Vi etablere her en metode for belegg på overflaten av en akustiske overflatebølger (SAW) enhet med amorfe Teflon film effektivisere forstøving kreves for søknad til en olfactory skjerm.
Siden luktesans er en viktig følelse i menneskelig grensesnitt, har vi utviklet en olfactory skjerm bruker en akustiske overflatebølger (SAW) atomizer og mikro-dispensere. Olfactory skjermen er effektiviteten av forstøving viktig for å unngå lukten utholdenhet problemer ofte møtte i menneskelig olfactory grensesnitt. Dermed er så enheten belagt med amorfe Teflon film endre substrat natur fra hydrofile til hydrofobe. Det er også nødvendig å silanize piezoelectric substrat overflaten før Teflon belegg for å forbedre vedheft av filmen. En dukkert belegg metode vedtatt for å få jevn belegg på underlaget. Høyhastighets magnetventil ble brukt som mikro-dispenser til tut en flytende dråpe til så enhetsoverflaten siden dens nøyaktighet og reproduserbarhet var høy. Deretter ble forstøving lettere på hydrofobe underlaget. I denne studien amorfe Teflon belegg for å minimere gjenværende væske på underlaget etter forstøving ble studert. Målet med protokollen beskrevet her er å vise metodene til coating en så enhetsoverflaten med amorfe Teflon film og generere lukten så atomizer og en mikro-dispenser, etterfulgt av en sensorisk testing.
Selv om enheter for stimulerende visuelle og auditive sansene er populære, presenterer vi ikke alle opplevelser som vi oppfatter; Imidlertid kan vi vanligvis presentere en sensasjon bruke bare disse to sansene. En olfactory skjerm er en gadget som kan presentere en duft, og den brukes i virtuell virkelighet slik at en bruker kan oppfatte dufter1,2,3,4,5,6, 7. Siden luktesans bidrar sterkt til følelser, er en olfactory stimulans uunnværlig for å øke virkeligheten. Vi har tidligere studert filmer, animasjoner og spill med dufter8,9.
Flere forskere har studert olfactory viser; for eksempel har Yanagida studert en duft projektor som leverer en duft til en bestemt person selv når ingen rundt ham eller henne oppfatter det1. Yamada et al. har studert en lukt kilde lokalisering i virtuelle rom ved hjelp av en enkelt Gauss-fordelingsmodellen av lukt konsentrasjon2. Kim et al. har foreslått begrepet todimensjonale matriser av lukt-slippe enheter 3. Dessuten har enkel bærbar olfactory viser og den ultrasoniske faset array for styre retningen på disse dufter vært foreslått4,5,6.
Ett av problemene i olfactory skjerm er lukten utholdenhet. En bruker kan oppdage lukten selv etter at den er ment å bli endret til luften eller en annen duft. Siden det er best å bytte mellom dufter så raskt som mulig i virtuell virkelighet, bør lukt utholdenhet problemet studeres.
Vi har studert olfactory skjermen med en funksjon for blending mange ingredienser. Vi utviklet dette systemet bruker magnetventilene med høyhastighets bytte10. Selv om den blander stabilt mange ingredienser, kunne vi ikke ennå løse problemet med lukten utholdenhet. Dermed har vi siden utviklet olfactory skjermen ved hjelp av mikro-dispensere og en så atomizer11. Selv om lignende teknikker har blitt brukt til å manipulere væskedråper12,13,14, brukt vi å lukte generasjon. SÅ enheten er egnet for Forstøvende væskedråper siden det kan atomize væskedråper umiddelbart15,16; Vi har imidlertid funnet at små væskedråper bo på et piezoelektrisk substrat etter forstøving. Disse små væskedråper forårsake lukten persistens, selv om mesteparten av væsken er atomized.
Vanligvis er en parfyme oppløst i et løsemiddel som etanol å redusere viskositet. Men utvannet parfyme sprer seg på overflaten av et piezoelektrisk substrat den hydrofile naturen og forstøving effektiviteten forverres når tynnfilm sprer. Dermed en del av flytende restene selv etter forstøving, som ikke kan fjernes selv om RF power øker. Siden løsemiddelet fordamper kort tid etter, bare parfyme forblir på og stikker til underlaget.
I denne studien coat vi overflaten av en piezoelectric underlaget med tynnfilm amorfe Teflon så det blir hydrofobe i naturen. Siden vi kan holde slippverktøy som sfæren på hydrofobe overflaten, redusere energien som kreves for å demontere væske fra substrat overflate. Det forventes at en forstøving effektiviteten forbedres når overflaten så enheten blir hydrofobe. Det overordnede målet med denne metoden er å effektivisere forstøving slik at en duft vises umiddelbart og kan raskt forsvinner etter sin presentasjon, til slutt skal olfactory vise. I dette papiret, vi viser hvordan en så enhet er belagt med amorfe Teflon film og demonstrere forbedring av forstøving effektivitet og eksperimentelle resultatene ble beskrevet i referanse17.
En av de viktigste komponentene i denne studien er mikro-dispenser laget av en høyhastighets solenoid ventil18,19. Figur 8a viser prinsippet om denne mikro-dispenser. Stempelet ble drevet av en elektromagnetisk coil. Sitt utløp er helt lukket av stempelet under OFF-fasen. Stempelet raskt å trekke flytende foran under et kort på fasen, så det går tilbake til den opprinnelige plasseringen og jetfly en liten flytende slippverktøy fra en orifice magnetventil, drevet av kretsen vist i figur 8b. Mengden av en flytende slippverktøy er noen nanoliters. Hyppigheten av ventilen er mellom 1 og 1000 Hz, den minste pulsbredde er 0,5 ms, og det fungerer mye raskere enn en typisk magnetventil. Vanlig avstand mellom hullet av magnetventil og underlaget var 15 mm. Denne studien viste at mengden av væske er presis og reproduserbar; Videre er det robuste mot bobler.
Lukten utholdenhet, reduseres drastisk på grunn av amorfe Teflon coatingwhen en olfactory skjermen basert på en så atomizer brukes21. Det kan være ytterligere forbedret når en kanal dedikert til å levere løsemidler til substrat overflate for rengjøring brukes.
Det kritiske trinnet i protokollen er manuelt justere eksitasjon frekvensen av atomizer når den avviker fra den optimale. Dette bør automatisk utføres i fremtiden. En endring fra den opprinnelige protokollen var å inkludere silanization prosessen siden Teflon belegg selv uten silanization var atomized.
Det er to gjenstående problemer som begrenser denne teknikken, en stående bølge problemet. Stående bølge genereres når refleksjon oppstår på kanten av underlaget. Siden antinode og node vises regelmessig blir forstøving svakt i noden. Selv om vi bruker en silikongel for å undertrykke stående bølge, er dette ikke tilstrekkelig. En bedre materiale til å absorbere den akustiske energien er nødvendig.
Andre begrensningen er holdbarheten av Teflon belegget. Teflon belegget er delvis fjernet etter Forstøvende en væske mange ganger. Siden den nåværende tilstanden for belegg ikke har blitt studert grundig, kan forfatterne optimalisere den for å forlenge holdbarheten av Teflon belegg.
Likevel er betydningen av protokollen med hensyn til eksisterende metoder reduksjon av gjenværende flytende etter forstøving på underlag med belegg i forhold til uten belegg. Dermed lukten utholdenhet reduseres drastisk som beskrevet andre steder17. Bruker så enheten, ble demonstrasjon av olfactory skjermen utført. Åtte-komponent olfactory skjermen å demonstrere cassis, oransje, whiskey og sin blanding ble presentert for en bruker med hodet montere vise (figur 9)19. I dette tilfellet en så enhet med foreslåtte belegget fungerer godt til å undertrykke lukten utholdenhet, som ellers kan betydelig forverres kvaliteten på duft presentasjon.
Teknikken er beskrevet her er viktig for olfactory visning. Videre er så atomizer en forstøveren til medisinsk bruk og electrospray ionization for massespektrometri. Forstøving effektiviteten kreves også i disse programmene.
The authors have nothing to disclose.
Denne studien ble delvis støttet av JST keyboardist programmet, gi 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 |