Wir schaffen hier ein Verfahren zur Beschichtung der Oberfläche eine akustische Oberflächenwellen (SAW) Gerät mit amorphen Teflon-Film um die Zerstäubung Effizienz für Anwendung zu einer olfaktorischen Anzeige erforderlich.
Da Geruchssinn ein wichtiger Sinn im menschlichen Schnittstellen ist, entwickelten wir eine olfaktorische Display über eine akustische Oberflächenwellen (SAW) Zerstäuber und Mikro-Dispenser. In diesem olfaktorischen Display ist die Effizienz der Atomisierung wichtig zur Vermeidung von Geruch Persistenz Probleme oft in menschlichen olfaktorischen Schnittstellen. Somit ist die Säge Gerät mit amorphen Teflon-Film, verändern die Substrat Art von hydrophil, hydrophob beschichtet. Es ist auch notwendig, Silanize der piezoelektrischen Substratoberfläche vor der Teflon-Beschichtung, die Haftung des Films zu verbessern. Ein Dip-Beschichtungsverfahren wurde angenommen, um gleichmäßige Beschichtung auf dem Untergrund zu erhalten. Das High-Speed-Magnetventil diente als Mikro-Dispenser, Auslauf einen Tropfen an der Säge Geräteoberfläche, da seine Genauigkeit und Reproduzierbarkeit hoch waren. Dann wurde die Zerstäubung einfacher auf dem hydrophoben Substrat. In dieser Studie wurde die amorphe Teflon-Beschichtung zur Minimierung der restlichen Flüssigkeit auf dem Substrat nach Zerstäubung untersucht. Das Ziel des hier beschriebenen Protokolls ist es, die Methoden für die Beschichtung einer Säge Geräteoberfläche mit amorphen Teflon-Film zeigen und erzeugen den Geruch mit der Säge Zerstäuber und eine Mikro-Dispenser, gefolgt von einem sensorischen Test.
Obwohl Geräte für anregenden visuellen und auditiven Sinne populär sind, präsentieren wir können nicht alle Empfindungen, die wir wahrnehmen; Allerdings können wir normalerweise eine Sensation mit nur diesen beiden Sinnen präsentieren. Eine olfaktorische Display ist ein Gadget, die einen Duft präsentieren kann, und es ist in der virtuellen Realität verwendet, so dass ein Benutzer Düfte1,2,3,4,5,6wahrnehmen kann, 7. Da Geruchssinn stark Emotionen trägt, ist ein olfaktorischer Reiz unabdingbar für die Verbesserung der Realität. Wir haben vorher studiert, Filme, Animationen und Spiele mit Düften8,9.
Mehrere Forscher untersuchten olfaktorische zeigt; Yanagida hat beispielsweise einen Duft-Projektor studiert, der liefert einen Duft an eine bestimmte Person, selbst wenn niemand um ihn oder sie es1wahrnimmt. Yamada Et Al. untersuchten eine Geruch Quelle Lokalisierung im virtuellen Raum mit einem einfachen Gaußverteilung Modell des Geruch Konzentration2. Kim Et Al. haben das Konzept von zweidimensionalen Arrays von Geruch freisetzenden Geräten 3vorgeschlagen. Darüber hinaus wurden einfache tragbare olfaktorische Displays und Ultraschall Phased-Array für die Steuerung der Richtung dieser Düfte vorgeschlagenen4,5,6.
Eines der Probleme im olfaktorischen Display ist Geruch Persistenz. Ein Benutzer kann den Geruch erkennen, selbst nachdem es in der Luft oder einem anderen Duft geändert werden soll. Da es wechseln zwischen Düfte so schnell wie möglich in der virtuellen Realität vorzuziehen ist, sollte der Geruch Persistenz Problem studiert werden.
Wir untersuchten die olfaktorische Anzeige mit einer Funktion von vielen Zutaten. Wir zuvor entwickelt dieses System über Magnetventile mit High-Speed-switching10. Obwohl es viele Zutaten stabil Überblendungen, konnten wir nicht noch das Problem der Geruch Beharrlichkeit lösen. So haben wir seitdem die olfaktorische Anzeige mit Mikro-Spender und eine Säge Zerstäuber11entwickelt. Obwohl ähnliche Techniken verwendet wurden, um flüssige Tröpfchen12,13,14zu manipulieren, haben wir es um Generation Duft angewandt. Die Säge-Gerät eignet sich für flüssige Tröpfchen zu vernebeln, da es flüssige Tröpfchen zerstäuben kann sofort15,16; Allerdings haben wir festgestellt, dass kleinen Flüssigkeitströpfchen auf einem piezoelektrischen Substrat nach der Zerstäubung zu bleiben. Diese kleinen Flüssigkeitströpfchen verursachen Geruch Beharrlichkeit, auch wenn die meisten der Flüssigkeit zerstäubt wird.
In der Regel ist eine Parfüm in einem Lösungsmittel wie Ethanol zur Senkung der Viskosität aufgelöst. Jedoch verwässerte Parfüm breitet sich auf der Oberfläche von einem piezoelektrischen Substrat aufgrund seiner hydrophilen Natur und die Zerstäubung Effizienz verschlechtert sich, wenn Dünnschicht ausbreitet. So ein Teil der Flüssigkeit bleibt auch nach der Zerstäubung, die entfernt werden können, auch wenn HF-Leistung erhöht. Da das Lösungsmittel verdunstet schnell nach, nur der Duft bleibt auf und hält sich an das Substrat.
In dieser Studie beschichten wir die Oberfläche eines piezoelektrischen Substrats mit Teflon amorphe Dünnschicht, so wird es in der Natur hydrophobe. Da wir die Tröpfchen-ähnliche Kugel auf der hydrophoben Oberfläche halten kann, sinkt der Energiebedarf zum Lösen von Flüssigkeit aus der Substratoberfläche. Es wird erwartet, dass eine Zerstäubung Effizienz verbessert wird, wenn die Oberfläche der Säge Gerät hydrophobe wird. Das übergeordnete Ziel dieser Methode ist es, die Zerstäubung Effizienz zu verbessern, so dass ein Duft sofort dargestellt wird und schnell nach seiner Präsentation verschwinden kann, letztlich zum olfaktorischen Anwendung anzuzeigen. In diesem Papier wir zeigen, wie eine Säge-Gerät mit amorphen Teflon-Folie beschichtet ist und zeigen die Verbesserung der Effizienz der Atomisierung und seine experimentellen Ergebnisse wurden in der Referenz-17beschrieben.
Eines der wichtigsten Komponenten in dieser Studie ist die Mikro-Dispenser, gebildet von einem High-Speed-Magnetventil Ventil18,19. Abbildung 8a zeigt das Prinzip der Mikro-Spender. Der Kolben wurde durch eine elektromagnetische Spule getrieben. Der Auslass ist komplett durch den Kolben in der OFF-Phase geschlossen. Den Kolben schnell bewegt Flüssigkeit vor während einer kurzen Phase, dann es zeichnen bewegt sich zurück an den ursprünglichen Speicherort und jets einen winzigen Tropfen aus einer Öffnung des Magnetventils, die durch die in Abbildung 8gezeigten Schaltung angetrieben wird. Ein Tropfen beträgt wenige Nanoliter. Die Frequenz des Ventils liegt zwischen 1 und 1000 Hz, die minimale Pulsbreite ist 0,5 ms, und es funktioniert viel schneller als eine typische Magnetventil. Der typische Abstand zwischen der Öffnung des Magnetventils und das Substrat war 15 mm. Diese Studie zeigte, dass die Menge der Flüssigkeit präzise und reproduzierbar ist; Darüber hinaus ist er robust gegen Bläschen.
Geruch Persistenz kann drastisch reduziert werden, aufgrund der amorphen Teflon-Coatingwhen eine olfaktorische Anzeige basiert auf einer Säge Zerstäuber dient21. Es kann weiter verbessert werden, wenn ein Kanal für übermitteln Lösungsmittel an der Substratoberfläche zur Reinigung verwendet wird.
Der entscheidende Schritt im Protokoll ist die Erregerfrequenz der Zerstäuber manuell einstellen, wenn sie von der optimalen abweicht. Dies sollte in Zukunft automatisch durchgeführt. Eine Änderung des ursprünglichen Protokolls war, gehören den Silanisierung Prozess seit Teflon Beschichtung selbst ohne Silanisierung zerstäubt wurde.
Es gibt zwei verbleibenden Fragen, die diese Technik, wobei die stehende Welle Problem zu begrenzen. Die stehende Welle wird ausgelöst bei Reflexion am Rand des Substrats. Da Bauch und Knoten erscheint in regelmäßigen Abständen, wird Zerstäubung am Knoten schwach. Obwohl wir eine Silikongel verwenden, um die stehende Welle zu unterdrücken, ist dies nicht ausreichend. Das Material der Wahl, die Schallenergie absorbieren ist notwendig.
Die zweite Einschränkung ist die Haltbarkeit der Teflon-Beschichtung. Die Teflon-Beschichtung ist teilweise nach Zerstäubung einer Flüssigkeit viele Male entfernt. Da der aktuelle Zustand für die Beschichtung nicht umfassend untersucht worden, können die Autoren es verlängern die Haltbarkeit der Teflon-Beschichtung optimieren.
Dennoch ist die Bedeutung des Protokolls in Bezug auf bestehende Verfahren der Reduktion der verbleibenden Flüssigkeit nach Zerstäubung auf einer Oberfläche mit Beschichtung im Vergleich zu ohne Beschichtung. Das Fortbestehen der Geruch ist so drastisch reduziert, da ist an anderer Stelle17beschrieben. Mit dieser Säge Gerät erfolgte Demonstration des olfaktorischen Displays. Die acht-Komponente olfaktorische Anzeige, Cassis, Orange, Whisky und ihre Mischung demonstrieren präsentierten sich an einen Benutzer mit Kopf montieren angezeigt (Abbildung 9)19. In diesem Fall funktioniert eine Säge-Gerät mit der vorgeschlagenen Beschichtung um gut zu Geruch Persistenz zu unterdrücken, die sonst die Qualität der Duft Präsentation erheblich verschlechtern können.
Die hier beschriebene Technik ist wichtig für die olfaktorischen Anzeige. Darüber hinaus gilt der Säge-Zerstäuber für einen Vernebler für medizinische Zwecke und Elektrospray-Ionisation für Massenspektrometrie. Die Zerstäubung Effizienz ist auch in diesen Anwendungen erforderlich.
The authors have nothing to disclose.
Diese Studie wurde teilweise von JST Mirai Programm, Grant Nummer JPMJMI17DD unterstützt.
SAW device | Lightom | Custom-made | |
Network analyzer | SDR-kits | DG84AQ VNWA 3E | |
Dip coater | Aiden | DC4300 | |
Silane coupling agent | Shin-etsu Chemical | KBE 903 | |
Cytop amorphous teflon coating | Asahi glass | CT107MK | |
Solvent for diluting cytop coating | Asahi glass | CT-SOLV100K | |
Solenoid valve | Lee | INKA2438510H | |
Transistor array | Texas Instrument | ULN2803A | |
RF power amplifier | Mini-Circuits | ZHL-5W-1 | |
Digital camera | Panasonic Corp | DMC-FZ300 | |
Head Mount Display | Occulus | Occulus Rift Headset | |
Hot plate | As One | HHP-170A |