Gerüche über das Internet mit Scentronic übertragen
Ein Zwei-Geräte-Aufbau kombiniert Gassensor-Arrays mit piezoelektrischen Zerstäubern, um digitalisierte Aromen über Online-Server zu senden.
Von Letizia Giugliano
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Zwei Forschungsteams der Ohio State University und des Zhejiang Laboratory haben ein Verfahren vorgestellt, mit dem sich Gerüche digitalisieren und über Netzwerkverbindungen übertragen lassen. Der Aufbau kombiniert eine elektronische Nase mit einer Sendeeinheit namens Scentronic und nutzt maschinelles Lernen, um Düfte zu klassifizieren, bevor vorbefüllte flüssige Duftstoffe zerstäubt werden. Bislang hat das System die Aromen von Kaffee, Bier, Kuchen, Orangen und Rotwein erfolgreich übertragen.
Sechs Sensoren, die luftgetragene Chemikalien erfassen
Die Erfindung beginnt mit einer elektronischen Nase, die auf einer kreisförmigen Platine montiert ist. Laut New Atlas setzt das Gerät auf Zinndioxid, einen Metalloxid-Halbleiter, dessen elektrischer Widerstand sich ändert, wenn Gasmoleküle seine Oberfläche berühren. In sauberer Luft bindet sich Umgebungssauerstoff an das Material und zieht Elektronen ab. Wenn flüchtige organische Verbindungen über die Sensoren streichen, reagieren sie mit diesem adsorbierten Sauerstoff und geben Elektronen zurück, wodurch der Widerstand sinkt und messbare Spannungsanstiege entstehen.
Verschiedene luftgetragene Verbindungen erzeugen laut New Atlas jeweils unterschiedliche elektrische Reaktionen auf der Platine. Ethanol in alkoholischen Getränken, Limonen aus Zitrusfrüchten und Diacetyl in buttrigen Aromen erzeugen jeweils ein eigenes Muster über die sechs Sensoren. Dieses Array liefert einen kollektiven elektrischen Messwert, der wie ein Fingerabdruck für den Zielduft wirkt.
Die Chemie durch künstliche Intelligenz klassifizieren
Um rohe elektrische Messwerte in identifizierbare Duftkategorien umzuwandeln, griffen die Ingenieure auf Algorithmen der künstlichen Intelligenz zurück. Wie New Atlas ausführt, stellte das Team 250 gelabelte Aufzeichnungen zusammen und protokollierte jeweils 50 Durchläufe für fünf Lebensmittel und Getränke: Bier, Kuchen, Kaffee, Orangen und Rotwein. Jede Messung erfasste die sich ändernden Spannungen über das Sensor-Array hinweg über 200 Sekunden.
Die Forscher bewerteten mehrere Machine-Learning-Modelle, um diese elektrischen Signaturen den richtigen Lebensmitteltypen zuzuordnen, und erreichten in kontrollierten Tests, über die New Atlas berichtet, Klassifizierungsgenauigkeiten zwischen 96 % und 100 %. Sobald die Software ein Geruchsmuster erkennt, weist sie ihm ein Kategorielabel zu und sendet diesen Befehl über einen Cloud-Server durch das Internet.
Ein Miniatur-Zerstäuber-Prototyp in drei tragbaren Formaten
Das Empfangsgerät umfasst Scentronic, einen Prototyp, der Düfte mithilfe flüssigkeitsgefüllter Kammern und piezoelektrischer Zerstäuber freisetzt. Laut New Atlas synthetisiert die Hardware keine Moleküle aus Rohchemikalien. Stattdessen gelangen vorbefüllte Flüssigkeiten durch Baumwollfilter zu schwingenden Scheiben, wo ein ESP32-Mikrocontroller schnelle elektrische Impulse sendet, um die Scheiben mit 110.000 Schwingungen pro Sekunde zu bewegen und den Duft als mikroskopisch feinen Nebel freizusetzen.
Das Entwicklungsteam baute laut New Atlas drei Versionen des Spenders: ein Armband mit zwei Kanälen, ein Handgerät mit fünf Kanälen und eine Halskette mit fünf Perlen. In Tests, bei denen 14 Freiwillige am Handgerät schnupperten, erkannten die Nutzer einzelne Düfte mit 73 % Genauigkeit und Zwei-Duft-Mischungen mit 71 % Genauigkeit, während die Einstufung der Duftintensität 59 % Genauigkeit erreichte.
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