Wearables für CiS widerspiegeln.
Usability Tests mit vergleichbaren Produkten haben gezeigt, dass beim Training die Wearables aus dem Ohr rutschen. Somit werden die Messdaten verfälscht oder erst gar nicht aufgezeichnet. Ein weiteres Problem war, dass die Wearables zu sehr aufgefallen sind und teilweise wie Hörgeräte aussahen.
Um ein Gefühl für die Fertigungstechnik und einzelne Spritzgussteile zu bekommen, wurden die Wearables aus dem Usability Test zerlegt und nach ihren Vor- und Nachteilen ausgewertet.
Da das CiS Wearable dezent im Ohr sitzen soll, die Akku-Ladekapazität der meisten In-Ears jedoch begrenzt ist, sollte man ein mobiles Case zum Aufladen anbieten. Zudem sollte die App sich auf den Fitness Zustand der Nutzer einstellen und diesen schrittweise verbessern können.
Das In-Ear Puls Oximeter sollte auch ohne ein Smartphone Vitalparameter aufzeichnen, sodass sie später übertragen und ausgewertet werden können. Da ein einseitiges Wearable im Ohr zu Gleichgewichtsproblemen führen kann, darf das Produkt das Gehör nicht beeinträchtigen.
IDEATION
Nachdem die Anforderungen für das Wearable zusammengetragen wurden, konnten die ersten Skizzen zu den jeweiligen Kriterien erstellt und besprochen werden. Diese Skizzen waren die Basis für das Produkt Design.
Um ein Gefühl für die notwendigen Maße zu bekommen, wurden erste Modelle gefertigt und getestet. Daraufhin entstanden die technischen Rahmenbedingungen, die für das Modellieren in 3D notwendig sind.
3D CAD PROTOTYPING
Nach der finalen Auswahl der Skizzen wurde das Design noch feiner ausgearbeitet, in Solidworks 3D modelliert, in 3D gedruckt und auf ergonomische Kriterien getestet.
So konnte das Produkt Design des In-Ear Puls Oximeters schrittweise verfeinert und die Details verbessert werden.
DESIGN KONZEPTE
Die Bilder stammen aus der Ideen Phase. Sie zeigen nicht die finale Lösung.
Das Gehäuse des In-Ear Puls Oximeters basiert auf einer Kreisform mit abgerundeten Kanten. Um den Sitz im Ohr zu verbessern, wird das Wearable von einer Silikon Hülle umschlossen. Die ,,Haifisch-Flosse" an der Hülle dient der zuverlässigen Fixierung im Ohr und verleiht dem Produkt ein optisches Alleinstellungsmerkmal.
Im Ohrstöpsel ist der PPG Sensor verbaut. Dieser ist so positioniert, dass das Wearable sowohl im linken als auch im rechten Ohr, mit der entsprechenden Hülle getragen werden kann. Durch das gesamte Gehäuse erstreckt sich ein Luftkanal, um das Gehör nicht einzuschränken. Das trichterförmige Element verstärkt die Funktion auf visueller Ebene.
WEITERE PROJEKTE
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