„Lickables“ für mehr Immersion Elektronischer „Lutscher“ sorgt für Geschmack in virtuellen Welten

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Ein Forschungsteam aus Hong Kong hat eine Art elektronischen „Lutscher“ entwickelt, mit dem Anwender Objekte, die sie in virtuellen Welten sehen, auch in neun verschiedenen Geschmacksrichtungen erschmecken können.

Auch wenn die grafische Auflösung in Headests für Virtual- oder Extended-Reality-Anwendungen immer besser wird, schließen diese Geräte nur den Sehsinn ein. Für die Immersion oder Orientierung in den generierten Virtuellen Welten ist dies meist hinderlich. Kopfhörer können für eine geeignete Geräuschkulisse sorgen, und auch an Geräten für eine simulierte Haptik für virtuelle Objekte wird seit Jahren gefeilt.

Doch ein Sinn blieb bei virtueller Realität meist außen vor: Der Geschmackssinn. Aufgrund der komplexen biochemischen Zusammenhänge bei der Wahrnehmung von Gerüchen und Geschmäckern stellt dieses Feld noch eine der größten Herausforderungen für Virtual- und Extended-Reality-Systeme dar.

Haptisches und olfaktorisches Feedback für ein immersives Geschmackserlebnis

Um diese Lücke zu schließen, haben Forscher der City University of Hong Kong eine neue Schnittstelle zur Simulation des Geschmacks in Virtual- und Extended-Reality-Anwendungen entwickelt. Die Gruppe hat zuvor an anderen Systemen für tragbare Schnittstellen gearbeitet, wie etwa haptisches und olfaktorisches Feedback. Um ein „immersiveres VR-Erlebnis“ zu schaffen, wendeten sie sich der Hinzufügung von Geschmacksempfindungen zu, sagt Yiming Liu, einer der Mitautoren begleitenden Studie zum Projekt. Das Forschungsteam hat seine Ergebnisse in der jüngsten Ausgabe der „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht.

Das „Lutscher“-artige Gerät, das zum Ablecken gedacht ist, kann demnach neun verschiedene Geschmacksrichtungen erzeugen. Auf diese Weise werden die hauptsächlich von der Zunge wahrgenommenen Geschmacksrichtungen (süß, salzig, sauer, bitter und umami) sowie Kombinationen (wie süß-sauer) abgedeckt. Jeder Geschmack wird durch lebensmittelechte Chemikalien erzeugt, die in eine Tasche aus Agarosegel eingebettet sind. Wenn eine Spannung an das Gel angelegt wird, werden die Chemikalien in einer Flüssigkeit an die Oberfläche transportiert, die sich dann mit dem Speichel auf der Zunge wie ein echter Lutscher vermischt. Wird die Spannung erhöht, resultiert dies entsprechend in einem stärkeren Geschmack.

Ein elektronischer „Dauerlutscher“ mit neun Geschmacksrichtungen

Zunächst testeten die Forscher mehrere Methoden zur Simulation des Geschmacks, darunter auch thermische Ansätze oder eine Elektrostimulation der Geschmacksbereiche der Zunge. Diese Methoden hatten jeweils ihre Grenzen, z. B. waren sie zu sperrig oder – vor allem bei thermischen oder elektrischen Ansätzen – zu unsicher.

In ihrer vorliegenden Studie haben sich die Forscher für eine chemische Zuführung durch ein Verfahren namens Iontophorese entschieden. Hierbei werden Chemikalien und Ionen durch Hydrogele transportiert. Der Stromaufwand ist hierfür gering: Mit einer maximalen Spannung von 2 Volt liegt das Gerät weit unter der menschlichen Sicherheitsgrenze von 30 Volt. Das ermöglicht es, ein ableckbares elektronisches Gerät zu entwickeln, ohne dass Anwender der Gefahr eines möglicherweise schweren elektrischen Schocks ausgeliefert sind.

Um das Geschmackserlebnis weiter zu verbessern, nutzten die Forscher die starke Verbindung zwischen Geruch und Geschmack, indem sie eine Geruchskomponente hinzufügten. Zusätzlich zu den geschmackserzeugenden Gelen fügten sie sieben Kanäle für Gerüche hinzu.

Um das Gerät möglichst platzsparend realisieren zu können, wurde ein optimiertes Layouts von Komponenten auf zwei Lagen ultradünner Leiterplatten verwendet. Diese sind in einem leichten, lutscherförmigen Gehäuse aus 3D-gedrucktem Nylon untergebracht. Hinzu kommen neun geschmackserzeugende Kanäle, die mit aromatisierten Hydrogelen gefüllt sind. Die Gele bestehen aus Agarose, gemischt mit etwas Mineralwasser und neun chemisch nachgebildeten Geschmacksessenzen: Zucker, Salz, Zitronensäure, Kirsche, Milch, grüner Tee, Passionsfrucht, Durian und Grapefruit.

Zu den Systemkomponenten gehörten eine Lithium-Ionen-Batterie, ein Mikrocontroller, ein Bluetooth-Modul, Widerstände, Kondensatoren, MOSFETs vom Typ N und P sowie lineare Regler zur drahtlosen Steuerung der Geschmackskanäle über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) in der virtuellen Umgebung. Das fertige Gerät ist 8×3×1 cm groß und wiegt etwa 15 Gramm, was in etwa einem typischen Dauerlutscher entspricht.

Die Aromen werden durch einen Strom erzeugt, der durch ein Zielgel fließt und chemische Aromastoffe an die Außenseite des Lutschers abgibt. Die Benutzer können dann an dem Gerät lecken, um die Aromen zu erleben. Durch die Zugabe von Gerüchen - sieben spezifische Geruchschemikalien - wird die Geschmackswahrnehmung weiter verbessert.

Medizinische Schmecktests oder Geschmacksproben für E-Shops

Die Forscher stellen sich drei mögliche Anwendungen für die „geschmackvolle“ erweiterte Realität vor: standardisierte Geschmackstests, ähnlich wie bei einem Hör- oder Sehtest; Online-Einkäufe in virtuellen Lebensmittelgeschäften; und Umgebungen mit gemischter Realität, in denen beispielsweise ein Kind die Geschmacksrichtungen verschiedener Lebensmittel erkunden kann.

Derzeit ist das Gerät für einen Betrieb von etwa einer Stunde ausgelegt. Im Laufe der Zeit schrumpfen die chemisch infundierten Hydrogele, so dass die Intensität des Geschmacks mit der Zeit abnimmt und schließlich kaum noch wahrnehmbar ist. Zukünftige Forschungen sollen sich darauf konzentrieren, die Zeitspanne für das Gerät zu verlängern. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt stellt aber die Benutzerakzeptanz für eine solche Anwendung die wahrscheinlich größte Hürde dar. (sg)

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