Name: enhancement method of surface acoustic wave-atomizer efficiency for olfactory display
Uploaded: 2018-11-14T14:30:00
Duration: 8 min 6 s
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Este estudo foi parcialmente suportado pelo programa JST Mirai, Grant número JPMJMI17DD.

Os métodos descritos aqui foram aprovados pelo humano pesquisa ética Comissão de Tokyo Institute of Technology.
1. vi dispositivo preparação e verificação de impedância
<ol><li>Preparar um dispositivo de serra de 10 MHz sobre um substrato de3 LiNbO [128ó-girado corte Y, X propagação, com 21 pares de dedo de um IDT (transdutor inter digitated)], juntamente com refletores feitos de 32 pares de dedo de um lado IDT, conforme mostrado na Figura 1a. Nota: A Figura 1b mostra o princípio de atomização. A serra é convertida em uma onda longitudinal da gota de líquido. Névoa é gerada devido à acústica de streaming se a energia de serra é suficientemente grande. Nota: O dispositivo de serra foi fabricado pelo fabricante usando litografia foto típica de acordo com o padrão de eletrodo que os autores projetados. O substrato piezoelétrico acima mencionado foi selecionado devido a um coeficiente de acoplamento eletromecânico alta.</li>
	<li>Montar o dispositivo de serra usando folha de alumínio e pasta condutora em uma placa de circuito impresso, feita de alumínio (projetado para este dispositivo de Serra) onde o conector SMA é anexado (Figura 2). Nota: Uma placa de circuito impresso, feita de alumínio é eficaz para a radiação de calor.</li>
	<li>Medir a frequência característica de impedância usando um analisador de rede. O dispositivo de serra está ligado ao analisador através de uma conexão de cabo coaxial da placa de circuito impresso. Características de frequência devem mostrar as frequências onde partes imaginárias sobre a entrada de dispositivo ir para zero, que são as frequências de ressonância do dispositivo de serra. Nota: Quando acústica perda no dispositivo é grande, atomização não ocorre. A perda de acústica pode ser verificada medindo-se a característica de frequência de impedância. Quando o dispositivo de serra é revestido com filme de Teflon, a diferença entre as características de frequência antes e depois de revestimento deve ser monitorizado para verificar se o filme for muito espesso.</li>
</ol>2. silanização
<ol><li>Prepare o agente de acoplamento silano amino-baseado (3-ahhminopropyltriethoxy-silano). Ajuste a concentração de 0,5% (v/v) em água com uma pipeta. Nota: Silanização é obrigatória para melhorar a aderência do revestimento de Teflon amorfo. Revestimento de Teflon é removido durante a atomização se silanização não é executada.</li>
	<li>Limpe a superfície do dispositivo Serra usando um cotonete embebido em acetona.</li>
	<li>Defina o dispositivo com um aplicador de mergulho (Figura 3). Nota: Uma placa de circuito impresso onde o dispositivo de serra é fixado usando emendando a fita é anexado ao coater do mergulho, uma vez que a espessura do dispositivo SAW (0,5 mm) é muito fina para ser anexado para o aplicador de mergulho diretamente.</li>
	<li>Puxe o dispositivo para que a área de atomização pode ser imerso na solução a uma velocidade de 0,2 mm/s. Mantenha o aparelho na solução por 5 min.</li>
	<li>Puxe o dispositivo a uma velocidade de 1,7 mm/s. Mantenha o aparelho no ar por 5 min.</li>
	<li>Enxague o aparelho em água pura por 1 min.</li>
	<li>Mantenha o aparelho no ar por 30 min.</li>
</ol>3. revestimento de Teflon amorfo
<ol><li>Prepare o material amorfo de Teflon e solvente para diluição. Ajuste a concentração da solução de Teflon amorfa para 3% (v/v), utilizando o solvente.</li>
	<li>Defina o dispositivo com um aplicador de mergulho (Figura 3). Nota: Revestimento de mergulho foi adotado aqui desde que o revestimento uniforme é indispensável. Revestimento duro, bem como o revestimento que é demasiado grosso pode causar a deterioração da eficiência atomização devido à atenuação da serra.</li>
	<li>Puxar para baixo o dispositivo para que área de atomização é imerso na solução a uma velocidade de 0,2 mm/s. Mantenha o aparelho na solução por 15 s.</li>
	<li>Puxe o dispositivo na velocidade de 1,7 mm/s. Mantenha o aparelho no ar por 5 min.</li>
	<li>Puxar para baixo o dispositivo para que área de atomização é imerso na solução a uma velocidade de 0,2 mm/s. Mantenha o aparelho na solução por 15 s.</li>
	<li>Puxe o dispositivo na velocidade de 1,7 mm/s. Mantenha o aparelho no ar por 30 min.</li>
	<li>Asse o dispositivo a 180 ° C por 60 min usando uma chapa quente. Nota: A espessura do revestimento foi aproximadamente 400 nm, de acordo com a medição de cristal de quartzo micro-balança (QCM).</li>
</ol>4. experimental set-up para atomização
<ol><li>Monte o dispositivo de serra em uma placa de circuito impresso. Nota: Uma vez que a espessura do dispositivo SAW é 0.5 mm, pode ser facilmente quebrado. Assim, é necessário apoiá-lo mecanicamente.</li>
	<li>Medir a frequência característica da Serra impedância dispositivo usando um analisador de rede. O dispositivo de serra está ligado ao analisador através de uma conexão de cabo coaxial da placa de circuito impresso. Características de frequência devem mostrar as frequências onde partes imaginárias sobre a entrada de dispositivo ir para zero, que são as frequências de ressonância do dispositivo Serra Nota: Verifique a atenuação de RF para o aparelho de serra. A perda do dispositivo Serra aumenta quando inadequadamente é revestido. Este aumento na perda normalmente ocorre devido à homogeneidade do revestimento ou espessura excessiva do revestimento; assim, as características de impedância, antes e após o revestimento devem ser comparadas. A atomização não pode ser executada se a atenuação de serra é demais.</li>
	<li>Conecte o dispositivo de serra a um gerador de função através de um amplificador de potência de RF.</li>
	<li>Defina a forma de onda do sinal RF explosão em um gerador de função (figura 4a). O sinal para o dispositivo de serra deve ser uma onda senoidal, e seu ciclo de trabalho deve ser de 10%. A frequência da onda também deve ser definida como a frequência de ressonância do dispositivo de serra obtida a partir das medições de impedância característica.</li>
	<li>Conecte um gerador de onda quadrada de explosão de uma válvula de solenoide [IE., microdistribuidor através de um circuito de condução (Figura 5)] para que um sinal de pulso 24 V pode ser fornecido ao distribuidor, que também é mencionado na discussão18, 19. Dica: Para condução válvulas de solenoide, uma matriz de transistor é conveniente. Até oito solenoides válvulas podem ser conduzidas usando a matriz de transistor neste estudo.</li>
	<li>Defina a microbomba para aplicar pressão para fluir o líquido ao microdistribuidor (Figura 5). A microbomba suporta a capacidade de escorvamento do microdistribuidor20.</li>
	<li>Use um termômetro infravermelho para medir a temperatura do dispositivo SAW, se necessário. Nota: A temperatura no dispositivo Serra superfície normalmente atinge cerca de 45 ° C quando o RF estourou sinal (85 Vp-p e ciclo de 10% de imposto) é aplicada por 5 min.</li>
</ol>5. atomização
<ol><li>Colocar o líquido (i. e., fragrância ou químico diluído com etanol) dentro de um frasco.</li>
	<li>Defina a forma de onda do sinal de pulso aplicado a um microdistribuidor (figura 4b). O sinal de pulso é uma sequência de pulso de onda quadrada com um ciclo de 10% de imposto e será gerado com um gerador de função.</li>
	<li>Aplica o sinal de pulso ao microdistribuidor de jato uma gotícula de líquido para o dispositivo de serra18. Desde uma única gotícula de microdistribuidor é só de alguns nanoliters, uma sequência de pulso é necessária para formar uma gota maior por atomização.</li>
	<li>Aplica o sinal RF para o dispositivo de serra para atomizar as gotas líquidas17. O sinal é aplicado a partir de um gerador de função, através de um amplificador após a formação de gotas da líquido. O sinal deve ser aplicado enquanto vapor ainda é gerado a partir do processo de atomização. Nota: O sinal RF é usado para ajustar a potência de RF de média. O aparelho de serra pode ter uma rachadura se a potência de RF é muito maior do que 2 w.</li>
	<li>Observe a superfície do dispositivo de serra para inspecionar a gota de líquido restante.</li>
	<li>Executar o mesmo procedimento feito nas etapas 4.1-4.7 e 5.1-5.5 para um nu vi dispositivo. Em seguida, compare a quantidade de gotículas de líquido restante no substrato revestido com isso desde o primeiro nu.</li>
</ol>6. detecção de perfumes
<ol><li>Colocar o líquido num frasco, como feito na etapa 5.1.</li>
	<li>Ajuste a altura do atomizador de serra usando um jack, de modo que sua altura permanece igual ao nariz do participante.</li>
	<li>Dispense o líquido sobre o dispositivo de serra.</li>
	<li>Ligue o ventilador.</li>
	<li>Permitir que o participante detectar o cheiro. Nota: Os autores fizeram o teste sensorial em vez de analisador de COV usado no trabalho anterior desde que a intensidade percebida em vez de concentração de vapor deve ser avaliada.</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. 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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. 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Os autores não têm nada para divulgar.

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.

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.

<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

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.

Um microlitro de etanol foi colocado no nus e revestidos LiNbO3 substratos (etanol era geralmente usado como um solvente para perfume). Uma película fina de solução de etanol foi formada depois espalhou-se sobre o substrato (Figura 6a); por outro lado, a forma de esfera, como foi mantida no substrato revestido (Figura 6b). O ângulo de contacto do um microlitro de água aumentou de 50 a 110 graus após o revestimento de Teflon amorfo (Figura 6 c e 6 d). Verificou-se que o revestimento de Teflon amorfo reforçada a natureza hidrofóbica. A esfera-como a forma de gota era mantida no substrato revestido, Considerando que o líquido espalhou-se em uma fina película sobre o substrato nu.
Em seguida, a experiência com atomização de 200 nL de lavanda foi realizada (Figura 7). As imagens subsequentes de atomização sem e com revestimento são mostradas na Figura 7a e 7b, respectivamente. Escala de tempo nas fotos foi obtida o número de quadros gravada por uma câmera digital. Lavanda foi diluída com etanol (factor de diluição: 50: 1 v/v). Sobre o substrato nu, o líquido se espalhou imediatamente depois que ele foi dispensado. A 33 ms forte atomização ocorreu no centro do líquido, Considerando que apenas limitada névoa foi gerada na borda líquida dentro do círculo, conforme mostrado na Figura 7a. Em 100 ms, atomização parou; Então, apesar de atomização ocorreu no início, ele parou logo depois. Então, parte do líquido permaneceu. Enquanto o solvente evaporado rapidamente, soluto parcial manteve-se na superfície do substrato; assim, o soluto restante causou a persistência de graves de cheiro. Por outro lado, o formato de esfera com seu ângulo de contato de mais de 90 graus foi mantido no substrato revestido depois que foi dispensada (Figura 7b). Uma névoa concentrada foi gerada durante a atomização. Depois de atomização, muito menos líquido em uma área menor foi deixado na área menor em comparação com o substrato nu. Desde que o líquido restante não era uma superfície lisa e completa, mas em vez disso, formaram pequenas gotículas única, é difícil calcular com precisão a cobertura de gotas no revestimento de Teflon. Grosseiramente falando, o líquido restante na superfície hidrofóbica foi, no máximo, 10% do que na superfície hidrofílica.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig1.jpg"> Figura 1: Serra atomizador. (a) configuração do dispositivo de serra e (b) princípio da Serra atomizador. Seu eletrodo consiste de ouro e cromo. Figura 1a é reproduzido com permissão de20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig2.jpg"> Figura 2: Dispositivo de serra em uma placa de circuito impresso.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig3.jpg"> Figura 3: Aplicador de mergulho usada neste estudo.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig4.jpg"> Figura 4: sequências de tempo. (a) forma de onda do sinal de RF. Os valores típicos de Vpp e Tr são 85 Vp-p e 1 s, respectivamente. Um típico dever ciclo como TH/tr é 10%. (b) forma de onda aplicada a um microdistribuidor. O típico Tw, T e N são 1 ms, 10 ms e 70 pulsos, respectivamente.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig5.jpg"> Figura 5: configuração Experimental para a atomização da gota líquida. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig6.jpg"> Figura 6: comparação da forma de gotículas de líquido entre nu e revestido subtrates. São mostrados a uma (a) vista superior do filme fino sobre a superfície de niobato de lítio desencapado e vista lateral (b) da gota líquida sobre o revestimento. Um microlitro de etanol foi usado em ambos (a) e (b). Aqui, (c) e (d) Mostrar vistas do lado de um microlitro de água sobre os substratos desencapados e revestidos, respectivamente. Esta figura foi reproduzida com permissão de17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig7.jpg"> Figura 7: atomização da gota líquida. São mostrados a superfície (a) hidrófila (niobato de lítio desencapado) e (b) hidrofóbico superfície (substrato revestido com Teflon amorfo). A amostra é de 200 nL de lavanda. Esta figura foi reproduzida com permissão de17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig7large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig8.jpg"> Figura 8: Microdistribuidor baseado em uma válvula de solenoide. São mostrados o princípio do (a) a microdistribuidor e (b) um circuito de driver para um único canal. Esta figura é reproduzida com permissão de20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig8large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig9.jpg"> Figura 9: aplicação do atomizador Serra revestido com película de Teflon amorfa. Demonstração de pesquisa desde o Simpósio de Interfaces de usuário inteligente (IUI) 2018 em Tóquio, Japão.

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

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.

Método de aprimoramento da eficiência de superfície onda acústica-atomizador para exibi-olfativa

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

Este método pode ajudar a responder perguntas-chave no campo da interface humana. Por exemplo, muitos relacionados à realidade virtual olfativa. Em nosso sistema, um micro-distribuidor jatos algumas gotículas de nanocompletas em uma superfície.Em seguida, uma onda acústica superficial se divide, atomiza essa gota para rapidamente apresentar um cheiro. A demonstração visual deste método é fundamental para mostrar o comportamento de otimização. Prepare o dispositivo de onda acústica da superfície para o display olfativo.Este dispositivo tem um transdutor interdigitado, com refletores em uma extremidade de um substrato piezoelétrico. Detalhes adicionais estão neste esquema. A região do transdutor tem 21 pares de dedos.O refletor tem 32 pares de dedos. A área de atomização é retratada em azul. Prepare um agente de acoplamento de silano à base de amino e coloque-o de lado.Antes da silanização, limpe o dispositivo com um cotonete encharcado de acetona. Quando terminar, leve o dispositivo a um cabador de mergulho e anexe-o. Oriente o dispositivo para que a área de atomização seja imersa.Em seguida, coloque a solução de acoplamento de silano para uso com o revestimento de mergulho. Em seguida, baixe o dispositivo para imergir a área de atomização. É importante manter a velocidade de mergulho lenta e constante para obter um revestimento uniforme de filme.Mantenha o dispositivo na solução por cinco minutos. Tire o dispositivo da solução. Mantenha o dispositivo no ar por cinco minutos.Em seguida, remova o dispositivo do revestimento de mergulho e enxágue-o em água pura por um minuto. Em seguida, gire o dispositivo para o cabrheiro com a mesma orientação. Remova o agente de silanização do revestimento de mergulho.Passe para preparar o material amorfo Teflon em solvente. Pegue a solução para o cabador de mergulho, e coloque-a em posição para uso. Certifique-se de que o dispositivo está montado para imergir a área de atomização.Quando tudo estiver pronto, baixe o dispositivo. Mantenha a área de atomização na solução por 15 segundos. Tire o dispositivo da solução.Mantenha o dispositivo no ar por cinco minutos. Abaixe o dispositivo para a solução uma segunda vez e espere 15 segundos. Em seguida, levante o dispositivo e deixe-o no ar por 30 minutos.Em seguida, remova o dispositivo do revestimento de mergulho. Coloque-o em uma placa quente a 180 graus Celsius para assar por 60 minutos. Prepare o dispositivo SAW para o experimento.Monte-o em uma placa de circuito impressa em alumínio, usando papel alumínio e pasta condutora. Em seguida, monte a placa de circuito com o dispositivo em uma plataforma. Conecte o dispositivo a um amplificador de energia RF, acionado por um gerador de função.Defina a forma de onda do sinal de explosão rf como uma onda de pecado com um ciclo de dever de 10%. Defina a frequência de onda à frequência de oscilação do dispositivo de onda acústica da superfície. Em seguida, conecte um gerador de ondas quadradas para permitir um sinal de pulso de 24 volts a uma válvula solenoide usada como micro-dispensador.Configure uma micro bomba de ar para conduzir o fluido de um reservatório para o micro dispensador. Use uma bomba de ar para garantir que o micro dispensador esteja cheio de líquido para otimização. Passe a estudar a atomização com o dispositivo.Coloque líquido em um frasco e coloque-o na configuração. O ar entrará no frasco através da ação da micro bomba de ar. O fluido do frasco irá para a válvula solenoide.A válvula é configurada para distribuir líquido na área de atomização do dispositivo. Ajuste a forma de onda do sinal de pulso aplicado na válvula solenoide. Use o gerador de função para definir uma sequência de pulso de onda quadrada, com um ciclo de 10% de serviço.Observe a superfície do dispositivo. Com o tempo, a sequência de pulso formará uma grande gota para a atomização. Aplique o sinal de explosão RF no dispositivo pelo tempo necessário para atomizar a gota.Observe a superfície do dispositivo, para testemunhar a atomização e inspecione a gotícula líquida restante. Quando o sistema estiver pronto, recrute uma pessoa para detectar cheiros. Que a pessoa se sente com o nariz de 20 a 30 centímetros em frente à área de atomização.Ajuste a altura do atomizador para o nível do nariz do participante. Distribua o líquido sobre o dispositivo e atomize-o. Permita que o participante detecte o cheiro.Nesta visão superior de uma superfície nióbio de lítio nua, um microliter de etanol se espalhou para um filme fino. Em contraste, esta visão lateral de uma superfície de dispositivo revestida demonstra a formação de uma gotícula. Esta é uma gotícula de microliter de água em uma superfície nua.Eventualmente se espalhou em um filme fino. Uma gota de microliter de água em uma superfície revestida persistiu. Nesta sequência, um filme fino de lavanda é atomizado em uma superfície não revestida.A atomização forte ocorre no centro do líquido, mas não na borda. No final, a parte do líquido permanece. Uma sequência semelhante para uma gota de lavanda, formada em uma superfície revestida, mostra uma névoa concentrada durante a atomização.Em comparação com a superfície não revestida, após a atomização, muito menos líquido foi deixado em uma área menor. A gota líquida na superfície amorfa de Teflon é quase completamente atomizada, indicando maior eficiência de atomização em comparação com um dispositivo não revestido. Menos gotículas são deixadas para trás devido a melhorias na eficiência, o que ajuda a resolver problemas de persistência do olfato em displays olfativos do ambiente virtual.Embora esta seja uma tecnologia fundamental para realizar a realidade virtual olfativa, uma variedade de outras apreciações podem estar surgindo.

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