Вкус определяется пятью ощущениями: сладким, соленым, кислым, горьким и умами. Они возникают в результате химической стимуляции рецепторов языка, а также, в меньшей степени, глотки, гортани и надгортанника. Попытки воссоздать эти ощущения в виртуальной реальности привели к созданию нескольких интерфейсов вкуса, основанных на химической, термической, электрической стимуляции и ионофорезе.
Химический метод, предполагающий нанесение ароматизаторов прямо на язык, требует большого объема для хранения веществ и сопряжен с длительной задержкой, что не подходит для динамики VR. Термическая стимуляция, основанная на изменении температуры языка, также способна вызывать вкусовые ощущения, однако требует сложной системы охлаждения и температурных датчиков. Самый распространенный метод — электрическая стимуляция, при которой пять основных вкусов имитируется путем изменения частоты, силы и направления электрических импульсов, подаваемых на язык. Но и тут есть недостатки — необходимость размещать электроды во рту и субъективное восприятие вкусовых ощущений.
Поэтому ученые из Городского университета Гонконга предпочли использовать метод ионофореза, при котором стабильные вкусовые ощущения достигаются за счет переноса ароматических веществ ионами через биосовместимые гидрогели.
Этот метод безопасен, энергоэффективен, обеспечивает точную передачу вкуса и предлагает более естественное взаимодействие человека с машиной. Команда разработала портативное устройство в форме леденца, которое улучшает качество и стабильность вкусовых ощущений.
Девайс удалось сделать компактным благодаря оптимизированному размещению компонентов на двух сверхтонких слоях печатной платы. Все это заключено в легкий корпус в форме леденца, изготовленного методом 3D-печати из нейлона. Устройство оснащено девятью каналами для создания вкусовых ощущений, заполненными ароматизированными гидрогелями. Гели представляют собой смесь агарозы, минеральной воды и ароматизаторов: сахара, соли, лимонной кислоты, вишни, молока, зеленого чая, маракуйи, дуриана и грейпфрута.
Система включает литий-ионный аккумулятор, микроконтроллер, модуль Bluetooth, резисторы, конденсаторы, полевые транзисторы N- и P-типа, а также линейные стабилизаторы. Это позволяет беспроводным образом управлять вкусовыми каналами через графический интерфейс пользователя (GUI) в виртуальной среде. Размеры готового устройства составляли 8?3?1 см, а вес — 15 г, что сравнимо с обычным леденцом. Вкус создается путем пропускания электрического тока через специальный гель, что приводит к высвобождению ароматических веществ на поверхность леденца. Пользователь ощущает вкус, облизывая устройство.
Добавление семи специфических ароматических соединений усиливает восприятие вкуса за счет обоняния. Правда, из-за усыхания и истощения гидрогеля устройство можно использовать только час.
Ученые видят три потенциальных применения своей разработки. Первое — виртуальные стандартизированные вкусовые тесты, похожие на тесты на слух или зрение. Это позволит точнее диагностировать вкусовые расстройства, поскольку существующие методы тестирования часто субъективны и требуют сложной подготовки. Еще изобретение может использоваться в иммерсивном онлайн-шопинге в виртуальных продуктовых магазинах. Пользователи могут прикоснуться к определенной виртуальной еде и попробовать ее на вкус. Устройство также может быть полезным в образовательной среде смешанной реальности. Например, дети смогут исследовать вкусовые сочетания и развивать свои гастрономические предпочтения.