Stress Management

Mikrodosiersysteme ergänzt Virtual Reality durch Nasen-nahe Dosierung des Geruches für bessere Immersion

Stress Scent: Virtual Reality & Mikrodosiersysteme gelungen kombiniert

Mikrodosiersysteme zur Optimierung von Resilienztrainings

© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller
© UniBwM

Die Forschungsarbeiten im Projekt StressScent (urspr. "TraumaScent") der Fraunhofer EMFT und der Universität der Bundeswehr München zielen auf die Entwicklung eines Virtual-Reality-Systems ab. Das System integriert ein Headset mit Geruchdosierung sowie eine sensorischen Komponente zur Detektion des Atemzyklus und möchte damit ein adaptives Gameplay basierend auf Stressmessung entwickeln. Die Geruchsdosierung wird mittels von der Fraunhofer EMFT entwickelten Mikrodosiertechnik ermöglicht. Das aktuellste Siliziummodell der Mikromembranpumpen hat eine Größe von nur 3,5 x 3,5 x 0,6 mm³, und erweist sich somit als die kleinste Mikropumpe in der Welt.

Eine Mikrodosiertechnologie mit einem Array der piezoelektrisch angetriebenen Silizium-Mikropumpen und mehreren Duftreservoiren, die in der Nähe der Nase montiert sind, ermöglicht ein Duftszenario mit 15 verschiedenen Duftimpressionen in 1 Minute. Das Dosierungsvolumen des Duftes soll so angepasst werden, dass die Duftmenge von einer Person nur einmal gerochen werden kann. Nach einem Atemzyklus sinkt die Konzentration unter die Nachweisgrenze der Nase und verschwindet, ohne sich auf die Kleidungsfläche aufzuprägen. Die Dosierung geschieht eventgesteuert mit Festlegung der Geruchsintensität und -dauer durch eine intelligente Atemzykluserkennung, die ggf. gemeinsam mit anderen Vitalparametern wie z.B. Puls, Herzratenvariabilität und Hautleitfähigkeit ein Feedback über den Stresslevel der Probanden liefern kann.

Die Hauptanwendung für die Duftszenarien im Rahmen des Projekts "StressScent" ist das Training des medizinischen Notfallversorgungspersonals im militärischen Umfeld mittels eines Serious Games. Dieses wurde von der Universität der Bundeswehr München entwickelt (Prof. Axel Lehmann & Prof. Marko Hofmann) und soll nun durch eine olfaktorische Wahrnehmung zum nahezu vollständigen Eintauchen in eine Stresssituation ergänzt und hinsichtlich des Stresserlebens untersucht werden (Prof. Karl-Heinz Renner). Da Gerüche nicht nur die Wahrnehmung des Geschehens und des Erlebens verstärken, sondern die Erinnerungen anregen (wie z.B. an eine erfolgreich bewältigte Stresssituation im Training), kann medizinisches Rettungspersonal psychologisch bei der Vorbereitung auf unterschiedlicher Ereignisse unterstützt werden, wobei die in der persönlichen Erinnerung gespeicherten Situationen durch den zusätzlich olfaktorisch eingeprägten virtuellen Eindruck wieder stärker hervortreten (Präventionsansatz).

Mögliche prospektive Anwendungen für Duftszenarien innerhalb von VR-Systemen sind u.a. der Einsatz im Rahmen von unterschiedlichen Stresstrainings sowie die Behandlung der Folgen akuter und chronischer Erkrankungen (z.B. Morbus Alzheimer, (traumatische) Gehirnschädigung, Schmerztherapie), wie beispielsweise der Versuch Erinnerungen, die möglicherweise mit Gerüchen assoziiert sind, zu reaktivieren.

"Stress Scent": Virual Reality Serious Game

Expertise in Systemintegration, Mikrodosiertechnik und Sensorik- und Software-Entwicklung

Künstliche Intelligenz zur Ermöglichung des adaptiven Gameplays (in Folgeprojekten):

Anpassung von Szenarien, Duftstoffen und Dosiervolumen an individuellen Stresslevel-typischen Mustern mittels Sensorik und intelligenter Datenauswertung

Mikrodosiertechnik zur Nasen-nahen Dosierung des Geruches:

in VR-Brillen eingebettete piezoelektrische Mikropumpen liefern bestimmte Mengen des Duftes von Reservoir, um die individuelle Wahrnehmung der gewünschten Situation zu gewährleisten

Sensorik und prädiktive Algorithmen zur Vorhersage des Atemzyklus:

Duftdosierung muss während der Einatmung rechtzeitig stattfinden, um die Erkennbarkeit der Geruchskonzentration zu sichern sowie um die Durchmischung der verschiedenen Duftmoleküle zu vermeiden

Datenerzeugung, -bearbeitung und -interpretation zur Messung des Stresslevels (in Folgeprojekten):

Die Reaktion des Probanden auf die erstellten extremen Situationen wird mittels Sensorik gemessen, um Hilfe bei der Lageeinschätzung und dem Handlungsverhalten, der Entscheidungsfindung und der Entscheidungsverbesserung sowie ein Feedback zum Stresslevel zu geben

Sensorik zur Stressmessung:

Stressniveau wird während der Szenarien mittels Sensoren, die die biologische Stressmarker messen, beurteilt und für ein individuelles Stresstraining verwendet (geplant für Folgeprojekte)