Wie man Gerüche in VR mit Ultraschall ohne Chemikalien erzeugt

Ultraschall statt Kartuschen: Gerüche in VR ohne Chemikalien erzeugen

Forscher haben eine Methode entwickelt, um den Riechkolben mittels fokussiertem Ultraschall zu stimulieren und dabei auf herkömmliche chemische Duftquellen zu verzichten. Das ebnet den Weg für eine vollständig multisensorische virtuelle Realität ohne Verbrauchsmaterialien.

Das Problem mit chemischen Lösungen für Geruch in der VR

Frühere Versuche, Gerüche in VR-Systeme zu integrieren, basierten auf der physischen Freisetzung aromatischer Substanzen – meist über Kartuschen mit Flüssigkeiten oder Gelen. Dieser Ansatz hatte mehrere grundlegende Nachteile:

• Rechtliche Einschränkungen durch die Klassifizierung der Geräte als E-Zigaretten-Analog;
• Die Notwendigkeit, Verbrauchsmaterialien ständig auszutauschen, was das System teuer und umständlich macht;
• Langsame Abbau der Düfte, was zu „Kreuzkontamination“ der Empfindungen führt;
• Begrenzte Auswahl an verfügbaren Gerüchen aufgrund der physischen Träger.

Diese Faktoren machten chemische Lösungen für eine Massenverbreitung unpraktikabel, insbesondere im Kontext kommerzieller VR-Plattformen.

Ultraschall-Stimulation des Riechkolbens

Der neue Ansatz, den eine Forschergruppe (Lev Chizhov, Albert Jan-Huan, Thomas Ribeiro und Aayush Gupta) vorgeschlagen hat, basiert auf nicht-invasiver Neuromodulation. Das Gerät erzeugt einen fokussierten Ultraschallstrahl, der durch das Knochengewebe des Schädels dringt und direkt den Riechkolben – eine Hirnstruktur, die für die primäre Verarbeitung olfaktorischer Signale zuständig ist – beeinflusst.

Der Emitter wird auf der Stirn des Nutzers, zwischen den Augenbrauen, mit einem dichten Gelpad für akustischen Kontakt und Komfort platziert. Das aktuelle Prototyp erfordert eine manuelle Fixierung, seine Größe deutet jedoch auf eine mögliche Integration in bestehende VR-Headsets in Zukunft hin.

Unterschied zwischen „Geruch“ und „Empfindung“

Bei den Experimenten berichteten Teilnehmer von zwei Arten der Wahrnehmung:

• Geruch — eine klar lokalisierte, intensive Empfindung, die man wie von einer physischen Quelle „schnuppern“ kann. Sie tritt hauptsächlich bei aktiver Einatmung auf.
• Empfindung — ein diffuser, langsam aufbauender Eindruck, oft begleitet von taktilen Effekten (z. B. leichtes Kribbeln im Gesicht), wahrscheinlich durch Kreuzaktivierung somatosensorischer Bahnen.

Zu den erfolgreich reproduzierten Gerüchen gehören:

• Frische Luft mit erhöhtem Sauerstoffgehalt;
• Geruch von verrottenden organischen Abfällen (beschrieben als wie Schalen von Obst, das mehrere Tage gelegen hat);
• Ozon, typisch für Luftentfeuchter;
• Lagerfeuerrauch.

Interessanterweise erlebten einige Teilnehmer eine starke emotionale Reaktion: Einer der Forscher öffnete bei dem Geruch von Müll sofort die Augen und hielt es für ein echtes Signal (Müllwagen nähert sich).

Vorteile der Ultraschall-Methode

Wichtige technische und nutzerseitige Vorteile des neuen Ansatzes:

• Keine Verbrauchsmaterialien;
• Sofortiges Ein- und Ausschalten von Gerüchen ohne Nachwirkungen;
• Möglichkeit, Ultraschall-Parameter programmgesteuert zu modulieren, um ein breites Spektrum olfaktorischer Empfindungen zu erzeugen;
• Potenzielle Kompatibilität mit bestehenden HMD (head-mounted displays) nach Miniaturisierung der Komponenten.

Zusätzlich erfordert die Methode keine Einführung von Chemikalien in die Atemwege, was Allergierisiken mindert und die regulatorische Zulassung vereinfacht.

Vergleich mit anderen Technologien

Bisher präsentierten Ingenieure des Tokyo Institute of Science ein olfaktorisches Display auf Basis von Mikrodispensern und surface acoustic waves (SAW). Ihr System kann bis zu acht Basisdüfte in Echtzeit mit präziser Intensitätssteuerung mischen. Es hängt jedoch weiterhin von physischen Trägern ab und teilt die gleichen Einschränkungen wie andere chemische Lösungen.

Die Ultraschall-Methode unterscheidet sich grundlegend: Sie erzeugt keine Geruchsmoleküle, sondern stimuliert direkt die neuronalen Schaltkreise, die für deren Wahrnehmung verantwortlich sind. Das macht die Technologie ähnlich wie TMS (transcranial magnetic stimulation), jedoch mit höherer räumlicher Präzision und weniger Invasivität.

Wichtige Punkte

• Ultraschall ermöglicht olfaktorische Empfindungen ohne Chemikalien.
• Die Stimulation zielt durch den Frontalknochen auf den Riechkolben ab.
• Nutzer unterscheiden „Gerüche“ (lokalisierte) von „Empfindungen“ (diffusen).
• Die Technologie ist potenziell in kommerzielle VR-Headsets integrierbar.
• Keine Verbrauchsmaterialien oder Nachwirkungen – ein entscheidender Vorteil gegenüber Alternativen.

— Editorial Team