Здесь мы устанавливаем метод для покрытия поверхности устройства поверхностных акустических волн (ПАВ) пленкой аморфного тефлон для повышения эффективности атомизации, необходимые для приложения обонятельных дисплей.
Так как обоняние является важный смысл в человеческих интерфейсов, мы разработали обонятельных дисплея, используя распылитель поверхностных акустических волн (ПАВ) и микро распылители. В этом обонятельных дисплей эффективность распыления имеет важное значение во избежание проблем сохранения запах часто встречаются в человека обонятельных интерфейсов. Таким образом устройство пилы покрыта аморфного тефлон фильм, чтобы изменить характер субстрата от гидрофильные гидрофобные. Это также необходимо для silanize поверхности пьезоэлектрической подложки до тефлоновое покрытие для повышения адгезии фильма. Покрытие методом был принят получить равномерное покрытие на подложке. Скоростной клапан был использован как микро Диспенсер для носика жидкие капли на поверхности устройства пила, поскольку высокая точность и воспроизводимость. Затем распыление стал легче на гидрофобной поверхности. В этом исследовании был изучен аморфного тефлоновое покрытие для минимизации оставшуюся жидкость на подложке после распыления. Цель Протокола, описанные здесь, чтобы показать методы для покрытия поверхности устройства пила с аморфного тефлоновые пленки и генерации запах, используя распылитель пила и микро дозатор, следуют сенсорный тест.
Хотя популярные устройства для стимулирования визуальных и слуховых чувств, мы не может представлять всех ощущений, которые мы воспринимаем; Хотя мы обычно можем представить сенсацию, используя только эти два чувства. Обонятельные дисплей является гаджет, который может представлять запах, и он используется в виртуальной реальности, так что пользователь может воспринимать ароматы1,2,3,4,5,6, 7. Так как обоняние значительно способствует эмоции, обонятельные стимулы незаменима для повышения реальность. Ранее мы изучили фильмов, анимации и игры с ароматами8,9.
Некоторые исследователи изучили обонятельных дисплеи; к примеру Янагида изучил запах проектор, который обеспечивает запах указанному лицу, даже когда никто вокруг его или ее воспринимает это1. Ямада et al. изучили локализации источника запаха в виртуальном пространстве, с помощью простого распределения Гаусса модели запах концентрации2. Ким et al. предложили концепцию двумерные массивы запах выпускать устройства 3. Кроме того простой носимых обонятельных дисплеи и ультразвуковых фазированных для управления направление этих ароматов были предлагаемые4,5,6.
Одна из проблем в обонятельных дисплей является сохранение запах. Пользователь может обнаружить запах, даже после того, как он предназначен для быть изменен на воздухе или другой аромат. Поскольку желательно как можно быстрее переключаться между запахами в виртуальной реальности, следует изучить проблему сохранения запаха.
Мы изучили обонятельные дисплей с функцией смешивания многих ингредиентов. Ранее мы разработали эту систему, с помощью электромагнитных клапанов с высокоскоростной коммутации10. Хотя он стабильно сочетает в себе множество ингредиентов, мы могли бы не еще решить проблему запах сохраняемости. Таким образом с тех пор мы разработали обонятельные отображения с помощью микро дозаторы и форсунки увидел11. Хотя подобные методы были использованы для манипулирования жидких капель12,13,14, мы применили его запах поколения. Пила устройство подходит для распыления жидких капель, так как он может автоматизировать жидкие капли мгновенно15,16; Однако мы обнаружили, что крошечные жидкие капельки остаться на пьезоэлектрической подложки после распыления. Эти крошечные жидкие капли вызывают запах сохранения, даже если большая часть жидкости распыляется.
Как правило духи растворяется в растворителе например этанола для уменьшения вязкости. Однако разбавленным духи распространяется на поверхность пьезоэлектрической подложки благодаря своей гидрофильной природы, и эффективность распыления ухудшается, когда тонкопленочных распространяется. Таким образом часть жидкости остается даже после распыления, которые не могут быть удалены, даже если мощности увеличивается. Так как растворитель испаряется вскоре после, только дух остается на и прилипает к основанию.
В этом исследовании мы пальто поверхности пьезоэлектрической подложки с тонкой пленки аморфного тефлон так оно становится гидрофобные в природе. Поскольку мы можем держать сфере капелька как на гидрофобной поверхности, уменьшается энергия, необходимая для отсоединения жидкости с поверхности субстрата. Ожидается, что повышается эффективность распыления, когда поверхности устройства пила становится гидрофобные. Общая цель этого метода является повышение эффективности атомизации, так что запах сразу же представлены и могут быстро исчезнуть после его представления, в конечном счете для приложения обонятельных отображения. В этом документе мы показать, как устройство пилы покрыта аморфного тефлоновые пленки и продемонстрировать повышение эффективности атомизации и его экспериментальные результаты были описаны в Справочник17.
Одним из ключевых компонентов в данном исследовании является микро дозатор изготовлен из высокоскоростной электромагнитный клапан18,19. Рис. 8А показывает принцип этой микро распределитель. Поршень был обусловлен электромагнитная катушка. Ее выход полностью закрыт на поршень на этапе OFF. Поршень быстро движется рисовать жидкости в фронте во время короткого на фазе, то она движется обратно в исходное местоположение и струй крошечные жидкие капли от отверстия электромагнитный клапан, который управляется схеме показано на Рисунок 8b. Одной капли жидкости сумма несколько нанолитров. Частота клапан находится между 1 и 1000 Гц, его минимальная длительность импульса-0,5 мс, и он работает намного быстрее, чем типичный электромагнитный клапан. Типичный расстояние между отверстия электромагнитный клапан и субстрат был 15 мм. Это исследование показало, что количество жидкости точные и воспроизводимые; Кроме того он устойчив к пузырей.
Стойкость запаха может быть значительно снижено ввиду аморфных тефлон coatingwhen обонятельных дисплей, основанный на Атомайзер пила используется21. Его можно усовершенствовать когда используется канал посвященный доставить на поверхность субстрата для очистки растворители.
Важнейшим шагом в протоколе вручную является регулируя частоту возбуждения Атомайзер, когда она отклоняется от оптимальный. Это должно автоматически выполняться в будущем. Изменение от первоначального Протокола было включить процесс silanization с тефлоновым покрытием сам без silanization была разъединена.
Существует два оставшихся вопросов, которые ограничивают эту технику, один из которых проблема стоячей волны. Стоячая волна генерируется, когда отражение происходит на краю субстрата. Так как Пучность и узел появляется периодически, распыление становится слабым в узле. Хотя мы используем силиконовый гель для подавления стоячей волны, это не достаточно. Лучший материал для поглощения акустической энергии является необходимым.
Вторым ограничением является долговечность тефлоновому покрытию. Тефлоновое покрытие частично удаляется после распыления жидкости во много раз. Поскольку текущее состояние для покрытия не были широко изучены, авторы могут оптимизировать его продлить долговечность тефлоновым покрытием.
Тем не менее значение протокола в отношении существующих методов является сокращение оставшихся жидкости после распыления на поверхности с покрытием по сравнению с без покрытия. Таким образом, сохранение запах резко сократилось, как это описано в других разделах17. Используя это устройство пилы, была проведена демонстрация обонятельные дисплея. Восемь компонент обонятельных дисплей, чтобы продемонстрировать Кассис, оранжевый, виски и их смеси были представлены пользователю с головы смонтировать отображения (рис. 9)19. В этой ситуации устройство пилы с Предлагаемое покрытие хорошо работает, чтобы подавить запах сохраняемости, которые в противном случае может значительно ухудшают качество презентации запах.
Метод, описанный здесь важно для обоняния отображения. Кроме того пила Атомайзер применима к ингалятор для медицинского использования и электроспрей ионизации для масс-спектрометрии. В этих приложениях требуется также эффективность распыления.
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было частично поддерживается путем JST Mirai программы, Грант номер 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 |