Name: enhancement method of surface acoustic wave-atomizer efficiency for olfactory display
Uploaded: 2018-11-14T14:30:00
Duration: 8 min 6 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Enhancement Method of Surface Acoustic Wave-Atomizer Efficiency for Olfactory Display at JoVE.com

Denne studien ble delvis støttet av JST keyboardist programmet, gi nummer JPMJMI17DD.

Metodene som er beskrevet her er godkjent av den menneskelige forskning etikk komiteen av Tokyo Institute of Technology.
1. så enheten forberedelse og sjekke impedans
<ol><li>Forberede en 10 MHz så enhet på et LiNbO3 substrat [128o-rotert Y-kutt, X forplantning, med 21 finger par en IDT (Inter digitated svinger)], sammen med reflektorer laget av 32 fingeren på én IDT siden, som vist i figur 1a. Merk: Figur 1b viser prinsippet om forstøving. SÅ konverteres til en langsgående bølge på flytende slippverktøyet. Tåke genereres grunn akustisk streaming hvis så energien er stor nok. Merk: Så enheten ble fabrikkert av produsenten bruker typisk bilde litografi etter elektrode mønster som forfatterne utviklet. Piezoelektriske underlaget nevnt ovenfor ble valgt på grunn av en høy elektromekaniske kopling koeffisient.</li>
	<li>Montere så enheten med aluminiumsfolie og ledende lim på et trykt kretskort laget av aluminium (utviklet for så enheten) hvor SMA koblingen er festet (figur 2). Merk: Et kretskort som er laget av aluminium er effektivt for varme.</li>
	<li>Måle frekvensen karakteristisk for impedans bruker et nettverk analyserer. SÅ enheten er koblet til analyserer via en koaksial kabeltilkobling fra det trykte kretskortet. Frekvens egenskaper skal vise frekvenser der imaginære deler av enheten adgang gå til null, som er så enheten resonans frekvenser. Merk: Når akustisk tap i enheten er stor, forstøving oppstår ikke. Akustisk tap kan kontrolleres ved å måle frekvensen karakteristisk for impedans. Når så enheten er belagt med Teflon film, forskjellen mellom frekvens egenskaper før og etter belegg bør følges for å sjekke om filmen er for tykk.</li>
</ol>2. Silanization
<ol><li>Forberede amino-baserte silane kopling agent (3-ahhminopropyltriethoxy silane). Justere sin konsentrasjon til 0,5% (v/v) i vann med en pipette. Merk: Silanization er obligatorisk å forbedre vedheft av amorfe Teflon belegg. Teflon belegg fjernes under forstøving silanization ikke utføres.</li>
	<li>Rengjøre så enheten med en bomullspinne fuktet med aceton.</li>
	<li>Angi enheten på en dukkert coater (Figur 3). Merk: Et kretskort der så enheten er løst ved hjelp av bøtte tape er knyttet til dip-coater siden tykkelsen av så enheten (0,5 mm) er for tynn skal knyttes til dukkert coater direkte.</li>
	<li>Trekk ned enheten slik at området forstøving kan være nedsenket i løsningen med en hastighet på 0.2 mm/s. holde enheten i løsning for 5 min.</li>
	<li>Trekke opp enheten med en hastighet på 1,7 mm/s. holde enheten i luften for 5 min.</li>
	<li>Skyll enheten i rent vann 1 min.</li>
	<li>Holde enheten i luften for 30 min.</li>
</ol>3. amorfe Teflon belegg
<ol><li>Forberede amorfe Teflon materialet og løsemiddel fortynning. Justere konsentrasjonen av amorfe Teflon løsningen på 3% (v/v) bruke løsemiddelet.</li>
	<li>Angi enheten på en dukkert coater (Figur 3). Merk: Dukkert belegg ble innført her siden uniform belegget er uunnværlig. Grov belegg som belegg som er for tykk kan føre til forverring av forstøving effektiviteten på grunn av så demping.</li>
	<li>Dra ned enheten slik at forstøving området ligger i løsningen med en hastighet på 0.2 mm/s. holde enheten i løsning for 15 s.</li>
	<li>Trekke opp enheten med 1,7 mm hastighet/s. holde enheten i luften for 5 min.</li>
	<li>Dra ned enheten slik at forstøving området ligger i løsningen med en hastighet på 0.2 mm/s. holde enheten i løsning for 15 s.</li>
	<li>Trekke opp enheten med 1,7 mm hastighet/s. holde enheten i luften for 30 min.</li>
	<li>Stek enheten ved 180 ° C for 60 min bruker en kokeplate. Merk: Tykkelse på belegget var ca 400 nm i henhold til kvartskrystall microbalance (QCM) mål.</li>
</ol>4. eksperimentelle oppsett for forstøving
<ol><li>Montere så enheten på et kretskort. Merk: Siden tykkelsen på så enheten er 0,5 mm, kan det være lett ødelagt. Derfor er det nødvendig å støtte det mekanisk.</li>
	<li>Måle frekvensen karakteristisk for så enheten impedansen bruker et nettverk analyserer. SÅ enheten er tilkoplet analyserer via en koaksial kabeltilkobling av trykte kretskort. Frekvens egenskaper skal vise frekvenser der imaginære deler av enheten adgang gå til null, som er så enheten resonans frekvenser Merk: Se RF demping på så enheten. Tapet av så enheten øker når den er feilaktig belagt. Denne økningen i tap oppstår vanligvis på grunn av belegg inhomogeneity eller overdreven tykkelsen på belegg; Dermed skal impedans egenskaper før og etter belegg sammenlignes. Forstøving kan ikke utføres hvis så demping er for mye.</li>
	<li>Koble så enheten til en funksjonsgenerator gjennom en RF effektforsterker.</li>
	<li>Angi bølgeform RF burst signalet på en funksjonsgenerator (figur 4a). Burst signalet for så enheten bør være en sinusbølge, og syklusen plikt skal være 10%. Bølge frekvensen bør også angis så enheten resonans frekvens fra impedans karakteristiske målinger.</li>
	<li>Koble en burst firkantbølge generator til en magnetventil [dvs., mikro-dispenser gjennom en kjøring krets (figur 5)] slik at et 24 V puls signal kan leveres til dispenser, som også er nevnt i diskusjonen18, 19. Tips For kjøring magnetventilene, en transistor matrise er praktisk. Opp til åtte solenoid kan ventiler kjøres ved hjelp av transistoren matrisen i denne studien.</li>
	<li>Angi mikro-pumpen å gjelde presset til å flyte væsken som mikro-dispenser (figur 5). Mikro-pumpen støtter Selvsugende evnen av mikro-dispenser20.</li>
	<li>Bruk en infrarød termometer til å måle temperaturen på så enheten, hvis nødvendig. Merk: Temperaturen så enheten overflaten vanligvis kommer rundt 45 ° C når RF brast signal (85 Vp-p og 10% driftssyklus) brukes i 5 min.</li>
</ol>5. forstøving
<ol><li>Sette væske (dvs., parfyme eller kjemiske fortynnet med etanol) i ampuller.</li>
	<li>Angi bølgeform puls signalet på en mikro-dispenser (figur 4b). Puls signalet er en firkantbølge puls sekvens med en 10% driftssyklus og genereres med en funksjonsgenerator.</li>
	<li>Bruke puls signalet til mikro-dispenser å jet en flytende dråpe å så enheten18. Siden en enkelt dråpe fra mikro-dispenser er bare noen nanoliters, kreves en puls sekvens danner et større slippverktøy for forstøving.</li>
	<li>Bruke RF burst signal så enheten atomize væskedråper17. Burst signalet brukes fra en funksjonsgenerator gjennom en forsterker etter dannelsen av væskedråper. Signalet skal brukes for så lenge damp er fortsatt generert fra forstøving prosessen. Merk: RF burst signal brukes til å justere den gjennomsnittlige RF-strømmen. SÅ enheten kan ha en sprekk hvis RF makt er mye større enn 2 W.</li>
	<li>Observere overflaten av så enheten undersøke gjenværende flytende slippverktøyet.</li>
	<li>Utføre samme fremgangsmåte som i trinn 4.1-4.7 og 5.1-5.5 for en naken så enheten. Sammenlign mengden gjenstående flytende slippverktøy på belagte substrat med det fra bare én.</li>
</ol>6. oppdage dufter
<ol><li>Sette væsken i ampuller som gjort i trinn 5.1.</li>
	<li>Juste høyden på så atomizer bruke en plugg slik at høyden ikke lik deltakerens nese.</li>
	<li>Dispensere væske til så enheten.</li>
	<li>Slå på viften.</li>
	<li>Lar deltakeren å oppdage duft. Merk: Forfatterne gjorde sensorisk testing i stedet for VOC analyzer brukes i tidligere arbeid siden oppfattet intensiteten i stedet for damp konsentrasjon bør vurderes.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Yanagida, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+of+olfactory+displays:+Making+and+delivering+scents.">A survey of olfactory displays: Making and delivering scents.</a> IEEE Sensors. , 1-4 (2012).</li><li>Yamada, T., Yokoyama, S., Tanikawa, T., Hirota, K., Hirose, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+Olfactory+Display:+Using+Odor+in+Outdoor+Environment.">Wearable Olfactory Display: Using Odor in Outdoor Environment.</a> IEEE Virtual Reality. , 199-206 (2006).</li><li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+X-Y+addressablematrix+odor-releasing+system+using+an+on-off+switchable+device.">An X-Y addressablematrix odor-releasing system using an on-off switchable device.</a> Angewandte Chemie. 123 (30), 6903-6907 (2011).</li><li>Amores, J., Maes, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essence:+olfactory+interfaces+for+unconscious+influence+of+mood+and+cognitive+performance.">Essence: olfactory interfaces for unconscious influence of mood and cognitive performance.</a> CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 28-34 (2017).</li><li>Dobbelstein, D., Herrdum, S., Rukzio, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=inScent:+A+Wearable+Olfactory+Display+as+an+Amplification+for+Mobile+Notifications.">inScent: A Wearable Olfactory Display as an Amplification for Mobile Notifications.</a> International Symposium on Wearable Computers. , 28-34 (2017).</li><li>Hasegawa, K., Qiu, L., Shinoda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Midair+Ultrasound+Fragrance+Rendering.">Midair Ultrasound Fragrance Rendering.</a> IEEE Transaction ON VISUALIZATION AND COMPUTER GRAPHICS. 24 (4), 1477-1485 (2018).</li><li>Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Essentials of machine olfaction and taste. , 247-314 (2016).</li><li>Nakamoto, T., Yoshikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Movie+with+scents+generated+by+olfactory+display+using+solenoid+valves.">Movie with scents generated by olfactory display using solenoid valves.</a> Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. E89-A (11), 3327-3332 (2006).</li><li>Nakamoto, T., Otaguro, S., Kinoshita, M., Nagahama, M., Ohnishi, K., Ishida, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooking+up+an+interactive+olfactory+game+display.">Cooking up an interactive olfactory game display.</a> IEEE Computer Graphics and Application. 28 (1), 75-78 (2008).</li><li>Nakamoto, T., Minh, P. H. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+olfactory+display+using+solenoid+valves.">Improvement of olfactory display using solenoid valves.</a> Proceedings of IEEE Virtual Reality Annual International Symposium. , 171-178 (2007).</li><li>Hashimoto, K., Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tiny+Olfactory+Display+Using+Surface+Acoustic+Wave+Device+and+Micropumps+for+Wearable+Applications.">Tiny Olfactory Display Using Surface Acoustic Wave Device and Micropumps for Wearable Applications.</a> IEEE Sensors Journal. 16 (12), 4974-4980 (2016).</li><li>Beyssen, D., Brizoual, L. L., Elmazria, O., Alnot, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+device+based+on+surface+acoustic+wave.">Microfluidic device based on surface acoustic wave.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 118 (1-2), 380-385 (2006).</li><li>Wixforth, A., Strobl, C., Gauer, C., Toegl, A., Scriba, J., Guttenberg, Z. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+manipulation+of+small+droplets.">Acoustic manipulation of small droplets.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 379 (7-8), 982-991 (2004).</li><li>Heron, S. R., Wilson, R., Shaffer, S. A., Goodlett, D. R., Cooper, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Acoustic+Wave+Nebulization+of+Peptides+as+a+Microfluidic+Interface+for+Mass+Spectrometry.">Surface Acoustic Wave Nebulization of Peptides as a Microfluidic Interface for Mass Spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 82 (10), 3985-3989 (2010).</li><li>Kurosawa, M., Watanabe, T., Higuchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+acoustic+wave+atomizer+with+pumping+effect.">Surface acoustic wave atomizer with pumping effect.</a> IEEE Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , 25-30 (1999).</li><li>Shiokawa, S., Matsui, Y., Ueda, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+streaming+and+droplet+formation+caused+by+leaky+Rayleigh+waves.">Liquid streaming and droplet formation caused by leaky Rayleigh waves.</a> Ultrasonics Symposium:Proceedings of the IEEE. 1, 643-646 (1989).</li><li>Li, H., Qi, G., Kato, S., Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+and+Improvement+of+Atomization+Efficiency+based+on+SAW+Device+Coated+with+Amorphous+Fluoropolymer+Film+for+Olfactory+Display.">Investigation and Improvement of Atomization Efficiency based on SAW Device Coated with Amorphous Fluoropolymer Film for Olfactory Display.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 263 (15), 266-273 (2018).</li><li>Kato, S., Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+system+of+micro+droplet+using+micro-dispenser+based+on+solenoid+valve+and+its+application+for+highly+efficient+SAW+atomizer.">Control system of micro droplet using micro-dispenser based on solenoid valve and its application for highly efficient SAW atomizer.</a> IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines. 138 (6), 220-225 (2018).</li><li>Itou, S., Iseki, M., Kato, S., Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+and+visual+presentation+using+olfactory+display+using+SAW+atomizer+and+solenoid+valves.">Olfactory and visual presentation using olfactory display using SAW atomizer and solenoid valves.</a> Proceedings of the 2018 Conference on Intelligent User Interface. , (2018).</li><li>Nakamoto, T., Ito, S., Kato, S., Qi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multicomponent+olfactory+display+using+solenoid+valves+and+SAW+atomizer+and+its+blending-capability+evaluation.">Multicomponent olfactory display using solenoid valves and SAW atomizer and its blending-capability evaluation.</a> IEEE Sensors Journal. , (2018).</li><li>Kato, S., Nakamoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Olfactory+Display+Based+on+Sniffing+Action.">Olfactory Display Based on Sniffing Action.</a> IEEE Conference on Virtual Reality. , (2018).</li></ol>

Forfatterne ikke avsløre.

En av de viktigste komponentene i denne studien er mikro-dispenser laget av en høyhastighets solenoid ventil18,19. Figur 8a viser prinsippet om denne mikro-dispenser. Stempelet ble drevet av en elektromagnetisk coil. Sitt utløp er helt lukket av stempelet under OFF-fasen. Stempelet raskt å trekke flytende foran under et kort på fasen, så det går tilbake til den opprinnelige plasseringen og jetfly en liten flytende slippverktøy fra en orifice magnetventil, drevet av kretsen vist i figur 8b. Mengden av en flytende slippverktøy er noen nanoliters. Hyppigheten av ventilen er mellom 1 og 1000 Hz, den minste pulsbredde er 0,5 ms, og det fungerer mye raskere enn en typisk magnetventil. Vanlig avstand mellom hullet av magnetventil og underlaget var 15 mm. Denne studien viste at mengden av væske er presis og reproduserbar; Videre er det robuste mot bobler.
Lukten utholdenhet, reduseres drastisk på grunn av amorfe Teflon coatingwhen en olfactory skjermen basert på en så atomizer brukes21. Det kan være ytterligere forbedret når en kanal dedikert til å levere løsemidler til substrat overflate for rengjøring brukes.
Det kritiske trinnet i protokollen er manuelt justere eksitasjon frekvensen av atomizer når den avviker fra den optimale. Dette bør automatisk utføres i fremtiden. En endring fra den opprinnelige protokollen var å inkludere silanization prosessen siden Teflon belegg selv uten silanization var atomized.
Det er to gjenstående problemer som begrenser denne teknikken, en stående bølge problemet. Stående bølge genereres når refleksjon oppstår på kanten av underlaget. Siden antinode og node vises regelmessig blir forstøving svakt i noden. Selv om vi bruker en silikongel for å undertrykke stående bølge, er dette ikke tilstrekkelig. En bedre materiale til å absorbere den akustiske energien er nødvendig.
Andre begrensningen er holdbarheten av Teflon belegget. Teflon belegget er delvis fjernet etter Forstøvende en væske mange ganger. Siden den nåværende tilstanden for belegg ikke har blitt studert grundig, kan forfatterne optimalisere den for å forlenge holdbarheten av Teflon belegg.
Likevel er betydningen av protokollen med hensyn til eksisterende metoder reduksjon av gjenværende flytende etter forstøving på underlag med belegg i forhold til uten belegg. Dermed lukten utholdenhet reduseres drastisk som beskrevet andre steder17. Bruker så enheten, ble demonstrasjon av olfactory skjermen utført. Åtte-komponent olfactory skjermen å demonstrere cassis, oransje, whiskey og sin blanding ble presentert for en bruker med hodet montere vise (figur 9)19. I dette tilfellet en så enhet med foreslåtte belegget fungerer godt til å undertrykke lukten utholdenhet, som ellers kan betydelig forverres kvaliteten på duft presentasjon.
Teknikken er beskrevet her er viktig for olfactory visning. Videre er så atomizer en forstøveren til medisinsk bruk og electrospray ionization for massespektrometri. Forstøving effektiviteten kreves også i disse programmene.

Selv om enheter for stimulerende visuelle og auditive sansene er populære, presenterer vi ikke alle opplevelser som vi oppfatter; Imidlertid kan vi vanligvis presentere en sensasjon bruke bare disse to sansene. En olfactory skjerm er en gadget som kan presentere en duft, og den brukes i virtuell virkelighet slik at en bruker kan oppfatte dufter1,2,3,4,5,6, 7. Siden luktesans bidrar sterkt til følelser, er en olfactory stimulans uunnværlig for å øke virkeligheten. Vi har tidligere studert filmer, animasjoner og spill med dufter8,9.
Flere forskere har studert olfactory viser; for eksempel har Yanagida studert en duft projektor som leverer en duft til en bestemt person selv når ingen rundt ham eller henne oppfatter det1. Yamada et al. har studert en lukt kilde lokalisering i virtuelle rom ved hjelp av en enkelt Gauss-fordelingsmodellen av lukt konsentrasjon2. Kim et al. har foreslått begrepet todimensjonale matriser av lukt-slippe enheter 3. Dessuten har enkel bærbar olfactory viser og den ultrasoniske faset array for styre retningen på disse dufter vært foreslått4,5,6.
Ett av problemene i olfactory skjerm er lukten utholdenhet. En bruker kan oppdage lukten selv etter at den er ment å bli endret til luften eller en annen duft. Siden det er best å bytte mellom dufter så raskt som mulig i virtuell virkelighet, bør lukt utholdenhet problemet studeres.
Vi har studert olfactory skjermen med en funksjon for blending mange ingredienser. Vi utviklet dette systemet bruker magnetventilene med høyhastighets bytte10. Selv om den blander stabilt mange ingredienser, kunne vi ikke ennå løse problemet med lukten utholdenhet. Dermed har vi siden utviklet olfactory skjermen ved hjelp av mikro-dispensere og en så atomizer11. Selv om lignende teknikker har blitt brukt til å manipulere væskedråper12,13,14, brukt vi å lukte generasjon. SÅ enheten er egnet for Forstøvende væskedråper siden det kan atomize væskedråper umiddelbart15,16; Vi har imidlertid funnet at små væskedråper bo på et piezoelektrisk substrat etter forstøving. Disse små væskedråper forårsake lukten persistens, selv om mesteparten av væsken er atomized.
Vanligvis er en parfyme oppløst i et løsemiddel som etanol å redusere viskositet. Men utvannet parfyme sprer seg på overflaten av et piezoelektrisk substrat den hydrofile naturen og forstøving effektiviteten forverres når tynnfilm sprer. Dermed en del av flytende restene selv etter forstøving, som ikke kan fjernes selv om RF power øker. Siden løsemiddelet fordamper kort tid etter, bare parfyme forblir på og stikker til underlaget.
I denne studien coat vi overflaten av en piezoelectric underlaget med tynnfilm amorfe Teflon så det blir hydrofobe i naturen. Siden vi kan holde slippverktøy som sfæren på hydrofobe overflaten, redusere energien som kreves for å demontere væske fra substrat overflate. Det forventes at en forstøving effektiviteten forbedres når overflaten så enheten blir hydrofobe. Det overordnede målet med denne metoden er å effektivisere forstøving slik at en duft vises umiddelbart og kan raskt forsvinner etter sin presentasjon, til slutt skal olfactory vise. I dette papiret, vi viser hvordan en så enhet er belagt med amorfe Teflon film og demonstrere forbedring av forstøving effektivitet og eksperimentelle resultatene ble beskrevet i referanse17.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SAW device</td>
			<td style="width:71px;">Lightom</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-made</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Network analyzer</td>
			<td style="width:71px;">SDR-kits</td>
			<td style="width:119px;">DG84AQ VNWA 3E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dip coater</td>
			<td style="width:71px;">Aiden</td>
			<td style="width:119px;">DC4300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Silane coupling agent</td>
			<td style="width:71px;">Shin-etsu Chemical</td>
			<td style="width:119px;">KBE 903</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cytop amorphous teflon coating</td>
			<td style="width:71px;">Asahi glass</td>
			<td style="width:119px;">CT107MK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Solvent for diluting cytop coating</td>
			<td style="width:71px;">Asahi glass</td>
			<td style="width:119px;">CT-SOLV100K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Solenoid valve</td>
			<td style="width:71px;">Lee</td>
			<td style="width:119px;">INKA2438510H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Transistor array</td>
			<td style="width:71px;">Texas Instrument</td>
			<td style="width:119px;">ULN2803A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">RF power amplifier</td>
			<td style="width:71px;">Mini-Circuits</td>
			<td style="width:119px;">ZHL-5W-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Digital camera&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Panasonic Corp</td>
			<td style="width:119px;">DMC-FZ300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Head Mount Display</td>
			<td style="width:71px;">Occulus</td>
			<td style="width:119px;">Occulus Rift Headset</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hot plate</td>
			<td style="width:71px;">As One</td>
			<td style="width:119px;">HHP-170A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enhancement method of surface acoustic wave-atomizer efficiency for olfactory display

Siden luktesans er en viktig følelse i menneskelig grensesnitt, har vi utviklet en olfactory skjerm bruker en akustiske overflatebølger (SAW) atomizer og mikro-dispensere. Olfactory skjermen er effektiviteten av forstøving viktig for å unngå lukten utholdenhet problemer ofte møtte i menneskelig olfactory grensesnitt. Dermed er så enheten belagt med amorfe Teflon film endre substrat natur fra hydrofile til hydrofobe. Det er også nødvendig å silanize piezoelectric substrat overflaten før Teflon belegg for å forbedre vedheft av filmen. En dukkert belegg metode vedtatt for å få jevn belegg på underlaget. Høyhastighets magnetventil ble brukt som mikro-dispenser til tut en flytende dråpe til så enhetsoverflaten siden dens nøyaktighet og reproduserbarhet var høy. Deretter ble forstøving lettere på hydrofobe underlaget. I denne studien amorfe Teflon belegg for å minimere gjenværende væske på underlaget etter forstøving ble studert. Målet med protokollen beskrevet her er å vise metodene til coating en så enhetsoverflaten med amorfe Teflon film og generere lukten så atomizer og en mikro-dispenser, etterfulgt av en sensorisk testing.

En mikroliter av etanol ble plassert på både nakne og belagt LiNbO3 underlag (etanol ble vanligvis brukt som et løsemiddel parfyme). En tynn film av etanol løsning ble dannet etter det spredt på underlaget (figur 6a); på den annen side, ble sphere-lignende figuren holdt på belagte substrat (figur 6b). Kontakt vinkelen på en mikroliter vann økte fra 50 til 110 grader etter amorfe Teflon belegg (figur 6 c og 6 d). Det ble funnet at amorfe Teflon belegget forbedret hydrofobe natur. Kule-lignende form av slippverktøyet ble holdt på belagte substrat, mens væsken spredt på en tynn film på nakne underlaget.
Deretter eksperimentet med forstøving 200 nL lavendel ble utført (figur 7). Senere bilder av forstøving uten og med belegg er vist i figur 7a og 7b, henholdsvis. Tidsskalaen i bildene er Hentet fra antall rammer som er registrert med et digitalkamera. Lavendel var fortynnet med etanol (fortynning forhold: 50:1 v/v). På nakne underlaget spre væsken straks det var avviklet. På 33 ms skjedde sterk forstøving i midten av flytende, mens bare begrenset tåke ble generert på flytende kanten i sirkelen som vist i figur 7a. På 100 ms, forstøving stoppet. så, selv om forstøving skjedde først, sluttet snart etter. Deretter del av væsken forble. Mens løsemiddelet fordampet raskt, forble delvis stoff på underlaget overflaten; dermed forårsaket den gjenværende stoff alvorlig lukten utholdenhet. På den annen side, sphere-lignende figuren med sin kontakt vinkel på mer enn 90 grader ble opprettholdt på belagte substrat etter at det ble utlevert (figur 7b). En konsentrert tåke ble generert under forstøving. Etter forstøving, var mye mindre væske i et mindre område igjen i mindre området sammenlignet med nakne underlaget. Siden gjenværende væsken var ikke en glatt og komplett overflate, men i stedet dannet små enkelt dråper, er det vanskelig å nøyaktig beregne dekningen av dråper på Teflon belegg. Grovt sett var gjenværende væske på hydrofobe overflaten minst 10% av det på hydrofile overflaten.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig1.jpg"> Figur 1: så atomizer. (a) konfigurasjonen av så enheten og (b) prinsippet om så atomizer. Dens elektrode består av gull og krom. Figur 1a er gjengitt med tillatelse20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig2.jpg"> Figur 2: Så enheten på et kretskort.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig3.jpg"> Figur 3: Dukkert coater brukt i denne studien.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig4.jpg"> Figur 4: tid sekvenser. (a) bølgeform RF burst signalet. Verdiene i Vpp og Tr er 85 Vp-p og 1 s, henholdsvis. En typisk driftssyklus TH/Tr er 10%. (b) bølgeform på en mikro-dispenser. Den typiske Tw, T og N er 1 ms og 10 ms 70 pulser, henholdsvis.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig5.jpg"> Figur 5: eksperimentelle oppsett for Forstøvende flytende slippverktøy. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig5large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig6.jpg"> Figur 6: sammenligning av flytende slippverktøy formen mellom nakne og belagt subtrates. (A) topp utsikt over tynnfilm på nakne litium niobate overflaten og (b) side-visning av flytende slippverktøyet på belagt en vises. En mikroliter av etanol ble brukt i både (a) og (b). Her, (c) og (d) Vis visninger av en mikroliter av vann på nakne og belagt substrater, henholdsvis. Dette tallet ble gjengitt med tillatelse17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig6large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig7.jpg"> Figur 7: forstøving av flytende slippverktøyet. Vises (a) hydrofile overflaten (bare litium niobate) og (b) hydrofobe overflaten (substrat belagt med amorfe Teflon). Prøven er 200 nL lavendel. Dette tallet ble gjengitt med tillatelse17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig7large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig8.jpg"> Figur 8: Micro-dispenser basert på en magnetventil. Vises (a) mikro-dispenser prinsippet og (b) en driveren krets for én kanal. Dette tallet er gjengitt med tillatelse20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig8large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig9.jpg"> Figur 9: anvendelse av så atomizer belagt med amorfe Teflon film. Forskning demonstrasjon fra Intelligent bruker grensesnitt (IUI) symposiet 2018 i Tokyo.

Watch this Scientific Journal Video about Enhancement Method of Surface Acoustic Wave-Atomizer Efficiency for Olfactory Display at JoVE.com

Enhancement Method of Surface Acoustic Wave-Atomizer Efficiency for Olfactory Display

Vi etablere her en metode for belegg på overflaten av en akustiske overflatebølger (SAW) enhet med amorfe Teflon film effektivisere forstøving kreves for søknad til en olfactory skjerm.

Enhancement metode overflaten akustisk Wave-Atomizer effektivitet for Olfactory visning

Since olfaction is an important sense in human interfaces, we have developed an olfactory display using a surface acoustic wave (SAW) atomizer and ...

Denne metoden kan bidra til å svare på viktige spørsmål i feltet for menneskelig grensesnitt. For eksempel, mange relatert til olfactory virtuell virkelighet. I vårt system, en mikro-dispenser jets noen nano-liter dråper på en overflate.Deretter deler en overflate akustisk bølge seg, forstøver at dråpen raskt presenterer en lukt. Visuell demonstrasjon av denne metoden er avgjørende for å vise virkemåten for optimalisering. Forbered overflaten akustisk bølge enhet for olfactory skjermen.Denne enheten har en interdigitert transduser, med reflektorer i den ene enden av et piezoelektrisk substrat. Flere detaljer er i denne skjematiske. Svingerområdet har 21 fingerpar.Reflektoren har 32 fingerpar. Forstøvningsområdet er avbildet i blått. Forbered et aminobasert silankoblingsmiddel og legg det til side.Før silanisering, rengjør enheten med en aceton-gjennomvåt bomullspinne. Når du er ferdig, ta enheten til et dip coater og fest den. Orienter enheten slik at forstøvningsområdet blir nedsenket.Deretter plasserer du silankoblingsløsningen for bruk med dipcoateren. Senk deretter enheten for å senke forstøvningsområdet. Det er viktig å holde dyppehastigheten langsom og konstant for å oppnå et ensartet filmbelegg.Hold enheten i løsningen i fem minutter. Løft enheten ut av løsningen. Hold enheten i luften i fem minutter.Deretter fjerner du enheten fra dip coater, og skyll den i rent vann i ett minutt. Deretter slår du enheten til dip coater med samme retning. Fjern silaniseringsmiddelet fra dip coater.Gå videre for å forberede det amorfe Teflon-materialet i løsemiddel. Ta løsningen til dip coater, og sett den på plass for bruk. Kontroller at enheten er montert for å senke forstøvningsområdet.Når alt er klart, senker du enheten. Hold forstøvningsområdet i løsningen i 15 sekunder. Løft enheten ut av løsningen.Hold enheten i luften i fem minutter. Senk enheten ned i løsningen en gang til, og vent i 15 sekunder. Deretter hever du enheten og la den stå i luften i 30 minutter.Deretter fjerner du enheten fra dip coater. Legg den på en kokeplate ved 180 grader Celsius for å bake i 60 minutter. Klargjør SAW-enheten for eksperimentet.Monter den på et aluminiumstrykt kretskort, ved hjelp av aluminiumsfolie og ledende pasta. Deretter monterer du kretskortet med enheten på en plattform. Koble enheten til en RF-effektforsterker, drevet av en funksjonsgenerator.Sett bølgeformen til RF burst signalet til å være en synd-bølge med en plikt syklus på 10 prosent. Sett bølgefrekvensen til overflaten akustisk bølge enhet oscillasjon frekvens. Deretter kobler du en burst square wave generator for å tillate et 24-volts pulssignal til en magnetventil som brukes som mikrodispenser.Sett opp en mikroluftpumpe for å drive væske fra et reservoar til mikrodispenseren. Bruk en luftpumpe for å garantere at mikrodispenseren er fylt med væske for optimalisering. Gå videre til å studere forstøvning med enheten.Sett væske i et hetteglass og legg den i oppsettet. Luft vil komme inn i hetteglasset gjennom virkningen av mikroluftpumpen. Væsken fra hetteglasset vil gå til magnetventilen.Ventilen er satt opp for å dispensere væske på forstøvningsområdet på enheten. Still inn bølgeformen til pulssignalet som påføres magnetventilen. Bruk funksjonsgeneratoren til å angi en firkantet bølgepulssekvens, med en 10 prosent driftssyklus.Vær oppmerksom på overflaten på enheten. Over tid vil pulssekvensen danne en stor dråpe for forstøvning. Påfør RF-burst-signalet på enheten så lenge det er nødvendig for å forstøve dråpen.Vær oppmerksom på overflaten av enheten, for å være vitne til forstøvning, og for å inspisere den gjenværende væskedråpen. Når systemet er klart, rekruttere en person til å oppdage dufter. Be personen sitte med nesen 20 til 30 centimeter foran forstøvningsområdet.Juster høyden på forstøveren til nivået på deltakerens nese. Dispenser væsken på enheten og forstøv den. La deltakeren oppdage duften.I denne toppvisningen av en bar litiumniobateoverflate har en mikroliter etanol spredt seg til en tynn film. I motsetning viser denne sidevisningen av en belagt enhetsoverflate dannelsen av en dråpe. Dette er en mikroliterdråpe vann på en bar overflate.Det spredte seg til slutt til en tynn film. En mikroliterdråpe vann på en belagt overflate vedvarte. I denne sekvensen forstøves en tynn film av lavendel på en ubestrøket overflate.Sterk forstøvning skjer i midten av væsken, men ikke på kanten. Til slutt forblir deler av væsken. En lignende sekvens for en lavendeldråpe, dannet på en belagt overflate, viser en konsentrert tåke under forstøvning.Sammenlignet med den ubestrøkede overflaten, etter forstøvning, ble mye mindre væske igjen i et mindre område. Væskedråpen på amorfe Teflon-overflaten er nesten helt forstøvet, noe som indikerer forbedret forstøvningseffektivitet sammenlignet med en ubestrøket enhet. Færre dråper etterlates på grunn av forbedringer i effektivitet, noe som bidrar til å løse luktproblemer i virtuelle miljø olfactory skjermer.Selv om dette er en grunnleggende teknologi for å realisere olfaktorisk virtuell virkelighet, kan en rekke andre verdsettelser dukke opp.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immuno-fluorescence Assay of Leptospiral Surface-exposed Proteins

Bacterial surface proteins are involved in direct contact with host cells and in uptake of nutrients from the environment 1. For this reason, cellular ...

Particle Agglutination Method for Poliovirus Identification

In the Global Polio Eradication Initiative, laboratory diagnosis plays a critical role by isolating and identifying PV from the stool samples of acute ...

A Method for Labeling Vasculature in Embryonic Mice

The establishment of a functional blood vessel network is an essential part of organogenesis, and is required for optimal organ function. For example, in ...

High-throughput Detection Method for Influenza Virus

High-throughput Detection Method for influensavirus

Influenza virus is a respiratory pathogen that causes a high degree of morbidity and mortality every year in multiple parts of the world. Therefore, ...

Applying Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) to Examine Effector Translocation Efficiency by Coxiella burnetii during siRNA Silencing

Applying Fluorescence Resonance Energy Transfer FRET to Examine Effector Translocation Efficiency by Coxiella burnetii during siRNA Silencing

Bruk av Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) for å undersøke Effector Trans Effektivitet av<em&gt; Coxiella burnetii</em&gt; Under siRNA lyddemping

Coxiella burnetii, the causative agent of Q fever, is an intracellular pathogen that relies on a Type IV Dot/Icm Secretion System to establish a ...

Reliable and High Efficiency Extraction of Kidney Immune Cells

Pålitelig og høy effektivitet Utvinning av nyre immunceller

Immune system activation occurs in multiple kidney diseases and pathophysiological processes.  The immune system consists of both adaptive and innate ...

Dextran Enhances the Lentiviral Transduction Efficiency of Murine and Human Primary NK Cells

Dekstran forbedrer Lentiviral signaltransduksjon effektiviteten av Murine og menneskelig primære NK celler

The efficient transduction of specific genes into natural killer (NK) cells has been a major challenge. Successful transductions are critical to defining ...

A Simple Flow Cytometry Based Assay to Determine In Vitro Antibody Dependent Enhancement of Dengue Virus Using Zika Virus Convalescent Serum

A Simple Flow Cytometry Based Assay to Determine In Vitro Antibody Dependent Enhancement of Dengue Virus Using Zika Virus Convalescent Serum

En enkel flowcytometri basert analyse for å fastslå In Vitro antistoff avhengige forbedring av Dengue Virus benytter Zika Virus rekonvalesent Serum

Antibody dependent enhancement of infection has been shown to play a major role in Dengue viral pathogenesis. Traditional assays that measure the capacity ...

High-throughput Measurement of Plasma Membrane Resealing Efficiency in Mammalian Cells

Høy gjennomstrømming-måling av Plasma membran Resealing effektivitet i pattedyrceller

In their physiological environment, mammalian cells are often subjected to mechanical and biochemical stresses that result in plasma membrane damage. In ...

Quantification of Antibody-dependent Enhancement of the Zika Virus in Primary Human Cells

Kvantifisering av antistoff avhengige forsterkning av Zika viruset i primære menneskelige celler

The recent emergence of the flavivirus Zika and neurological complications, such as Guillain-Barr&#233; syndrome and microcephaly in infants, has brought ...