Ustalamy tutaj metodę pokrywania powierzchni urządzenia do powierzchniowej fali akustycznej (SAW) amorficzną folią teflonową, aby poprawić wydajność atomizacji wymaganą do zastosowania na wyświetlaczu węchowym.
Artykuł metodologiczny
Metoda poprawy wydajności rozpylacza powierzchniowej fali akustycznej do wyświetlania węchowego
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Ponieważ węch jest ważnym zmysłem w kontaktach międzyludzkich, opracowaliśmy wyświetlacz węchowy za pomocą atomizera powierzchniowej fali akustycznej (SAW) i mikrodozowników. W tym pokazie węchowym skuteczność atomizacji jest ważna, aby uniknąć problemów z trwałością zapachu, często spotykanych w ludzkich interfejsach węchowych. W ten sposób urządzenie SAW jest pokryte amorficzną folią teflonową, aby zmienić charakter podłoża z hydrofilowego na hydrofobowy. Konieczne jest również silanizowanie powierzchni podłoża piezoelektrycznego przed pokryciem teflonowym w celu zwiększenia przyczepności folii. W celu uzyskania jednolitej powłoki na podłożu zastosowano metodę powlekania zanurzeniowego. Szybki zawór elektromagnetyczny został użyty jako mikrodozownik do wypompowania kropli cieczy na powierzchnię urządzenia SAW, ponieważ jego dokładność i powtarzalność były wysokie. Następnie atomizacja stała się łatwiejsza na podłożu hydrofobowym. W tym badaniu badano amorficzną powłokę teflonową do minimalizacji pozostałej cieczy na podłożu po atomizacji. Celem opisanego tutaj protokołu jest pokazanie metod pokrywania powierzchni urządzenia SAW amorficzną folią teflonową i generowania zapachu za pomocą atomizera SAW i mikrodozownika, a następnie przeprowadzenie testu sensorycznego.
Wprowadzenie
Chociaż popularne są urządzenia do stymulacji zmysłów wzrokowych i słuchowych, nie możemy przedstawić wszystkich wrażeń, które postrzegamy; chociaż zazwyczaj możemy przedstawić doznania za pomocą tylko tych dwóch zmysłów. Wyświetlacz węchowy to gadżet, który może prezentować zapach i jest używany w rzeczywistości wirtualnej, dzięki czemu użytkownik może postrzegać zapachy1,2,3,4,5,6,7. Ponieważ węch w dużym stopniu przyczynia się do emocji, bodziec węchowy jest niezbędny do wzbogacenia rzeczywistości. Wcześniej badaliśmy filmy, animacje i gry z zapachami8,9.
Kilku badaczy badało pokazy węchowe; na przykład Yanagida badał projektor zapachowy, który dostarcza zapach do określonej osoby, nawet jeśli nikt z jej otoczenia go nie dostrzega1. Yamada i wsp. badali lokalizację źródła zapachu w przestrzeni wirtualnej przy użyciu prostego modelu rozkładu gaussowskiego stężenia zapachów2. Kim i in. zaproponowali koncepcję dwuwymiarowych układów urządzeń uwalniających zapachy 3. Ponadto zaproponowano proste wyświetlacze węchowe do noszenia na ciele oraz ultradźwiękową matrycę fazowaną do kontrolowania kierunku tych zapachów4,5,6.
Jednym z problemów w wyświetlaniu węchu jest trwałość zapachu. Użytkownik może wykryć zapach nawet po zamierzonej zmianie go na powietrze lub inny zapach. Ponieważ w rzeczywistości wirtualnej lepiej jest przełączać się między zapachami tak szybko, jak to możliwe, należy zbadać problem trwałości zapachu.
Badaliśmy pokaz węchowy z funkcją mieszania wielu składników. Wcześniej opracowaliśmy ten system przy użyciu zaworów elektromagnetycznych z szybkim przełączaniem10. Chociaż stabilnie łączy wiele składników, nie udało nam się jeszcze rozwiązać problemu trwałości zapachu. W związku z tym opracowaliśmy wyświetlacz węchowy przy użyciu mikrodozowników i atomizera SAW11. Chociaż podobne techniki zostały użyte do manipulowania kropelkami cieczy12,13,14, zastosowaliśmy to do generowania zapachów. Urządzenie SAW nadaje się do rozpylania kropelek cieczy, ponieważ może rozpylać kropelki cieczy natychmiast15,16; Odkryliśmy jednak, że maleńkie kropelki cieczy pozostają na podłożu piezoelektrycznym po atomizacji. Te maleńkie kropelki cieczy powodują utrzymywanie się zapachu, nawet jeśli większość płynu jest rozpylona.
Zazwyczaj, perfumy są rozpuszczane w rozpuszczalniku, takim jak etanol, aby zmniejszyć lepkość. Jednak rozcieńczone perfumy rozprowadzają się na powierzchni podłoża piezoelektrycznego ze względu na swój hydrofilowy charakter, a wydajność atomizacji pogarsza się, gdy rozprzestrzenia się cienka warstwa. W ten sposób część cieczy pozostaje nawet po rozpyleniu, której nie można usunąć, nawet jeśli moc RF wzrośnie. Ponieważ rozpuszczalnik wkrótce potem odparowuje, tylko perfumy pozostają na podłożu i przyklejają się do niego.
W tym badaniu pokrywamy powierzchnię podłoża piezoelektrycznego cienką amorficzną folią teflonową, aby stała się ona hydrofobowa z natury. Ponieważ możemy utrzymać kulę przypominającą kropelkę na powierzchni hydrofobowej, energia potrzebna do oderwania cieczy od powierzchni podłoża maleje. Oczekuje się, że wydajność atomizacji poprawi się, gdy powierzchnia urządzenia SAW stanie się hydrofobowa. Ogólnym celem tej metody jest poprawa wydajności atomizacji, tak aby zapach był natychmiast prezentowany i mógł szybko zniknąć po jego prezentacji, ostatecznie do aplikacji na wyświetlacz węchowy. W tym artykule pokazujemy, w jaki sposób urządzenie SAW jest pokryte amorficzną folią teflonową i demonstrujemy poprawę wydajności atomizacji, a jego wyniki eksperymentalne zostały opisane w reference17.
Protokół
Opisane tutaj metody zostały zatwierdzone przez Komitet Etyki Badań Naukowych w Tokio Institute of Technology.
1. Przygotowanie i sprawdzenie impedancji urządzenia SAW
-
Przygotuj urządzenie SAW 10 MHz na podłożu LiNbO3 [128 o-obrócone cięcie Y, propagacja X, z 21 parami palców IDT (przetwornik międzycyfrowy)], wraz z reflektorami wykonanymi z 32 par palców po jednej stronie IDT, jak pokazano na Rysunek 1a.
-
Uwaga: Rysunek 1b pokazuje zasadę atomizacji. SAW jest przekształcany w falę podłużną na kropli cieczy. Mgła jest generowana w wyniku strumienia akustycznego, jeśli energia SAW jest wystarczająco duża.
Uwaga: Urządzenie SAW zostało wyprodukowane przez producenta przy użyciu typowej fotolitografii zgodnie z zaprojektowanym przez autorów wzorem elektrod. Wspomniane wyżej podłoże piezoelektryczne zostało wybrane ze względu na wysoki współczynnik sprzężenia elektromechanicznego. - Zamontuj urządzenie SAW za pomocą folii aluminiowej i pasty przewodzącej na płytce drukowanej wykonanej z aluminium (przeznaczonej dla tego urządzenia SAW), do której podłączone jest złącze SMA (Rysunek 2).
Uwaga: Płytka drukowana wykonana z aluminium jest skuteczna w przypadku promieniowania cieplnego. - Zmierz charakterystykę częstotliwościową impedancji za pomocą analizatora sieci. Urządzenie SAW jest podłączone do analizatora za pomocą koncentrycznego z płytki drukowanej. Charakterystyki częstotliwościowe powinny pokazywać częstotliwości, w których wyimaginowane części admitancji urządzenia schodzą do zera, które są częstotliwościami rezonansowymi urządzenia SAW.
Uwaga: Gdy straty akustyczne w urządzeniu są duże, atomizacja nie występuje. Straty akustyczne można sprawdzić, mierząc charakterystykę częstotliwościową impedancji. Gdy urządzenie SAW jest pokryte folią teflonową, należy monitorować różnicę między charakterystyką częstotliwości przed i po powlekaniu, aby sprawdzić, czy folia nie jest zbyt gruba.
2. Silanizacja
- Przygotować środek sprzęgający silan na bazie aminów (3-ahhminopropylotrietoksysilan). Dostosuj jego stężenie do 0,5 % (v/v) w wodzie za pomocą pipety.
Uwaga: Silanizacja jest obowiązkowa w celu zwiększenia przyczepności amorficznej powłoki teflonowej. Powłoka teflonowa jest usuwana podczas atomizacji, jeśli silanizacja nie jest wykonywana. - Oczyść powierzchnię urządzenia SAW za pomocą bawełnianego wacika nasączonego acetonem.
- Ustaw urządzenie w powlekarce zanurzeniowej (Rysunek 3).
Uwaga: Płytka drukowana, na której urządzenie SAW jest mocowane za pomocą taśmy naprawiającej, jest przymocowana do powlekarki zanurzeniowej, ponieważ grubość urządzenia SAW (0,5 mm) jest zbyt cienka, aby można ją było przymocować bezpośrednio do powlekarki zanurzeniowej. - Pociągnij urządzenie w dół tak, aby obszar rozpylania mógł być zanurzony w roztworze z prędkością 0,2 mm/s. Trzymaj urządzenie w roztworze przez 5 minut.
- Podciągnij urządzenie z prędkością 1,7 mm/s. Trzymaj urządzenie w powietrzu przez 5 minut.
- Opłucz urządzenie w czystej wodzie przez 1 minutę.
- Trzymaj urządzenie w powietrzu przez 30 minut.
3. Amorficzna powłoka teflonowa
- Przygotować amorficzny materiał teflonowy i rozpuszczalnik do rozcieńczenia. Dostosować stężenie amorficznego roztworu teflonu do 3% (v/v) za pomocą rozpuszczalnika.
- Ustaw urządzenie w powlekarce zanurzeniowej (Rysunek 3).
Uwaga: Zastosowano tutaj powlekanie zanurzeniowe, ponieważ niezbędna jest jednolita powłoka. Szorstka powłoka, a także powłoka, która jest zbyt gruba, może powodować pogorszenie wydajności rozpylania z powodu tłumienia SAW. - Pociągnij urządzenie w dół tak, aby obszar atomizacji był zanurzony w roztworze z prędkością 0,2 mm/s. Trzymaj urządzenie w roztworze przez 15 s.
- Podciągnij urządzenie z prędkością 1,7 mm/s. Trzymaj urządzenie w powietrzu przez 5 minut.
- Pociągnij urządzenie w dół tak, aby obszar atomizacji był zanurzony w roztworze z prędkością 0,2 mm/s. Trzymaj urządzenie w roztworze przez 15 s.
- Pociągnij urządzenie do góry z prędkością 1,7 mm/s. Trzymaj urządzenie w powietrzu przez 30 minut.
- Piecz urządzenie w temperaturze 180 °C przez 60 minut na płycie grzejnej.
Uwaga: Grubość powłoki wynosiła około 400 nm zgodnie z pomiarem mikrowagi kryształów kwarcu (QCM).
4. Eksperymentalny zestaw do atomizacji
- Zamontuj urządzenie SAW na płytce drukowanej.
Uwaga: Ponieważ grubość urządzenia SAW wynosi 0,5 mm, można je łatwo złamać. Dlatego konieczne jest podparcie go mechanicznie. - Zmierz charakterystykę częstotliwościową impedancji urządzenia SAW za pomocą analizatora sieci. Urządzenie SAW jest podłączone do analizatora za pomocą koncentrycznego na płytce drukowanej. Charakterystyki częstotliwościowe powinny pokazywać częstotliwości, w których wyimaginowane części admitancji urządzenia spadają do zera, które są częstotliwościami rezonansowymi urządzenia SAW
Uwaga: Sprawdź tłumienie RF w urządzeniu SAW. Utrata urządzenia SAW zwiększa się, gdy jest ono niewłaściwie powlekane. Ten wzrost strat zwykle występuje z powodu niejednorodności powłoki lub nadmiernej grubości powłoki; W związku z tym należy porównać charakterystyki impedancji przed i po powlekaniu. Atomizacji nie można przeprowadzić, jeśli tłumienie SAW jest zbyt duże. - Podłącz urządzenie SAW do generatora funkcyjnego za pomocą wzmacniacza mocy RF.
- Ustaw przebieg sygnału impulsu RF w generatorze funkcyjnym (Rysunek 4a). Sygnał impulsu dla urządzenia SAW powinien być falą sinusoidalną, a jego cykl pracy powinien wynosić 10%. Częstotliwość fali należy również ustawić na częstotliwość rezonansową urządzenia SAW uzyskaną z pomiarów charakterystyki impedancji.
- Podłącz generator impulsów prostokątnych do zaworu elektromagnetycznego [tj. mikrodozownika przez obwód sterujący (Rysunek 5)], aby sygnał impulsowy 24 V mógł być dostarczony do dozownika, o czym również wspomniano w dyskusji18,19.
Wskazówka: Do sterowania zaworami elektromagnetycznymi wygodny jest układ tranzystorów. W tym badaniu za pomocą układu tranzystorów można sterować do ośmiu zaworów elektromagnetycznych. - Ustaw mikropompę tak, aby wywierała ciśnienie, aby przepuścić płyn do mikrodozownika (Rysunek 5). Mikropompa obsługuje zdolność mikrodozownika do samozasysania20.
- W razie potrzeby użyj termometru na podczerwień, aby zmierzyć temperaturę urządzenia SAW.
Uwaga: Temperatura na powierzchni urządzenia SAW zwykle osiąga około 45 °C, gdy sygnał impulsu RF (85 Vp-p i 10% cykl pracy) jest stosowany przez 5 minut.
5. Atomizacja
- Umieścić płyn (tj. zapach lub substancję chemiczną rozcieńczoną etanolem) do fiolki.
- Ustaw przebieg sygnału impulsowego przyłożonego do mikrodozownika (Rysunek 4b). Sygnał impulsowy jest sekwencją impulsów fali prostokątnej z 10% cyklem pracy i jest generowany za pomocą generatora funkcyjnego.
- Zastosuj sygnał impulsowy do mikrodozownika, aby skierować kroplę cieczy do urządzenia SAW18. Ponieważ pojedyncza kropla z mikrodozownika to tylko kilka nanolitrów, do utworzenia większej kropli do atomizacji potrzebna jest sekwencja impulsów.
- Zastosuj sygnał impulsu RF do urządzenia SAW, aby rozpylić kropelki cieczy17. Sygnał impulsu jest podawany z generatora funkcyjnego przez wzmacniacz po utworzeniu kropelek cieczy. Sygnał powinien być stosowany tak długo, jak długo para jest nadal wytwarzana w procesie atomizacji.
Uwaga: Sygnał impulsowy RF służy do regulacji średniej mocy RF. Urządzenie SAW może mieć pęknięcie, jeśli moc RF jest znacznie większa niż 2 W. - Obserwuj powierzchnię urządzenia SAW, aby sprawdzić pozostałą kroplę cieczy.
- Wykonaj tę samą procedurę, co w krokach 4.1-4.7 i 5.1-5.5 dla nieosłoniętego urządzenia SAW. Następnie porównaj ilość pozostałej kropli cieczy na pokrytym podłożu z kroplą z gołego podłoża.
6. Wykrywanie zapachów
- Umieścić płyn w fiolce zgodnie z instrukcją wykonania kroku 5.1.
- Dostosuj wysokość atomizera SAW za pomocą podnośnika tak, aby jego wysokość pozostała równa nosowi uczestnika.
- Dozuj płyn na urządzenie SAW.
- Włącz wentylator.
- Pozwól uczestnikowi wykryć zapach.
Uwaga: Autorzy przeprowadzili test sensoryczny zamiast analizatora LZO używanego w poprzedniej pracy, ponieważ należy ocenić postrzeganą intensywność, a nie stężenie pary.
Wyniki
Jeden mikrolitr etanolu naniesiono zarówno na niepowlekane, jak i powlekane podłoża z LiNbO3 (etanol był typowo stosowany jako rozpuszczalnik perfum). Po rozpłynięciu się na podłożu utworzył się cienki film roztworu etanolu (Rycina 6a); z kolei na podłożu powlekanym zachowano kształt sferyczny (Rycina 6b). Kąt zwilżania jednego mikrolitra wody zwiększył się z 50 do 110 stopni po powleczeniu amorficznym Teflonem (Rycina 6c i 6d). Stwierdzono, że amorficzna powłoka teflonowa zwiększyła charakter hydrofobowy. Sferyczny kształt kropli został zachowany na podłożu powlekanym, podczas gdy na podłożu niepowlekanym ciecz rozpłynęła się w cienki film.
Następnie przeprowadzono eksperyment z rozpylaniem 200 nL lawendy (Rycina 7). Kolejne obrazy rozpylania bez powłoki oraz z powłoką przedstawiono odpowiednio na Rycynie 7a i 7b. Skalę czasową na fotografiach uzyskano z liczby klatek zarejestrowanych przez aparat cyfrowy. Lawendę rozcieńczono etanolem (stosunek rozcieńczenia: 50:1 v/v). Na niepowlekanym podłożu ciecz rozpłynęła się natychmiast po naniesieniu. W 33 ms w centrum cieczy nastąpiło silne rozpylenie, natomiast na krawędzi cieczy w obrębie okręgu wytworzyła się jedynie ograniczona mgiełka, jak pokazano na Rycynie 7a. W 100 ms rozpylanie ustało; zatem, mimo że początkowo wystąpiło rozpylenie, szybko dobiegło ono końca. Następnie pozostała część cieczy. Podczas gdy rozpuszczalnik odparował szybko, na powierzchni podłoża pozostała część substancji rozpuszczonej; w związku z tym pozostała substancja rozpuszczona spowodowała silną trwałość zapachu. Z drugiej strony, na powlekanym podłożu po naniesieniu cieczy utrzymano kształt zbliżony do sfery z kątem zwilżania powyżej 90 stopni (Rycina 7b). Podczas rozpylania wytworzyła się skoncentrowana mgiełka. Po rozpyleniu w mniejszym obszarze pozostało znacznie mniej cieczy w porównaniu z niepowlekanym podłożem. Ponieważ pozostała ciecz nie tworzyła gładkiej i ciągłej powierzchni, lecz występowała w formie małych, pojedynczych kropli, trudno jest dokładnie obliczyć stopień pokrycia kroplami powłoki Teflonowej. Pr략owo mówiąc, pozostała ciecz na powierzchni hydrofobowej stanowiła maksymalnie 10% ilości cieczy na powierzchni hydrofilowej.
Rysunek 1: Atomizer SAW. (a) Konfiguracja urządzenia SAW oraz (b) zasada działania atomizera SAW. Jego elektroda składa się ze złota i chromu. Rysunek 1a został przedrukowany za zgodą20. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Rycina 2: Urządzenie SAW na płytce drukowanej.
Rysunek 3: Powlekacz zanurzeniowy użyty w niniejszym badaniu.
Rycina 4: Sekwencje czasowe. (a) Kształt fali sygnału RF. Typowe wartości Vpp oraz Tr wynoszą odpowiednio 85 Vp-p i 1 s. Typowy cykl pracy, taki jak TH/Tr, wynosi 10%. (b) Kształt fali przyłożonej do mikrodyspensera. Typowe wartości Tw, T i N wynoszą odpowiednio 1 ms, 10 ms i 70 impulsów.
Rycina 5: Układ eksperymentalny do atomizacji kropel cieczy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rysunek 6: Porównanie kształtu kropli cieczy na podłożach niepowlekanym i powlekanym. Przedstawiono (a) widok z góry na cienką warstwę na niepowlekanej powierzchni niobianu litu oraz (b) widok z boku kropli cieczy na powierzchni powlekanej. W obu przypadkach (a) i (b) wykorzystano 1 µL etanolu. Tutaj (c) i (d) przedstawiają widoki z boku 1 µL wody odpowiednio na podłożu niepowlekanym i powlekanym. Rysunek powtórzono za zgodą17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Rycina 7: Atomizacja kropli cieczy. Przedstawiono (a) powierzchnię hydrofilową (czysty niobian litu) oraz (b) powierzchnię hydrofobową (podłoże pokryte amorficznym Teflonem). Próbka stanowi 200 nL lawendy. Rycina została powielona za zgodą17. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Rycina 8: Mikrodyspenser oparty na elektrozaworze. Przedstawiono (a) zasadę działania mikrodyspensera oraz (b) układ sterujący dla pojedynczego kanału. Rycina przedrukowana za zgodą20. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.
Rycina 9: Zastosowanie atomizera SAW pokrytego amorficzną warstwą teflonu. Prezentacja badawcza z sympozjum Intelligent User Interfaces (IUI) 2018 w Tokio, Japonia.
Dyskusja
Jednym z kluczowych elementów w tym badaniu jest mikrodozownik wykonany z wysokoobrotowego zaworu elektromagnetycznego18,19. Rysunek 8a przedstawia zasadę działania tego mikrodozownika. Tłok był napędzany cewką elektromagnetyczną. Jego wylot jest całkowicie zamknięty przez tłok w fazie OFF. Tłok szybko porusza się, aby zassać ciecz z przodu podczas krótkiej fazy włączenia, a następnie wraca do pierwotnego miejsca i wystrzeliwuje maleńką kropelkę cieczy z otworu zaworu elektromagnetycznego, który jest napędzany przez obwód pokazany na rysunku 8b. Ilość jednej kropli cieczy to kilka nanolitrów. Częstotliwość zaworu wynosi od 1 do 1000 Hz, jego minimalna szerokość impulsu to 0,5 ms i działa znacznie szybciej niż typowy zawór elektromagnetyczny. Typowa odległość między kryzą elektrozaworu a podłożem wynosiła 15 mm. Badanie to wykazało, że ilość płynu jest precyzyjna i powtarzalna; Ponadto jest odporny na pęcherzyki.
Trwałość zapachu może być drastycznie zmniejszona dzięki amorficznej powłoce teflonowej, gdy używany jest wyświetlacz węchowy oparty na atomizerze SAW21. Można go jeszcze poprawić, stosując kanał dedykowany do dostarczania rozpuszczalników na powierzchnię podłoża w celu oczyszczenia.
Krytycznym krokiem w protokole jest ręczna regulacja częstotliwości wzbudzenia rozpylacza, gdy odbiega ona od optymalnej. W przyszłości powinno to być wykonywane automatycznie. Modyfikacja w stosunku do pierwotnego protokołu miała obejmować proces silanizacji, ponieważ sama powłoka teflonowa bez silanizacji była rozpylana.
Pozostają dwie kwestie, które ograniczają tę technikę, a jedną z nich jest problem z falą stojącą. Fala stojąca jest generowana, gdy odbicie występuje na krawędzi podłoża. Ponieważ antywęzeł i węzeł pojawiają się okresowo, atomizacja staje się słaba w węźle. Chociaż używamy żelu silikonowego do tłumienia fali stojącej, to nie wystarczy. Konieczny jest lepszy materiał do pochłaniania energii akustycznej.
Drugim ograniczeniem jest trwałość powłoki teflonowej. Powłoka teflonowa jest częściowo usuwana po wielokrotnym rozpyleniu cieczy. Ponieważ obecny stan powłoki nie został dokładnie zbadany, autorzy mogą ją zoptymalizować, aby przedłużyć trwałość powłoki teflonowej.
Niemniej jednak znaczenie protokołu w odniesieniu do istniejących metod polega na redukcji pozostałej cieczy po atomizacji na powierzchni z powłoką w porównaniu do bez powłoki. W ten sposób trwałość zapachu jest drastycznie zmniejszona, jak to opisano w innym miejscu17. Za pomocą tego urządzenia SAW przeprowadzono demonstrację pokazu węchowego. Ośmioskładnikowy wyświetlacz węchowy demonstrujący kasę, pomarańczę, whisky i ich mieszaninę zaprezentowano użytkownikowi za pomocą wyświetlacza montowanego na głowie (Rysunek 9)19. W tej sytuacji urządzenie SAW z proponowaną powłoką dobrze sprawdza się w tłumieniu utrzymywania się zapachu, który w przeciwnym razie może znacznie pogorszyć jakość prezentacji zapachu.
Opisana tutaj technika jest ważna dla wyświetlania węchu. Ponadto atomizer SAW ma zastosowanie do nebulizatora do użytku medycznego i jonizacji elektrorozpylania do spektrometrii mas. W tych zastosowaniach wymagana jest również wydajność atomizacji.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
To badanie było częściowo wspierane przez program JST Mirai, Grant Number JPMJMI17DD.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Urządzenie SAW | Lightom | Wykonany na zamówienie | |
| analizator sieci | SDR-kit | DG84AQ VNWA 3E | |
| Powlekarka zanurzeniowa | Aiden | DC4300 | |
| Środek sprzęgający silan | Shin-etsu Chemical | KBE 903 | |
| Cytop amorficzna powłoka teflonowa Szkło | Asahi | CT107MK | |
| Rozpuszczalnik do rozcieńczania powłoki cytop | Szklany | zawór elektromagnetyczny Asahi CT-SOLV100K | |
| Lee | INKA2438510H | ||
| Układ tranzystorów | Texas Instrument | ULN2803A | |
| Wzmacniacz mocy RF | Mini-obwody | ZHL-5W-1 | |
| Aparat cyfrowy | Panasonic Corp | DMC-FZ300 | |
| Wyświetlacz do montażu na głowie | Zestaw słuchawkowy | Occulus | |
| Płyta grzejna | jako jeden | HHP-170A |
Bibliografia
- Yanagida, Y. A survey of olfactory displays: Making and delivering scents. IEEE Sensors. , 1-4 (2012).
- Yamada, T., Yokoyama, S., Tanikawa, T., Hirota, K., Hirose, M. Wearable Olfactory Display: Using Odor in Outdoor Environment. IEEE Virtual Reality. , 199-206 (2006).
- Kim, H., et al. An X-Y addressablematrix odor-releasing system using an on-off switchable device. Angewandte Chemie. 123 (30), 6903-6907 (2011).
- Amores, J., Maes, P. Essence: olfactory interfaces for unconscious influence of mood and cognitive performance. CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 28-34 (2017).
- Dobbelstein, D., Herrdum, S., Rukzio, E. inScent: A Wearable Olfactory Display as an Amplification for Mobile Notifications. International Symposium on Wearable Computers. , 28-34 (2017).
- Hasegawa, K., Qiu, L., Shinoda, H. Midair Ultrasound Fragrance Rendering. IEEE Transaction ON VISUALIZATION AND COMPUTER GRAPHICS. 24 (4), 1477-1485 (2018).
- Essentials of machine olfaction and taste. Nakamoto, T. , Wiley. 247-314 (2016).
- Nakamoto, T., Yoshikawa, K. Movie with scents generated by olfactory display using solenoid valves. Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. E89-A (11), 3327-3332 (2006).
- Nakamoto, T., Otaguro, S., Kinoshita, M., Nagahama, M., Ohnishi, K., Ishida, T. Cooking up an interactive olfactory game display. IEEE Computer Graphics and Application. 28 (1), 75-78 (2008).
- Nakamoto, T., Minh, P. H. D. Improvement of olfactory display using solenoid valves. Proceedings of IEEE Virtual Reality Annual International Symposium. , 171-178 (2007).
- Hashimoto, K., Nakamoto, T. Tiny Olfactory Display Using Surface Acoustic Wave Device and Micropumps for Wearable Applications. IEEE Sensors Journal. 16 (12), 4974-4980 (2016).
- Beyssen, D., Brizoual, L. L., Elmazria, O., Alnot, P. Microfluidic device based on surface acoustic wave. Sensors and Actuators B: Chemical. 118 (1-2), 380-385 (2006).
- Wixforth, A., Strobl, C., Gauer, C., Toegl, A., Scriba, J., Guttenberg, Z. V. Acoustic manipulation of small droplets. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 379 (7-8), 982-991 (2004).
- Heron, S. R., Wilson, R., Shaffer, S. A., Goodlett, D. R., Cooper, J. M. Surface Acoustic Wave Nebulization of Peptides as a Microfluidic Interface for Mass Spectrometry. Analytical Chemistry. 82 (10), 3985-3989 (2010).
- Kurosawa, M., Watanabe, T., Higuchi, T. Surface acoustic wave atomizer with pumping effect. IEEE Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , 25-30 (1999).
- Shiokawa, S., Matsui, Y., Ueda, T. Liquid streaming and droplet formation caused by leaky Rayleigh waves. Ultrasonics Symposium:Proceedings of the IEEE. 1, 643-646 (1989).
- Li, H., Qi, G., Kato, S., Nakamoto, T. Investigation and Improvement of Atomization Efficiency based on SAW Device Coated with Amorphous Fluoropolymer Film for Olfactory Display. Sensors and Actuators B: Chemical. 263 (15), 266-273 (2018).
- Kato, S., Nakamoto, T. Control system of micro droplet using micro-dispenser based on solenoid valve and its application for highly efficient SAW atomizer. IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines. 138 (6), 220-225 (2018).
- Itou, S., Iseki, M., Kato, S., Nakamoto, T. Olfactory and visual presentation using olfactory display using SAW atomizer and solenoid valves. Proceedings of the 2018 Conference on Intelligent User Interface. , (2018).
- Nakamoto, T., Ito, S., Kato, S., Qi, G. Multicomponent olfactory display using solenoid valves and SAW atomizer and its blending-capability evaluation. IEEE Sensors Journal. , (2018).
- Kato, S., Nakamoto, T. Olfactory Display Based on Sniffing Action. IEEE Conference on Virtual Reality. , (2018).
Przedruki i uprawnienia
