明治大學利用電泳原理研發出「虛擬味覺棒」

2021-01-08 電子工程專輯

你是否曾經幻想,將來的手機觀看美食節目時,可以聞到真實的味道,舔一下屏幕甚至可以嘗到美味?其實這一原理在電影《黑客帝國》(The Matrix)中便有體現—— 計算機機械借著連接人類大腦的連結裝置,創造出逼真的虛擬世界「母體」,看似真實的街道、服裝、美食,讓人無法分清眼前的世界到底是虛假還是真實存在的。

現實生活中,我們的視、聽、嗅、味、觸覺,也一樣是藉由感覺受器(眼、耳、鼻、口、皮膚)接受外在刺激後傳輸到大腦,產生出相對應的感覺。換句話說,只要能夠給予受器相對應的感覺刺激,就能夠讓身體產生出近似相同的感官體驗。

或許不久的將來,明治大學教授宮下芳明(Homei Miyashita)的發明能讓「舔屏嘗味」變成現實。 

神奇的五味「棒棒糖」

宮下芳明開發出一種手持式「可舔屏幕」裝備,放入嘴裡時,可以重現與食物有關的所有味覺。裝備通過控制 5 種不同的凝膠電解質,來控制 5 種基本口味的強度:酸、甜、苦、醎和鮮味。「鮮味」(Umami)這個鮮為人知的術語源自日語「令人愉悅的美味」一詞,直到 1990 年才新增至五大基本味型。

每種凝膠都是通過將五種不同的電解質(氯化鈉,甘氨酸,氯化鎂,檸檬酸和穀氨酸鈉)溶解在少量水中,並製成單獨的溶液而得到的高濃度混合物。還添加了食用色素以區分每種物質,包括黑色(氯化鈉),紅色(甘氨酸),棕色(氯化鎂),黃色(檸檬酸)和粉紅色(穀氨酸鈉)。

然後將加熱的瓊脂(一種從紅藻獲得的果凍狀物質)添加到這些溶液中,將其插入直徑6毫米的試管中,使其冷卻並硬化成凝膠。在將鉑絲電極插入直徑為20毫米的棒狀裝置之前,先將其插入五種凝膠中的每一種中。味覺合成器包裹在銅箔中,銅箔充當陽極,而金屬絲充當陰極,它們與人體接觸一起形成電路。

每條線的另一端連接到可變電阻器,該電阻器連接到中央控制器。

利用電荷遷移傳遞味覺

這項研究與之前所有刺激味覺研究不同的地方在於,味覺的產生過程採用電泳(Electrophoresis)原理,亦即微觀粒子(Microscopic Particle)在電荷作用下的遷移。不是電刺激,也不涉及攝入溶液來傳遞味道。在不加電壓的情況下,這支由 5 支凝膠管組成的裝備一旦觸碰舌頭,受試者就同時會「嘗到」5 種味覺。

但是,隨著施加不同測量電荷(在夠低電壓下運作並不會造成傷害),凝膠中的陽離子會向陰極側移動並遠離舌頭,一些味道會變濃,另一些味道則會變淡。

使用者不需將任何食物放進嘴裡,不論是想要吃壽司還是軟糖,要酸一點還是要甜一點都能一手操控。

宮下特別比較味覺感測操作與在屏幕上的影像感測。我們的眼睛看到的美麗圖像,實際上不過是一系列不斷跳動的不同組合和強度的紅、綠、藍像素罷了。「就像使用 3 種基本色光產生任意顏色的光學顯示器,」宮下在明治大學官網研究論文中指出:「本次研究採用的顯示器,可合成和分配味覺傳感器採集到的數據和任意味道。」

他將此裝備稱為「壽司卷合成器」(Norimaki Synthesizer)。Norimaki(のりまき)是裹著海苔的壽司卷。

宮下曾在一項實驗,特別用海苔包裹合成器提高鹹味和酸味,以便更接近壽司的口感,進而加強受試者的體驗感受。宮下表示:「透過這種美味合成器,使用者即使不將任何食物放進嘴裡,也能體驗到從軟糖到壽司等各種味道。」

這個概念能為搭乘廉價航空的乘客帶來極大的樂趣,例如,他們可以享受美味的虛擬牛排或冰淇淋聖代,既不會搞得亂七八糟,也不會感到麻煩。當然,一旦裝備引進一般大眾生活,早期試用者可能在拿出裝備舔的時候,吸引鄰座乘客好奇又錯愕的目光。

除了娛樂價值,「壽司卷合成器」有可能證明是致力體重管理人們的寶貴利器。不僅如此,一些必須限制鹽分攝取量的高血壓患者,也能在食用健康食物的同時,搭配可以提供虛擬醎味的美味合成器裝備來增添美味口感。

受到「嗅覺電影」啟發

宮下在論文摘要承認,他的興趣受到中村宏美(Hiromi Nakamura)早期研究成果的啟發,中村在 2011 年透過筷子、叉子和吸管發送的電荷創造人類無法完全用舌頭感測到的味道,進而達成所謂「擴增味覺」(Augmented Gustation)。不論如何,這些在味覺方面的努力,不僅讓人們回想起嗅覺方面的相關研究,即透過味道施加以增加受試者的嗅覺體驗。

1959 年,公關主任 Charles Weiss 在《長城背後》(Behind the Great Wall)首映會,打造出透過電影院空調系統散發青草、鞭炮、燒香、火把與馬等氣味的「香味電影」(AromaRama),但這番奇思異想的努力,卻被《紐約時報》傳奇影評人博斯利·克勞瑟(Bosley Crowther) 批評:「這種新奇的體驗,只能當作噱頭來看,藝術價值證明是零。」

來年,發明家漢斯·勞伯(Hans Laube) 在電影《神秘氣味》(Scent of Mystery)引進據說經過改良的「嗅覺與視覺傳播」(Smell-O-Vision)系統,並宣稱透過座椅下方管線吹送的新出爐麵包、葡萄酒、海風或臭鼬等氣味,增強這部驚悚片的效果。電影播放過程,某些氣味為大銀幕即將發生的劇情提供線索,例如每當殺手出現,就會飄出香菸味。但許多觀眾抱怨,特效氣味會有分布不均或延遲飄散,且有些觀眾用力吸聞每種氣味時還會發出令人分心的噪音。許多影迷和評論家認為,這部電影實在糟透了。著名喜劇演員 Henry Youngman 打趣說:「我看不懂這部電影,因為我感冒了。」(感冒鼻塞自然聞不到電影精心安排的特效氣味)

論文地址:https://research.miyashita.com/papers/I42

責編:Luffy Liu

本文綜合自明治大學官網、Tech Xplore、Dezeen、Technews、bilibili、NDTV、Techbang報導

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