Was das Sehen und Hören betrifft, ist die Technik der virtuellen Realität schon sehr weit und wird ständig verbessert. Aber beim Riechen, etwa beim Anblick einer Rose auch deren Duft wahrzunehmen, da gibt es noch Aufholbedarf. Doch nun haben Forscher ein kleines Gerät entwickelt, mit dem das geht.

In einer virtuellen Realität durch eine Apfelplantage zu gehen und den Geruch von Äpfeln wahrzunehmen - das ist mit einer verbesserten Technik jetzt einfacher möglich. Chinesische Forscher haben steuerbare kleine Geruchserzeuger entwickelt, die in Sekundenschnelle einzelne oder bis zu fünf kombinierte Düfte hervorbringen können. Die Substanzen sind in Paraffinwachs eingebettet, das leicht erhitzt wird und den Geruch freisetzt. Die Gruppe um Xinge Yu von der City University in Hongkong (China) und Yuhang Li von der Beihang University in Peking berichtet über ihre Erfindung im Fachjournal "Nature Communications".

"Die aktuellen geruchserzeugenden Technologien sind überwiegend entweder mit großen Instrumenten zur Geruchserzeugung in einem geschlossenen Bereich/Raum oder mit einem eingebauten sperrigen Virtual-Reality-Set verbunden", schreiben die Studienautoren. Die Technologien seien meist nicht kabellos, erzeugten eher dumpfe Gerüche und hätten eine lange Reaktionszeit; damit blieben sie weit hinter der Entwicklung der visuellen und akustischen Eigenschaften von Geräten für die virtuelle Realität zurück, betont das Team.

Geruchserzeugung fast in Echtzeit

Kernstück ihrer zwei entwickelten Geräte ist eine etwa ein mal ein Zentimeter große, viereckige Schale, in der das parfümierte Paraffinwachs liegt. In der Mitte der Schale befindet sich ein Heizwiderstand, der über einen Minicomputer angesteuert werden kann und der das Erhitzen des Paraffinwachses auf eine bestimmte Temperatur in anderthalb Sekunden ermöglicht; die Geruchserzeugung geschieht also nahezu in Echtzeit. Wenn das System über einen Beschleunigungssensor registriert, dass der Nutzer eine virtuelle Blume zu seiner Nase hinführt, kann es die Freisetzung des entsprechenden Dufts durch Erhitzen bewirken.

Das Paraffinwachs schmilzt bei rund 50 Grad Celsius. Bei dieser Temperatur wird eine kleine, aber deutlich wahrnehmbare Menge der Duftstoffe abgegeben. Wenn das Wachs auf bis zu 60 Grad erhitzt wird, wird der Geruch zunehmend stärker. Im Ruhezustand wird das Wachs auf 45 Grad gehalten, damit eine schnelle Geruchserzeugung möglich wird. Eine aktive Kühlung sorgt dafür, dass der Heizwiderstand ebenfalls nur anderthalb Sekunden braucht, um wieder auf 45 Grad abzukühlen und die Duftfreisetzung zu beenden. Die Wissenschaftler versahen die Wachsschälchen mit einem Farbcode, bei dem dunklere Farben für einen intensiveren Geruch stehen.

Bild, Sound und Geruch aufeinander abgestimmt

Diese Geruchsgeneratoren bauten die Forscher nun in zwei Geräte ein. Das eine besteht nur aus zwei Dufterzeugern, kann aber – mit Kunststoff umhüllt – direkt auf die Haut zwischen Nase und Oberlippe geklebt werden. Das andere Gerät ist eine weiche, sehr biegsame Gesichtsmaske, in die neun Geruchserzeuger eingebaut sind.

Durch das gleichzeitige Erhitzen von bis zu fünf Paraffinwachsen können hunderte Geruchskombinationen hervorgerufen werden. Beide Geräte können Steuerbefehle kabellos über Bluetooth empfangen, damit Bild, Sound und Geruch aufeinander abgestimmt werden können.

Wissen 04.04.22

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"Eine Reihe von rechnergestützten mechanischen Konstruktionen verleihen den Geruchsgeneratoren hervorragende Robustheit, Stabilität und thermische Eigenschaften", schreiben die Forscher. So zeigten die Geruchserzeuger auch nach 7000-maligem Wechsel zwischen 45 und 50 Grad keine Abnutzungserscheinungen.

Auch die anderen Teile ihrer Geräte sehen die Wissenschaftler nach entsprechenden Tests als alltagstauglich an. Anwendungsmöglichkeiten für ihre Erfindung sieht das Team um Yu und Li auch bei Filmvorführungen, beim Fernunterricht und im medizinischen Bereich, etwa zur Stimulation von Menschen mit Gedächtnisverlust, um Erinnerungen hervorzurufen.