אנו להקים כאן שיטה ציפוי המשטח של התקן צליל אקוסטי משטח (ראה) עם סרט טפלון אמורפי כדי לשפר את היעילות atomization הנדרשים ליישום לתצוגה חוש הריח.
מאז חוש הריח הוא חוש חשוב בממשקי אדם, פיתחנו של התצוגה חוש הריח באמצעות atomizer על פני השטח גל אקוסטי (ראה) ו- micro-מיכלי. זו תצוגה חוש הריח, היעילות של atomization חשובה על מנת למנוע בעיות התמדה הריח המוכרים של ממשקים חוש הריח האנושי. לפיכך, המכשיר המסור מצופה אמורפי סרט טפלון כדי לשנות את הטבע המצע הידרופילית הידרופובי. יש גם צורך silanize פני מצע פיזואלקטריים לפני ציפוי טפלון כדי לשפר את הידבקות של הסרט. שיטת ציפוי מטבל אומצה כדי להשיג ציפוי אחיד על המצע. ברז חשמלי במהירות גבוהה שימשה כמו מיקרו-מפיק מגבונים לחים זרבובית טיפונת נוזל על פני המכשיר ראה מאז הפארמצבטית ודיוק שלה היו גבוהות. . אז, atomization הפך קל על המצע הידרופובי. במחקר זה, ציפוי טפלון אמורפי בשביל למזער את הנוזל הנותר על המצע לאחר atomization נחקר. המטרה של הפרוטוקול המתואר כאן כדי להראות את פעולות השירות עבור ציפוי משטח המכשיר מסור עם סרט טפלון אמורפי, יצירת הריח באמצעות atomizer את המסור של מיקרו-מפיק מגבונים לחים, ואחריו מבחן החושים.
למרות מכשירי גירוי החושים חזותיים ושמיעתיים פופולרי, אנחנו לא יכול להציג את כל התחושות כך אנו תופסים; אנחנו בדרך כלל יכול להציג סנסציה באמצעות רק אלה בשני מובנים. התצוגה חוש הריח הוא גאדג’ט זה יכול להציג ריח, הוא משמש במציאות וירטואלית כך המשתמש הניתן ניחוחות1,2,3,4,5,6, 7. מאז חוש הריח תורמת רבות רגשות, גירוי חוש הריח הוא חיוני לשיפור המציאות. למדנו בעבר סרטים, אנימציות ומשחקים עם ניחוחות8,9.
מספר חוקרים חקרו מציג חוש הריח; לדוגמה, Yanagida למד מקרן הריח המספק ניחוח לאדם מסוים גם כאשר אף אחד בסביבה אותו או אותה מפיק אותה1. יאמאדה ואח למדו על לוקליזציה מקור הריח בחלל וירטואלי באמצעות מודל פשוט Gaussian הפצה של ריח ריכוז2. קים ואח הציעו את הרעיון של מערכים דו מימדי של התקנים משחרר ריח 3. יתר על כן, פשוט מציג חוש הריח לביש את מערך מופע קולי עבור שליטה על הכיוון של הניחוחות האלה היו המוצע4,5,6.
אחת הבעיות בתצוגת חוש הריח הוא הריח התמדה. משתמש עשוי לזהות את הריח גם לאחר הכוונה היא לשנות את האוויר או ריח אחר. מאז עדיף לעבור בין ניחוחות במהירות האפשרית במציאות וירטואלית, הבעיה התמדה הריח צריך להילמד.
חקרנו את התצוגה חוש הריח עם פונקציה של מיזוג מרכיבים רבים. קודם לכן פיתחנו מערכת זו באמצעות ברזים עם מיתוג מהיר10. למרות stably זה מתמזג מרכיבים רבים, אנו יכול לא עדיין לפתור את בעיית הריח התמדה. לפיכך, מאז פיתחנו את התצוגה חוש הריח באמצעות מיקרו-מתקני החלוקה של המסור atomizer ב11. למרות טכניקות דומות שימשו כדי לתפעל טיפות נוזל12,13,14, אנחנו הוחלו ריח הדור. המכשיר המסור מתאים תרסיסים למייבשי טיפות נוזל מאז זה יכול להפריד לאטומים טיפות נוזל באופן מיידי15,16; עם זאת, מצאנו כי טיפות נוזל קטנות להישאר על מצע פיזואלקטריים לאחר atomization. אלה טיפות נוזל קטנות לגרום התמדה הריח, גם אם רוב הנוזל הוא אטומיזציה.
בדרך כלל, בושם התפרקה לתוך הממס כגון אתנול להפחתת צמיגות. עם זאת, בושם מדולל מתפשט על פני מצע פיזואלקטריים עקב טבעה הידרופיליות, היעילות atomization מתדרדר כשהוא מתפשט סרט דק. לפיכך, חלק השרידים נוזלי גם לאחר atomization, אשר לא ניתן להסיר גם אם הכוח RF גדל. מאז הממס מתאדה מהר אחרי, רק את הבושם נשאר על כמחוקה ומודבקת המצע.
במחקר זה, אנחנו מעיל על פני מצע פיזואלקטריים עם סרט טפלון אמורפי דק והוא הופך להיות הידרופובי בטבע. מאז אנחנו יכולים לשמור droplet דמוי הספרה על פני הידרופובי, האנרגיה הדרושה עבור ניתוק נוזל מעל פני השטח המצע פוחתת. הוא צפוי כי חל שיפור יעילות atomization כאשר השטח של התקן ראה הופך הידרופובי. המטרה הכוללת של שיטה זו היא לשפר את יעילות atomization כך ריח מוצג באופן מיידי ולא יכול להיעלם במהירות לאחר הצגתה, בסופו של דבר עבור יישום על חוש הריח להציג. בנייר זה, אנו מראים איך מכשיר המסור מצופה סרט טפלון אמורפי, להפגין השיפור של יעילות atomization ואת תוצאותיו ניסויית תוארו את הפניה17.
אחד המרכיבים העיקריים במחקר זה הוא המיקרו-מנפק עשוי18,שסתום סולנואיד במהירות גבוהה19. איור 8a מציג עקרון זה המיקרו-מפיק מגבונים לחים. הבוכנה היה מונע על ידי סליל אלקטרומגנטית. אאוטלט שלה סגור לחלוטין על ידי הבוכנה במהלך שלב OFF. הבוכנה במהירות מהלכים כדי לצייר נוזלי בחזית בזמן קצר על שלב, ואז זה עובר בחזרה למיקום המקורי, מטוסי droplet נוזלי קטן מ דיזה של ברז, המונעת על ידי המעגל שמוצג באיור 8 ב’. הסכום של אחד droplet נוזלי הוא מספר nanoliters. התדירות של השסתום הוא בין 1 ו 1000 הרץ, ורוחבו המינימלי הדופק 0.5 ms, זה עובד הרבה יותר מהר מאשר שסתום סולנואיד טיפוסי. המרחק הטיפוסי בין כגדולים של ברז חשמלי המצע היה 15 מ מ. מחקר זה הראה כי כמות הנוזל הוא מדויק לשחזור; יתר על כן, זה עמיד נגד בועות.
התמדה הריח יכול להיות מופחת באופן דרסטי בשל coatingwhen טפלון אמורפי התצוגה חוש הריח בהתבסס על atomizer ב ראה משמש21. ניתן עוד לשפר כאשר ערוץ ייעודי לספק ממיסים פני המצע ניקוי משמש.
השלב הקריטי של התקנון היא התאמה ידנית תדירות עירור atomizer ב כאשר הוא סוטה מן האחד אופטימלית. זה באופן אוטומטי לבצע בעתיד. שינוי פרוטוקול הראשונית הייתה לכלול את תהליך silanization מאז טפלון ציפוי עצמה, מבלי silanization היה אטומיזציה.
ישנן שתי בעיות הנותרות המגבילות טכניקה זו, אחד להיות הבעיה גל עומד. גל עומד נוצר כאשר ההשתקפות בקצה של המצע. מאז antinode וצומת מופיע מעת לעת, atomization הופך להיות חלש על הצומת. למרות נשתמש ג’ל סיליקון כדי לדכא את גל עומד, זה לא מספיק. חומר טוב יותר לקלוט את האנרגיה אקוסטית היא הכרחית.
המגבלה השנייה היא העמידות של ציפוי טפלון. ציפוי טפלון הוא הוסר חלקית לאחר atomizing נוזל פעמים רבות. מאז המצב הנוכחי לציפוי לא נחקרה בהרחבה, המחברים באפשרותך למטב זה כדי להרחיב את העמידות של ציפוי טפלון.
בכל זאת, המשמעות של הפרוטוקול ביחס שיטות קיימות היא הפחתת הנוזל הנותר לאחר atomization על משטח עם ציפוי בהשוואה ללא ציפוי. לפיכך, התמדתו הריח מצטמצם באופן דרסטי כפי שתואר במקומות אחרים17. שימוש במכשיר זה המסור, הפגנה של התצוגה חוש הריח בוצעה. 8-רכיב התצוגה חוש הריח להפגין קסיס, תפוז, וויסקי, תערובת שלהם הוצגו משתמש עם ראש הר להציג (איור 9)19. במצב זה, התקן ראה עם הציפוי המוצע עובד היטב כדי לדכא את הריח התמדה, אשר אחרת יכול להתדרדר במידה ניכרת את איכות המצגת הריח.
בטכניקה המתוארת כאן חשוב עבור התצוגה חוש הריח. יתר על כן, atomizer ב המסור ישימה לתת לה משאף לשימוש רפואי, יינון ספקטרומטריית electrospray עבור ספקטרומטר מסה. היעילות atomization נדרש גם ביישומים אלה.
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה מומן בחלקו על ידי תוכנית מיראי JST, גרנט מספר 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 |