Stabiliamo qui un metodo per ricoprire la superficie di un dispositivo di onda acustica di superficie (SAW) con amorfo pellicola di Teflon per migliorare l’efficienza di atomizzazione necessario per l’applicazione a un display olfattivo.
Poiché l’olfatto è un senso importante in interfacce umane, abbiamo sviluppato un display olfattivo utilizzando un atomizzatore di onda acustica di superficie (SAW) e micro-dispenser. In questa visualizzazione olfattiva, l’efficienza di atomizzazione è importante al fine di evitare problemi di persistenza di odore spesso rilevati nelle interfacce olfattive umane. Così, il dispositivo di sega è rivestito con amorfo pellicola di Teflon per modificare la natura del substrato da idrofilo ad idrofobo. È anche necessario silanizzare la superficie del substrato piezoelettrico prima del rivestimento di Teflon per migliorare l’adesione del film. Un metodo di rivestimento di tuffo è stato adottato per ottenere un rivestimento uniforme sul substrato. La valvola a solenoide ad alta velocità è stata utilizzata come micro-dispenser a becco una goccia di liquido sulla superficie del dispositivo di sega, poiché la sua precisione e la riproducibilità erano alti. Quindi, l’atomizzazione è diventato più facile sul substrato idrofobo. In questo studio, il rivestimento in Teflon amorfo per minimizzare il liquido restante sul substrato dopo atomizzazione è stato studiato. L’obiettivo del protocollo descritto qui è quello di mostrare i metodi per ricoprire una superficie di dispositivo sega con amorfo pellicola di Teflon e generando l’odore utilizzando l’atomizzatore di sega e un micro-dispenser, seguita da una prova sensoriale.
Anche se i dispositivi per stimolare sensi visivi ed uditivi sono popolari, non possiamo presentare tutte le sensazioni che percepiamo; però, possiamo presentare ordinariamente una sensazione utilizzando solo questi due sensi. Un display olfattivo è un gadget che può presentare un profumo, e viene utilizzato in realtà virtuale in modo che un utente può percepire profumi1,2,3,4,5,6, 7. Poiché l’olfatto contribuisce notevolmente alle emozioni, uno stimolo olfattivo è indispensabile per migliorare la realtà. In precedenza abbiamo studiato film, animazioni e giochi con profumi8,9.
Diversi ricercatori hanno studiato olfattivo display; ad esempio, Yanagida ha studiato un proiettore di profumo che recapita un profumo a una determinata persona, anche quando nessuno intorno a lui o lei percepisce1. Yamada et al hanno studiato una localizzazione della fonte di odore nello spazio virtuale utilizzando un modello di semplice distribuzione gaussiana della concentrazione di odore2. Kim et al hanno proposto il concetto di matrici bidimensionali di odore-rilasciando dispositivi 3. Inoltre, semplici visualizzatori olfattivi indossabili e ultrasuoni phased array per controllare la direzione di questi profumi sono stati proposti4,5,6.
Uno dei problemi nella visualizzazione olfattiva è la persistenza di odore. Un utente può rilevare l’odore anche dopo che esso è destinato a essere cambiato in aria o un altro profumo. Poiché è preferibile passare tra profumi più velocemente possibile nella realtà virtuale, il problema di persistenza odore dovrebbe essere studiato.
Abbiamo studiato il display olfattivo con una funzione di miscelazione molti ingredienti. In precedenza abbiamo sviluppato questo sistema utilizzando elettrovalvole con commutazione ad alta velocità10. Anche se si fonde stabilmente molti ingredienti, non potremmo ancora risolvere il problema della persistenza di odore. Così, da allora abbiamo sviluppato display olfattivo, utilizzando micro-dispenser e una sega atomizzatore11. Anche se tecniche simili sono state usate per manipolare le goccioline di liquido12,13,14, abbiamo applicato per profumare la generazione. Il dispositivo di sega è adatto per le goccioline di liquide di atomizzazione, poiché è possibile atomizzare le goccioline di liquide istantaneamente15,16; Tuttavia, abbiamo trovato che minuscole goccioline di liquide soggiorno su un substrato piezoelettrico dopo l’atomizzazione. Queste minuscole goccioline di liquide causano la persistenza di odore, anche se la maggior parte del liquido è suddivisa.
In genere, un profumo è disciolto in un solvente come l’etanolo per ridurre la viscosità. Tuttavia, diluito profumo si diffonde sulla superficie di un substrato piezoelettrico dovuto la relativa natura idrofila e l’efficienza di atomizzazione si deteriora quando si diffonde a film sottile. Così, una parte del liquidi rimane anche dopo la nebulizzazione, che non può essere rimosso anche se aumenta la potenza RF. Poiché il solvente evapora subito dopo, solo il profumo rimane su e si attacca al substrato.
In questo studio, abbiamo rivestire la superficie di un substrato piezoelettrico con film di Teflon sottile amorfo così diventa idrofobo in natura. Dato che possiamo mantenere la sfera goccia-come sulla superficie idrofoba, diminuisce l’energia necessaria per staccare il liquido dalla superficie del substrato. Si prevede che un’efficienza di atomizzazione è migliorata quando la superficie del dispositivo di sega diventa idrofobica. L’obiettivo generale di questo metodo è quello di migliorare l’efficienza di atomizzazione, in modo che un profumo è presentato immediatamente e possa scomparire rapidamente dopo la sua presentazione, in ultima analisi, per applicazione a olfattivo Visualizza. In questa carta, ci mostra come un dispositivo di sega è rivestito con film di Teflon amorfo e dimostrare il miglioramento dell’efficienza di atomizzazione e suoi risultati sperimentali sono stati descritti nel riferimento17.
Uno dei componenti chiave in questo studio è il micro-erogatore costituito da un solenoide ad alta velocità valvola18,19. Figura 8a Mostra il principio di questo micro-dispenser. Lo stantuffo è stato guidato da una bobina elettromagnetica. Il suo emissario è completamente chiuso dallo stantuffo durante la fase OFF. Lo stantuffo rapidamente mosse per disegnare liquido nella parte anteriore durante una breve fase, poi ritorna nella posizione originale e getti una minuscola goccia di liquido da un orifizio della valvola solenoide, che è guidato dal circuito mostrato in figura 8b. La quantità di una goccia di liquido è pochi nanolitri. La frequenza della valvola è compreso tra 1 e 1000 Hz, la larghezza minima dell’impulso è 0,5 ms, e funziona molto più velocemente di un’elettrovalvola tipico. La distanza tipica tra l’orifizio della valvola solenoide e il substrato era di 15 millimetri. Questo studio ha mostrato che la quantità di liquido è precisa e riproducibile; Inoltre, è robusto contro le bolle.
Persistenza di odore può essere drasticamente ridotto a causa di amorfo coatingwhen di Teflon viene utilizzato un display olfattivo basato su un atomizzatore di sega21. Esso può essere ulteriormente migliorata quando viene utilizzato un canale dedicato per fornire solventi alla superficie del substrato per la pulizia.
Il passaggio fondamentale nel protocollo è regolare manualmente la frequenza di eccitazione dell’atomizzatore quando si discosta da quello ottimale. Questo dovrebbe essere eseguito automaticamente in futuro. Una modifica dal protocollo iniziale doveva includere il processo di silanizzazione dal rivestimento stesso senza silanizzazione era atomizzata di Teflon.
Esistono due problemi rimanenti che limitano questa tecnica, uno è il problema di onde stazionarie. L’onda stazionaria viene generato quando si verifica la riflessione al bordo del substrato. Dal ventre e nodo compare periodicamente, atomizzazione diventa debole nel nodo. Anche se usiamo un gel di silicone per sopprimere le onde stazionarie, questo non è sufficiente. Un materiale migliore per assorbire l’energia acustica è necessario.
La seconda limitazione è la durata del rivestimento in Teflon. Il rivestimento in Teflon è parzialmente rimosso dopo d’atomizzazione di un liquido molte volte. Poiché la condizione attuale per il rivestimento non è stata studiata estesamente, gli autori possono ottimizzarlo per estendere la durata del rivestimento di Teflon.
Tuttavia, l’importanza del protocollo nei confronti di metodi esistenti è la riduzione del liquido restante dopo atomizzazione su una superficie con rivestimento rispetto a senza rivestimento. Così, la persistenza di odore è drasticamente ridotto come è descritto altrove17. Utilizzando questo dispositivo di sega, dimostrazione del display olfattivo è stato effettuato. Otto-componente olfattivo display per dimostrare cassis, arancio, whisky e la loro miscela sono stati presentati a un utente con testa montare Display (Figura 9)19. In questo caso, un dispositivo di sega con il rivestimento proposto funziona bene per sopprimere la persistenza di odore, che altrimenti può peggiorare notevolmente la qualità della presentazione del profumo.
La tecnica qui descritta è importante per la visualizzazione olfattiva. Inoltre, l’atomizzatore di sega è applicabile a un nebulizzatore per uso medico e ionizzazione electrospray per spettrometria di massa. L’efficienza di atomizzazione è necessaria anche in quelle applicazioni.
The authors have nothing to disclose.
Questo studio è stato parzialmente finanziato dal programma JST Mirai, Grant numero 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 |