ここで嗅覚ディスプレイへの応用に必要な微粒化効率を向上させるアモルファスのテフロン膜を用いた弾性表面波 (SAW) デバイスの表面をコーティングする方法を確立しています。
嗅覚は、ヒューマン インター フェースの重要な意味は、弾性表面波 (SAW) アトマイザーとマイクロ ディスペンサーを使用して嗅覚ディスプレイを開発しました。この嗅覚ディスプレイ、微粒化の効率が人間の嗅覚のインターフェイスで問題となる臭い永続性問題を避けるために重要です。したがって、SAW デバイスは、親水性から疎水性に基板の性質を変更する非晶質のテフロン フィルムでコーティングされています。Silanize、フィルムの密着性を高めるためにテフロン コーティング前に圧電体基板表面に必要です。基板上の均一なコーティングを取得するディップ コーティング法が採択されました。高速電磁弁は、その精度と再現性が高いので、SAW デバイス表面に液滴を噴出するマイクロ ディスペンサーとして使用されました。その後、微粒化疎水性の基板上になりました。本研究では基板上残りの液体微粒化後に最小にするための非晶質のテフロン コーティングを検討しました。ここで説明したプロトコルの目的はアモルファスのテフロン膜を用いた SAW デバイスの表面をコーティングする方法を示すことで、官能試験に続いて見たアトマイザーとマイクロ ディスペンサーを使用して香りを生成します。
視覚・聴覚の五感を刺激するためのデバイスが普及して、我々 は我々 認識; すべての感覚を示すことができません。しかし、我々 は通常だけこれらの 2 つの感覚を使用して感覚を提示できます。香りを提示することができますガジェットであり、ユーザーは香り1,2,3,4,5,6、感知できるように、仮想現実で使用される嗅覚ディスプレイ 7。以来、嗅覚は感情に大きく貢献、嗅覚刺激が現実を強化するために不可欠です。以前映画、アニメーション、および香り8,9でゲームを行った。
いくつかの研究は、嗅覚ディスプレイを研究しています。たとえば、柳田は、彼または彼女のまわりの 1 つはそれを感知1時でさえ、指定された人に香りを提供香りプロジェクターを勉強しています。山田らは、臭気濃度2の単純なガウス分布モデルを用いた仮想空間での匂い源定位を勉強しています。キムらは、臭気放出デバイス3の二次元配列の概念を提案しています。また、簡単なウェアラブル嗅覚ディスプレイとこれらの香りの方向を制御するため超音波フェイズド アレイは、提案された4,5,6をされています。
嗅覚ディスプレイの問題の一つは、香りの永続性です。ユーザーは、空気または別の香りに変更するためのもの後も香りを検出可能性があります。できるだけ早く仮想現実で香りを切り替えることが望ましいので、香りの永続性の問題を検討しなければなりません。
多くの成分をブレンドした嗅覚ディスプレイを検討しました。以前高速スイッチング10とソレノイド バルブを使用してこのシステムを開発しました。ないが安定して、多くの食材をブレンド、香りの持続性の問題をまだ解決できる我々。したがって、マイクロ ディスペンサーと見たアトマイザー11を用いた嗅覚ディスプレイを開発したので。同様の手法は、液滴12,13,14を操作するために使用されている我々 世代の香りを適用しました。SAW デバイスに液滴を噴霧液滴を細分化することができますそれ以来適して瞬時に15、16;しかし、我々 は小さな液滴が微粒化後圧電基板上とどまることを発見しました。これらの小さな液滴は、ほとんどの液体が霧化された場合でも香りの持続性を引き起こします。
通常、香水は粘度を下げるためにエタノールなどの溶剤に溶解しました。希釈の香水がその親水性の性質のための圧電体基板の表面に広がるし、薄膜に広がる霧化効率が悪化します。こうして、RF 電力を増加させる場合でも除去できない微粒化後も液体のままの部分。後すぐに溶媒が蒸発するので、香水のみは、基板に棒に残ります。
本研究では、我々 は自然で疎水性になるように非晶質テフロン薄膜を用いた圧電基板表面をコートします。以来、我々 は、疎水性表面の液滴のような球を保つことができる、基板面からの液体のデタッチのために必要なエネルギーは減少します。SAW デバイスの表面は疎水性になるときに、微粒化効率が改善されることが期待されます。香りがすぐに表示され、そのプレゼンテーションの後すぐに消えることができますように噴霧効率を改善するこの方法の全体的な目標は、最終的に嗅覚にアプリケーションを表示します。この稿では、アモルファスのテフロン膜を用いた SAW デバイスをコーティングする方法を示し、微粒化効率の改善を示すし、その実験結果が参照17に記載されました。
本研究の重要なコンポーネントの 1 つは高速ソレノイド バルブ18,19製マイクロ ディスペンサーです。図 8 aは、このマイクロ ディスペンサーの原則を示しています。プランジャーが電磁コイルによって駆動されました。コンセントはプランジャーによってオフの段階で完全に閉じられます。プランジャー フェーズでは、その後、それ短い中に液体を前面に描画に移動元の場所に戻ります、図 8 bに示す回路によって駆動電磁弁のオリフィスからの噴流の小さな液滴急速に。1 つの液滴の量は、いくつかの nanoliters です。バルブの周波数が 1 1000 Hz、最小パルス幅は、0.5 ms、それは典型的な電磁弁よりもはるかに高速動作します。電磁弁のオリフィスと基板間の典型的な距離 15 mm であった。本研究は示した液体の量が正確かつ再現性のある;また、泡に対してロバストです。
香りの持続性は大幅に非晶質テフロン coatingwhen 見たアトマイザーに基づいて嗅覚ディスプレイの使用によりを減らすことができます21。クリーニングのため基板表面に溶剤を提供する専用のチャンネルを使用する場合にさらに改善できます。
プロトコルの重要なステップは、最適なものから外れているとき、アトマイザーの励起周波数を手動で調整です。これは、自動的に実行してください将来的に。初期のプロトコルからの変更はシリル化が噴霧されたなし自体をコーティング テフロン以来シリル化プロセスを含めること。
この手法は、1 つは定在波の問題を制限する残りの 2 つの問題があります。定在波は、基板の端に反射が発生したときに生成されます。グリセリンとノードが定期的に表示されます、ので、微粒化がノードに弱くなります。定在波を抑制するシリコーン ゲルを使用して、これは十分ではありません。音響エネルギーを吸収するより良い材料が必要です。
2 つ目の制限は、テフロン コーティングの耐久性です。テフロン コーティングが部分的に何度も液体を噴霧した後削除されます。以来、コーティングの現状は広く研究されていない、著者はテフロン コーティングの耐久性を拡張するそれを最適化できます。
それにもかかわらず、既存のメソッドについてプロトコルの意義は、コーティングなしと比較して塗装面に噴霧した後残りの液体の削減です。したがって、香りの持続性が大幅に低減、17は別記します。この SAW デバイスを使用して、嗅覚ディスプレイのデモを行った。カシス、オレンジ、ウィスキー、およびそれらの混合物を示す 8 成分嗅覚ディスプレイは、ヘッド マウント (図 9) を表示19ユーザーに提示されました。このような状況で提案されたコーティングを施した SAW デバイスは香りプレゼンテーションの質の大幅悪化が懸念される香りの永続化を抑制しても動作します。
ここで説明する手法は、嗅覚ディスプレイにとって重要です。また、見たアトマイザーは医療用ネブライザーとエレクトロ スプレー イオン化質量分析のために適用されます。微粒化効率は、それらのアプリケーションにも必要です。
The authors have nothing to disclose.
本研究は、JST みらいプログラム、助成番号 JPMJMI17DD によって部分的に支えられました。
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 |