Nós aqui estabelecer um método para revestir a superfície de um dispositivo de onda acústica de superfície (Serra) com película de Teflon amorfo para melhorar a eficiência de atomização exigida para aplicação de um display olfativo.
Desde que o olfato é um sentido importante em interfaces humanas, temos desenvolvido um display olfativo usando um atomizador de onda acústica de superfície (Serra) e microdistribuidores. Esta indicação olfativa, a eficiência de atomização é importante para evitar problemas de persistência de cheiro frequentemente encontrados em interfaces olfativos humanos. Assim, o dispositivo de serra é revestido com filme amorfo de Teflon para mudar a natureza do substrato de hidrofílico para hidrofóbico. Também é necessário para silanize a superfície do substrato piezoelétrico antes do revestimento de Teflon para melhorar a aderência do filme. Um método de revestimento de mergulho foi adotado para obter o revestimento uniforme sobre o substrato. A válvula de solenoide de alta velocidade foi usada como microdistribuidor de bico uma gota de líquido para a superfície do dispositivo de serra, desde que sua precisão e reprodutibilidade foram altos. Em seguida, a atomização tornou-se mais fácil sobre o substrato hidrofóbico. Neste estudo, estudou-se o revestimento de Teflon amorfo para minimizar o líquido restante no substrato após a atomização. O objetivo do protocolo descrito aqui é mostrar os métodos para revestir uma superfície de dispositivo de serra com a película de Teflon amorfa e gerando o cheiro usando o atomizador de serra e um microdispensador, seguido por um teste sensorial.
Embora os dispositivos para estimular os sentidos visuais e auditivos são populares, não apresentamos todas as sensações que percebemos; no entanto, normalmente podemos apresentar uma sensação usando apenas estes dois sentidos. Um display olfativo é um gadget que pode apresentar um odor, e é usado em realidade virtual para que um usuário pode perceber aromas1,2,3,4,5,6, 7. Desde que a olfação contribui grandemente para as emoções, um estímulo olfativo é indispensável para melhorar a realidade. Que estudamos, anteriormente, filmes, animações e jogos com aromas8,9.
Vários pesquisadores estudaram exibe olfativo; por exemplo, Yanagida tem estudado um projetor de perfume que proporciona um perfume a uma pessoa especificada, mesmo quando ninguém ao redor dele ou dela percebe-1. Yamada et al estudaram uma localização de origem do odor no espaço virtual, usando um modelo simples de distribuição gaussiana de odor concentração2. Kim et al propuseram o conceito de matrizes bidimensionais de odor-lançando dispositivos 3. Além disso, simples wearable exibe olfativa e o Multielementos ultra-sônico para controlar a direção destes perfumes foram propostos4,5,6.
Um dos problemas no visor olfativo é a persistência de cheiro. Um usuário pode detectar o cheiro, mesmo depois que se destina a ser alterado para o ar ou outro perfume. Desde que seja preferível para alternar entre aromas tão rapidamente quanto possível na realidade virtual, deve ser estudado o problema de persistência de cheiro.
Temos estudado a exibição olfativa com uma função de misturar muitos ingredientes. Anteriormente, desenvolvemos este sistema usando válvulas solenoide com comutação de alta velocidade10. Embora estàvel mistura-se muitos ingredientes, não poderíamos ainda resolver o problema da persistência de cheiro. Assim, desde então desenvolvemos display olfativo usando microdistribuidores e uma serra atomizador11. Embora técnicas semelhantes têm sido utilizadas para manipular as gotas líquidas12,13,14, nós aplicamos para perfumar a geração. O dispositivo de serra é adequado para as gotas líquidas de atomização, pois isso pode atomizar as gotas líquidas instantaneamente15,16; no entanto, encontramos que gotículas de líquido permanecer sobre um substrato piezoelétrico após a atomização. Essas gotículas de líquido causam cheiro persistência, mesmo que a maior parte do líquido é atomizada.
Normalmente, um perfume é dissolvido em um solvente como álcool etílico para reduzir a viscosidade. No entanto, diluído perfume se espalha sobre a superfície de um substrato piezoelétrico devido à sua natureza hidrofílica, e a eficiência de atomização deteriora-se quando se espalha película fina. Assim, uma parte dos restos líquidos mesmo depois de atomização, que não pode ser removido, mesmo se aumenta a potência de RF. Desde que o solvente se evapora logo após, somente o perfume permanece no e adere ao substrato.
Neste estudo, podemos revestir a superfície de um substrato piezoelétrico com fina película de Teflon amorfo então torna-se hidrófobo na natureza. Uma vez que podemos manter a esfera da gota-como a superfície hidrofóbica, diminui a energia necessária para retirar o líquido da superfície do substrato. Espera-se que uma eficiência de atomização é melhorada quando a superfície do dispositivo de serra se torna hidrofóbica. O objectivo geral deste método é para melhorar a eficiência de atomização para que um perfume é imediatamente apresentado e pode desaparecer rapidamente depois de sua apresentação, em última análise, para aplicação em olfativo exibir. Neste artigo, vamos mostrar como um dispositivo de serra é revestido com filme de Teflon amorfo e demonstrar a melhoria da eficiência de atomização e seus resultados experimentais foram descritos em referência17.
Um dos componentes-chave neste estudo é o microdistribuidor de uma válvula de solenoide de alta velocidade18,19. A figura 8a mostra o princípio deste microdistribuidor. O êmbolo foi impulsionado por uma bobina eletromagnética. Sua saída está completamente fechada pelo êmbolo durante a fase OFF. O êmbolo rapidamente movimentos desenhar líquido na frente durante um curto período em fase e, em seguida, ele move de volta para o local original e jatos de uma minúscula gotícula de líquido de um orifício da válvula solenoide, que é conduzida pelo circuito mostrado na Figura 8b. A quantidade de uma gota de líquido é nanoliters alguns. A frequência da válvula é entre 1 e 1000 Hz, sua largura de pulso mínima é 0,5 ms, e funciona muito mais rápido que uma válvula de solenoide típico. A distância típica entre o orifício da válvula solenoide e o substrato foi 15 mm. Este estudo mostrou que a quantidade de líquido é preciso e reprodutível; Além disso, é robusto contra bolhas.
Persistência de cheiro pode ser drasticamente reduzida devido à coatingwhen de Teflon amorfo é usado um display olfativo com base em um atomizador de serra21. Isso pode ser melhorado quando é usado um canal dedicado para entregar solventes para limpeza a superfície do substrato.
O passo crítico no protocolo é manualmente ajustar a frequência de excitação do atomizador quando ele afasta-se do ideal. Isto deve ser executado automaticamente no futuro. Uma modificação do protocolo inicial era para incluir o processo de silanização desde Teflon revestimento em si sem silanização foi atomizada.
Há dois problemas restantes que limitar esta técnica, sendo o problema de onda estacionária. A onda estacionária é gerada quando a reflexão ocorre na borda do substrato. Desde o pico e nó aparece periodicamente, atomização torna-se fraco no nó. Embora nós usamos um gel de silicone para suprimir a onda estacionária, isto não é suficiente. Um material melhor para absorver a energia acústica é necessário.
A segunda limitação é a durabilidade do revestimento Teflon. O revestimento de Teflon é parcialmente removido após um líquido de atomização muitas vezes. Desde que a condição atual para o revestimento não tem sido estudada extensivamente, os autores podem otimizá-lo para estender a durabilidade do revestimento de Teflon.
No entanto, o significado do protocolo no que diz respeito a métodos existentes é a redução do líquido restante após a atomização em uma superfície com revestimento em comparação com sem revestimento. Assim, a persistência de cheiro é drasticamente reduzida como é descrito em outro lugar17. Demonstração do visor olfativo usando este dispositivo de serra, foi realizada. A exibição de oito-componente olfativa para demonstrar cassis, laranja, whisky e sua mistura foram apresentados a um usuário com cabeça montar exibir (Figura 9)19. Nesta situação, um dispositivo de serra com o revestimento proposto funciona bem para suprimir a persistência de cheiro, que de outra forma consideravelmente pode deteriorar a qualidade da apresentação do perfume.
A técnica descrita aqui é importante para a exposição olfativa. Além disso, o atomizador de serra é aplicável a um nebulizador para uso médico e ionização electrospray para espectrometria de massa. A eficiência de atomização é também necessário nessas aplicações.
The authors have nothing to disclose.
Este estudo foi parcialmente suportado pelo programa JST Mirai, Grant número 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 |