城大发明无线嗅觉回馈系统 让使用者置身VR世界

由城市大学(CityU)的研究人员共同领导的研究团队最近发明了一种新型无线皮肤接口嗅觉反馈系统，可以通过微型气味发生器(OG)释放各种气味。新技术将气味融入虚拟现实(VR)/增强现实(AR)中，提供更加身临其境的体验，应用范围从4D电影观看、医疗到在线教学。

“最近的人机界面突出了人类感觉反馈的重要性，包括视觉、音频和触觉，与娱乐、医疗和 VR/AR 中的广泛应用相关。嗅觉在人类的感知体验中也扮演着重要的角色，”城大生物医学工程系副教授余新阁博士说，他是这项研究的共同领导者。“然而，目前的嗅觉产生技术主要与在封闭区域或房间内产生气味的大型仪器或内置的笨重 VR 设备相关。”

鉴于此，余博士和他的北航合作者开发了一种基于柔性和微型气味发生器阵列的具有无线可编程能力的新一代可穿戴嗅觉反馈系统。

他们创造了两种设计，通过新的嗅觉反馈装置按需释放气味，这些装置由柔软、小型化、轻质的基材制成。第一个是一个小型的、皮肤集成的、类似贴片的装置，包含两个 OG，可以直接安装在人的上唇上。由于 OG 和用户鼻子之间的距离极短，它可以提供超快的嗅觉响应。另一种设计是灵活的面罩设计，具有九种不同气味类型的 OG，可提供数百种气味组合。

气味发生器的魔力是基于一个微妙的加热平台和一个机械热致动器。通过在OGs上加热熔化有气味的石蜡引起相变，释放出浓度可调的不同气味。为了停止气味，气味发生器可以通过控制热致动器的运动来冷却蜡的温度。

通过使用不同的石蜡，研究团队总共能够制造出大约 30 种不同的香味，从草本迷迭香和果味菠萝到甜烤薄饼。甚至可以创造出难闻的气味，如臭榴莲。11 名志愿者能够识别 OG 产生的气味，平均成功率为 93%。

新系统支持长期使用，无需频繁更换和维护，并可实现与用户的各种应用交互。最重要的是，嗅觉接口可以支持无线和可编程操作，可以在各种应用中与用户进行交互。它可以快速响应爆发或抑制气味，并准确控制气味浓度。并且气味来源易于接近且具有生物相容性。

在他们的实验中，4D 电影观看、医疗、人类情绪控制和在线教学中的 VR/AR 体验演示展示了新的嗅觉界面在各种应用中的巨大潜力。

例如，当用户在虚拟花园中“行走”时，新的无线嗅觉系统可以通过释放各种水果香味在用户和虚拟对象之间进行交互。这项新技术还显示出帮助健忘症患者回忆起失去的记忆的潜力，因为气味感知会受到经验的调节，从而唤起情感记忆。

“新的嗅觉系统为用户在虚拟环境中实现嗅觉展示提供了一种新的替代选择。释放气味的快速响应速度、高气味发生器集成密度和两种可穿戴设计确保了嗅觉界面在各种应用中的巨大潜力，从娱乐和教育到医疗保健和人机界面，”于博士说。

下一步，他和他的研究团队将专注于为 VR、AR 和混合现实 (MR) 应用开发响应时间更短、尺寸更小、集成密度更高的下一代嗅觉系统。

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