Aquí establecemos un método para el revestimiento de la superficie de un dispositivo de onda acústica superficial (SAW) con película de teflón amorfa para mejorar la eficiencia de la atomización necesaria para su aplicación a una exhibición olfativa.
Ya que el olfato es un sentido importante en interfaces humanos, hemos desarrollado una exhibición olfativa utilizando un atomizador de onda acústica superficial (SAW) y dispensadores de micro. En esta exhibición olfativa, la eficiencia de la atomización es importante para evitar problemas de persistencia de olor a menudo encontrados en interfaces olfativas humanas. Así, el dispositivo de sierra está cubierto con película de teflón amorfa para cambiar la naturaleza del sustrato de hidrofílico a hidrofóbico. También es necesario silanize la superficie del sustrato piezoeléctrico antes de recubrimiento de teflón para mejorar la adhesión de la película. Se adoptó un método de la capa de inmersión para obtener una capa uniforme en el sustrato. La válvula solenoide de alta velocidad fue utilizada como dispensador de micro al tubo una gota de líquido a la superficie del dispositivo de sierra ya que su exactitud y reproducibilidad fueron altas. Entonces, la atomización se convirtió en más fácil en el sustrato hidrofóbico. En este estudio, se estudió el amorfo de teflón para reducir al mínimo el líquido restante sobre el sustrato después de atomización. El objetivo del protocolo descrito aquí es mostrar los métodos para el revestimiento de una superficie de dispositivo de sierra con película de teflón amorfa y generar el olor usando el atomizador de sierra y un dispensador de micro, seguido de una prueba sensorial.
Aunque los dispositivos para estimular los sentidos visuales y auditivos son populares, no podemos presentar todas las sensaciones que percibimos; sin embargo, normalmente podemos presentar una sensación usando sólo estos dos sentidos. Una exhibición olfativa es un gadget que puede presentar un olor, y se utiliza en la realidad virtual para que un usuario puede percibir aromas1,2,3,4,5,6, 7. Ya que el olfato contribuye en gran medida a las emociones, un estímulo olfativo es indispensable para mejorar la realidad. Anteriormente hemos estudiado películas, animaciones y juegos con aromas8,9.
Varios investigadores han estudiado muestra olfativa; por ejemplo, Yanagida ha estudiado un proyector de aroma que ofrece un aroma a una persona especificada incluso cuando nadie alrededor de él o ella percibe1. Yamada et al han estudiado una localización de la fuente de olor en el espacio virtual usando un modelo simple Gauss de distribución de la concentración de olor2. Kim et al han propuesto el concepto de matrices bidimensionales de dispositivos liberadores de olor 3. Por otra parte, simple muestra olfativa usable y el arsenal ultrasonido para el control de la dirección de estas esencias han sido propuesto4,5,6.
Uno de los problemas en pantalla olfativa es persistencia del olor. Un usuario puede detectar el olor aún después de que se pretende cambiar el aire o el otro olor. Puesto que es preferible alternar olores tan pronto como sea posible en la realidad virtual, debe estudiarse el problema de la persistencia de olor.
Hemos estudiado la pantalla olfativa con una función de mezcla de muchos ingredientes. Previamente, hemos desarrollado este sistema con electroválvulas de conmutación alta velocidad10. Aunque estable combina muchos ingredientes, podríamos no aún solucionar el problema de la persistencia del olor. Así, desde entonces hemos desarrollado la pantalla olfativa con micro-dispensadores y un atomizador de sierra11. Aunque se han utilizado técnicas similares para manipular gotitas líquidas12,13,14, aplicamos para la generación del olor. La Sierra es apto para atomización gotitas líquidas ya que pueden atomizar gotitas líquidas instantáneamente15,16; sin embargo, hemos encontrado que pequeñas gotas de líquido permanecer sobre un sustrato piezoeléctrico después de la atomización. Estas pequeñas gotas de líquido causan persistencia del olor, aunque la mayor parte del líquido es atomizado.
Típicamente, un perfume se disuelve en un solvente como etanol para reducir la viscosidad. Sin embargo, perfume diluido se extiende sobre la superficie de un sustrato piezoeléctrico debido a su naturaleza hidrofílica, y la eficiencia de la atomización se deteriora cuando se separa de película delgada. Así, una parte de los restos de líquido incluso después de la atomización, que no se puede quitar aunque aumenta la potencia de RF. Puesto que el solvente se evapora pronto después de, sólo el perfume permanece en el y se pega al sustrato.
En este estudio, nos cubra la superficie de un sustrato piezoeléctrico con fina capa de Teflon amorfo por lo que se vuelve hidrofóbico en la naturaleza. Ya que podemos mantener la esfera de la gota-como en la superficie, disminuye la energía requerida para separar el líquido de la superficie del sustrato. Se espera que una eficiencia de atomización se mejora cuando la superficie del dispositivo de sierra se vuelve hidrofóbica. El objetivo general de este método es mejorar la eficiencia de la atomización que un aroma se presenta inmediatamente y puede desaparecer rápidamente después de su presentación, en última instancia para aplicación olfativa Mostrar. En este artículo mostramos cómo un dispositivo de sierra está cubierto con película de teflón amorfa y demostrar la mejora de la eficiencia de la atomización y sus resultados experimentales fueron descritos en la referencia17.
Uno de los componentes clave en este estudio es el micro-dispensador de una válvula de solenoide de alta velocidad18,19. La figura 8a muestra el principio de este dispensador de micro. El émbolo fue impulsado por una bobina electromagnética. La salida está cerrada completamente por el émbolo durante la fase de apagado. El émbolo rápidamente se traslada a sacar líquido en frente durante un corto en fase, entonces retrocede a la posición original y chorros de una pequeña gota líquida de un orificio de la válvula solenoide, que es conducido por el circuito se muestra en la figura 8b. La cantidad de una gota de líquido es unos nanolitros. La frecuencia de la válvula está entre 1 y 1000 Hz, el ancho de pulso mínimo es 0,5 ms y funciona mucho más rápido que una válvula de solenoide típica. La distancia típica entre el orificio de la válvula solenoide y el sustrato fue de 15 mm. Este estudio demostró que la cantidad de líquido es precisa y reproducible; por otra parte, es robusta contra las burbujas.
Persistencia de olor puede ser reducido drásticamente debido a amorfo coatingwhen de teflón se utiliza una pantalla olfativa basada en un atomizador de sierra21. Puede mejorarse aún más cuando se utiliza un canal dedicado a entregar solventes para la limpieza de la superficie del sustrato.
El paso crítico en el protocolo es ajustar manualmente la frecuencia de excitación del atomizador cuando se desvía del óptimo. Esto automáticamente realizará en el futuro. Una modificación del Protocolo inicial fue incluir el proceso de silanización desde sí mismo revestimiento sin silanización fue atomizado de teflón.
Hay dos cuestiones pendientes que limitan esta técnica, uno de ellos el problema de la onda. La onda se genera cuando se produce la reflexión en el borde del sustrato. Desde vientres y nodos aparece periódicamente, la atomización se convierte en débil en el nodo. Aunque utilizamos un gel de silicona para suprimir la onda, esto no es suficiente. Un material mejor para absorber la energía acústica es necesario.
La segunda limitación es la durabilidad de la capa de Teflon. El teflón se quita parcialmente después de atomizar un líquido muchas veces. Puesto que la condición actual de la capa no ha sido estudiada ampliamente, los autores pueden optimizar para extender la durabilidad del revestimiento de teflón.
Sin embargo, la importancia del protocolo en relación con los métodos existentes es la reducción del líquido restante después de la atomización en una superficie con la capa con respecto a sin recubrimiento. Así, la persistencia del olor se reduce drásticamente a como es descrito en otra parte17. Usando este dispositivo de sierra, se realizó demostración de la exhibición olfativa. La pantalla olfativa de ocho componentes para demostrar cassis, naranja, whisky y su mezcla se presentaron a un usuario con cabeza montar pantalla (figura 9)19. En esta situación, un dispositivo de sierra con el recubrimiento propuesto funciona bien para suprimir la persistencia del olor, que de lo contrario puede deteriorar considerablemente la calidad de la presentación de la fragancia.
La técnica descrita aquí es importante para la exhibición olfativa. Por otra parte, el atomizador de la Sierra es aplicable a un nebulizador para uso médico y electrospray ionización para espectrometría de masas. La eficiencia de la atomización es también necesaria en las aplicaciones.
The authors have nothing to disclose.
Este estudio fue parcialmente financiado por programa de JST Mirai, concesión 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 |