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Photonics News 84

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Spektrometer messen Gefühle von Kinobesuchern

Es liegt was in der Luft - Spannend oder lustig?


D84-033

Riecht ein Thriller anders als eine Komödie? Natürlich nicht, denn das Geruchskino ist immer noch nicht erfunden und die Emotionen werden über Bilder und Geräusche erzeugt. Andererseits ist inzwischen bekannt, dass Pflanzen und Insekten über chemische Stoffe Informationen weitergeben. Warum also nicht auch Menschen? Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz sind der Frage auf dem Grund gegangen. Dafür haben sie einen Ort gewählt, an dem viele Menschen zur selben Zeit dieselben Gefühle empfinden: Ein Kino.

In der Schule lernen wir, dass der Sauerstoff, den wir einatmen, im Körper in Kohlendioxid umgewandelt wird. Das ist im Prinzip auch richtig, doch zusätzlich enthält unser Atem noch weitere Stoffe, sogenannte flüchtige Verbindungen. 872 davon sind den Wissenschaftlern inzwischen bekannt. Von einigen wenigen wissen sie, dass sie durch physiologische Prozesse im Körper erzeugt werden. Dieses Wissen wird genutzt, um Veränderungen im Körper zu messen – zum Beispiel wie der Organismus auf Sport oder auf bestimmte Lebensmittel reagiert. Auch starke Emotionen lösen in der Muskulatur, im Nervensystem oder im Blutkreislauf biochemische Prozesse aus. Prof. Jonathan Williams und sein Team vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz wollten nun feststellen, ob man diese Reaktionen in der Atemluft nachweisen kann.

100 Gase in 30 Sekunden

Ein Kino bietet für dieses Projekt die optimale Kulisse. Zum einen reagieren alle Zuschauer gleichzeitig auf das Filmgeschehen. So können die gemessenen Werte immer einer bestimmten Szene zugeordnet werden. Außerdem werden die Säle kontinuierlich gelüftet: Durch Öffnungen unter den Sitzen dringt frische Luft ein, während die „gebrauchte“ Luft durch Ventilationsöffnungen in der Decke entweicht. Dort installierten die Wissenschaftler mehrere Massenspektrometer und konnten so im Abstand von 30 Sekunden die Konzentration von rund 100 verschiedenen flüchtigen Verbindungen messen. Die kontinuierliche Zirkulation hat außerdem den nützlichen Nebeneffekt, dass die Zusammensetzung der Luft nach der Vorstellung schnell wieder auf ein Normalniveau zurückkehrt. So kann man die Messergebnisse aufeinanderfolgender Vorstellungen später gut miteinander vergleichen.

Über eineinhalb Monate wurden die Werte in zwei Sälen eines Mainzer Multiplexkinos gemessen. In diesem Zeitraum liefen Filme der verschiedensten Genres: Neben den üblichen Komödien und Actionstreifen wurden auch Horror- und Kinderfilme gezeigt – sogar eine Ballettaufführung war darunter. Die Spektrogramme der einzelnen Kurven waren so charakteristisch, dass die Forscher oft mit bloßem Auge erkennen konnten, um welchen Film es sich handelte. Vor allem spannende und lustige Szenen kann man an den Messkurven deutlich erkennen.

Spannende und komische Kurven

„Wenn die Heldin am Höhepunkt eines Actionfilms um ihr Leben kämpfte, stiegen die Werte für Kohlendioxid und Isopren in der Abluft immer deutlich an“, erklärt Williams. „… und das bei jeder Vorstellung.“ Das ist wichtig, denn nur so sind die Ergebnisse reproduzierbar, also auch wissenschaftlich belastbar. Von Isopren ist unter anderem bekannt, dass es durch Muskeltätigkeit freigesetzt wird. Eine Erklärung für den Anstieg der Isoprenkonzentration bei einem sitzenden Publikum könnte sein, dass sich die Kinobesucher bei aufregenden Filmszenen anspannen, unruhig werden und schneller atmen.

Dass gerade für „Spannung“ und „Humor“ die deutlichsten Messergebnisse erzielt wurden, könnte mit der Evolution zusammenhängen. Durch bestimmte Substanzen teilt der Körper Artgenossen mit, ob erhöhte Aufmerksamkeit geboten ist („Spannung“) oder ob es Zeit ist, sich zu entspannen („Humor“). Die Erkenntnisse der Studie können in verschiedenen Bereichen Vorteile bringen. Bei der medizinischen Atemgasanalyse lässt sich zum Beispiel feststellen, ob sich der Patient in einer Stresssituation befindet und die Ergebnisse verfälscht werden könnten. Bei audiovisuellen Medien wie Werbespots, Filmen oder Videospielen kann die Reaktion des Testpublikums durch Atemluftmessungen besser bewertet werden.


IR-Spektroskopie zur CO2-Messung

Um die Kohlendioxid-Konzentration im Kinosaal zu messen, nutzten die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts die IR-Spektroskopie. Gase absorbieren bestimmte Wellenlängen des IR-Spektrums. Anhand des Absorptionsverhaltens kann ein Sensor den CO2-Gehalt exakt feststellen. Die Sensoren sind dabei auf die absorbierte Wellenlänge von 4,265 µm abgestimmt.

Die in Kinosälen ermittelte CO2-Kurve hat wegen der kontinuierlichen Luftzirkulation klassischerweise die Form einer „Haifischflosse“. Die Konzentration in der Atemluft steigt nach Beginn der Aufführung zunächst steil an, bis sie sich bei rund 1000 – 2400  ppm einpendelt. Sobald das Publikum den Saal verlässt, sinkt sie schnell wieder und nähert sich dem Startwert.

Die pyroelektrischen Detektoren von LASER COMPONENTS werden vor allem in der höher auflösenden Analytik eingesetzt oder in der Medizin.


Datenblatt:

Weitere Produktinformationen:
Pyroelektrische Detektoren mit Differenzverstärker
LiTaO3 Einkanal-Detektoren
LiTaO3 Mehrkanaldetektoren
DLaTGS Pyrodetektoren

Hersteller:
Laser Components Pyro Group, Inc.

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