Här etablerar vi en metod för beläggning på ytan av en yta Akustiskt vinka (SAW) enhet med amorft Teflon film att effektivisera atomisering krävs för ansökan till en lukt skärm.
Eftersom lukt är en viktig känsla i mänskliga gränssnitt, har vi utvecklat en lukt skärm med en surface Akustiskt vinka (SAW) atomizer och mikro-automater. I denna lukt display är effektiviteten av atomisering viktigt för att undvika lukt uthållighet problem ofta i människors lukt gränssnitt. Sålunda är såg enheten täckt med amorft Teflon film att ändra substrat karaktär från hydrofil att hydrofoba. Det är också nödvändigt att silanize piezoelektriska substrat ytan före Teflon-beläggning för att förbättra vidhäftningen av filmen. En dip beläggning metod antogs för att erhålla jämn beläggning på substratet. Höghastighetståg magnetventilen användes som mikro-dispenser till utlopp en flytande droplet till SAW enheten ytan eftersom dess noggrannhet och reproducerbarhet var hög. Sedan blev atomisering lättare på den hydrofoba substraten. I denna studie studerades den amorfa Teflon beläggningen för att minimera den återstående vätskan på underlaget efter atomisering. Målet med av protokollet som beskrivs här är att Visa metoderna för beläggning en SAW enhet yta med amorft Teflon film och generera lukten med hjälp av SAW förångaren och en mikro-dispenser, följt av en sensorisk test.
Även om enheter för stimulerande visuella och auditiva sinnena är populära, kan inte vi presentera alla förnimmelser som vi uppfattar; dock kan vi normalt presenterar en sensation som använder bara dessa två sinnen. En lukt display är en gadget som kan presentera en doft, och det används i virtuell verklighet så att en användare kan uppfatta dofter1,2,3,4,5,6, 7. Eftersom luktsinnets funktion bidrar till känslor kraftigt, är en olfactory stimulans oumbärlig för att förbättra verklighet. Vi har tidigare studerat filmer, animationer och spel med dofter8,9.
Flera forskare har studerat lukt visar; exempelvis har Yanagida studerat en doft-projektor som levererar en doft till en angiven person även när ingen runt honom eller henne uppfattar det1. Yamada et al. har studerat en lukt källa lokalisering i virtuella rymden med hjälp av en enkel Gaussisk fördelning modell av lukt koncentration2. Kim et al. har föreslagit begreppet tvådimensionella matriser av lukt-releasing enheter 3. Dessutom har enkel wearable lukt visar och den ultraljud phased arrayen för att styra riktningen av dessa dofter varit föreslagna4,5,6.
Ett av problemen i lukt display är lukten persistens. En användare kan upptäcka lukten även efter det att det är avsett att ändras till luft eller en annan doft. Eftersom det är bättre att växla mellan dofter så snabbt som möjligt i virtuell verklighet, bör lukten persistens problemet studeras.
Vi har studerat olfactory displayen med en funktion av blandning många ingredienser. Vi har tidigare utvecklat detta system med hjälp av magnetventiler med snabba växlingen10. Även om den smälter stabilt många ingredienser, kunde vi inte ännu lösa problemet med lukten persistens. Således har vi sedan utvecklat olfactory displayen med hjälp av mikro-automater och en SAW atomizer11. Även om liknande metoder har använts för att manipulera flytande droppar12,13,14, tillämpat vi för att doft generation. SAW enheten är lämplig för finfördelning flytande droppar eftersom det kan Atomisera flytande droppar omedelbart15,16; Vi har dock funnit att små flytande droppar bo på en piezoelektrisk substrat efter atomisering. Dessa små flytande droppar orsaka lukt uthållighet, även om de flesta av vätskan är finfördelade.
Vanligtvis, en parfym löses upp i ett lösningsmedel som etanol att minska viskositeten. Men utspädda parfym sprider på ytan av en piezoelektrisk substrat på grund av dess hydrofila karaktär och atomisering effektivitet försämras när tunn film sprider. Således, en del av de flytande kvarstår även efter atomisering, som inte kan avlägsnas även om RF-effekten ökar. Eftersom lösningsmedlet avdunstar snart efter, bara parfym fortfarande på och pinnar till substratet.
I denna studie belägga vi ytan av en piezoelektrisk substrat med tunn amorft Teflon film så blir det hydrofoba i naturen. Eftersom vi kan hålla droplet-liknande klotet på hydrofoba ytan, minskar den energi som krävs för demontering vätska från substrat yta. Det förväntas att en atomisering effektivitet förbättras när ytan av SAW enheten blir hydrofoba. Det övergripande målet med denna metod är att effektivisera atomisering så att en doft presenteras omedelbart och kan snabbt försvinna efter sin presentation, i slutändan för applicering på olfactory visas. I detta papper, vi visar hur en SAW-enheten är täckt med amorft Teflon film och Visa förbättring av atomisering effektivitet och dess experimentella resultat beskrivs i referens17.
En av de viktigaste komponenterna i denna studie är mikro-dispensern gjord av en höghastighets magnetventil ventil18,19. Figur 8a visar principen för denna mikro-dispenser. Kolven drevs av en elektromagnetisk spole. Dess utlopp är helt stängd av kolven under OFF fasen. Kolven snabbt drag att dra vätska framför under en kort på fas, då det flyttar tillbaka till den ursprungliga platsen och sprutar ut en liten flytande droplet från en öppning av magnetventilen, som drivs av den krets som visas i figur 8b. En flytande droplet är några Polykarbonatet. Frekvensen av ventilen är mellan 1 och 1000 Hz, dess minsta pulsbredd är 0.5 ms, och det fungerar mycket snabbare än en typisk magnetventil. Det typiska avståndet mellan öppningen av magnetventilen och underlaget var 15 mm. Denna studie visade att mängden vätska är exakta och reproducerbara; Det är dessutom robust mot bubblor.
Lukt persistens kan sänkas drastiskt på grund av amorft Teflon coatingwhen en lukt display som baseras på en såg atomizer används21. Det kan förbättras ytterligare när en kanal som är dedikerade att leverera lösningsmedel till substrat yta för rengöring används.
Det kritiska steget i protokollet är manuellt justera excitation frekvensen av förångaren när det avviker från det optimala. Detta bör automatiskt utföras i framtiden. En ändring från det ursprungliga protokollet var att inkludera silanisering processen sedan Teflon beläggning själv utan silanisering var finfördelade.
Det finns två återstående frågor som begränsar denna teknik, ena är stående våg problemet. Den stående våg skapas när reflektion uppstår vid kanten av substratet. Sedan antinode och nod visas regelbundet, blir atomisering svaga på noden. Vi använder en silikongel för att undertrycka den stående våg, är detta inte tillräckligt. Ett bättre material för att absorbera den akustiska energin är nödvändigt.
Den andra begränsningen är hållbarheten av Teflon beläggning. Teflon beläggningen avlägsnas delvis efter finfördelning en vätska många gånger. Eftersom det aktuella villkoret för beläggning inte har studerats ingående, kan författarna optimera den för att förlänga hållbarheten av Teflon beläggning.
Betydelsen av protokollet med avseende på befintliga metoder är dock en minskning av kvarvarande vätska efter atomisering på en yta med beläggning jämfört med utan beläggning. Således, den lukt ihållande förminskas drastiskt som är beskrivs på annan plats17. Använder denna såg enhet utfördes demonstration av lukt displayen. Åtta-komponent olfactory displayen att Visa cassis, orange, whiskey och deras blandning presenterades för en användare med huvud montera visas (figur 9)19. I det här fallet en SAW enhet med föreslagna beläggningen fungerar väl för att undertrycka lukt uthållighet, som annars kan avsevärt försämras kvaliteten på doft presentation.
Den teknik som beskrivs här är viktigt för lukt display. Dessutom är såg förångaren tillämplig på en nebulisatorn för medicinskt bruk och elektrospray jonisering för masspektrometri. Atomisering effektivitet krävs också i dessa program.
The authors have nothing to disclose.
Denna studie stöddes delvis av JST Mirai program, bidrag nummer JPMJMI17DD.
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 |