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

Это исследование было частично поддерживается путем JST Mirai программы, Грант номер JPMJMI17DD.

Описанные здесь методы были одобрены человека исследований этики Комитет в Токийском технологическом институте.
1. видел устройство подготовка и проверка импеданс
<ol><li>Подготовьте устройство пилы 10 МГц на подложке LiNbO3 [128o-вращать Y-образный, X и распространения, с 21 палец парами IDT (между digitated датчика)], вместе с отражателями, сделанные из 32 пар палец на одной стороне IDT, как показано на рисунке 1a. Примечание: На рисунке 1b показывает принцип распыление. Пила преобразуется в продольной волны в жидкой капли. Туман формируется из-за акустических потокового Если пила энергия является достаточно большой. Примечание: Пила устройство было изготовлено заводом-изготовителем, с помощью типичных фото литографии согласно схеме электрода, что авторы. Из-за высокой электромеханической муфты коэффициент был выбран пьезоэлектрической подложки, упомянутых выше.</li>
	<li>Смонтируйте устройство пилы с помощью алюминиевой фольги и проводящие пасты на печатной плате из алюминия (предназначены для этого устройства пила) где SMA разъем прилагается (рис. 2). Примечание: Печатная плата из алюминия является эффективным для теплового излучения.</li>
	<li>Измерьте частоту характерных сопротивление, с помощью анализатора сети. Пила устройство подключено к анализатору через коаксиальный кабель от печатной платы. Частотные характеристики должны показать частоты мнимой части устройства адмитанса куда к нулю, которые видел устройства резонансных частот. Примечание: При большой акустические потери в устройстве, распыление не происходит. Акустический потеря может быть проверена путем измерения частоты характеристика импеданса. Когда устройство пилы покрытием пленкой тефлон, разница между частотных характеристик до и после покрытия должны контролироваться проверить если фильм слишком толстая.</li>
</ol>2. Silanization
<ol><li>Подготовьте агент соединения аминокислот на основе силана (3-ahhminopropyltriethoxy силана). Отрегулируйте его концентрация 0,5% (v/v) в воде с помощью пипетки. Примечание: Silanization является обязательным для повышения адгезии аморфного тефлоновому покрытию. Тефлоновое покрытие удаляется во время распыления, если silanization не выполняется.</li>
	<li>Очистите поверхность пила устройства с помощью ватным тампоном смоченной ацетоном.</li>
	<li>Установите устройство на провал coater (рис. 3). Примечание: Печатная плата где видел устройство фиксируется с помощью починка лента прилагается к coater провал, так как толщина пила устройства (0.5 мм) слишком тонким, чтобы напрямую подключен к падению coater.</li>
	<li>Потяните вниз устройство так что области атомизации может быть погружен в раствор со скоростью 0,2 мм/s. держать устройство в растворе в течение 5 мин.</li>
	<li>Потяните вверх устройство со скоростью 1,7 мм/s. держать устройство в воздухе на 5 мин.</li>
	<li>Промойте устройство в чистой воде за 1 мин.</li>
	<li>Держите устройство в воздухе за 30 мин.</li>
</ol>3. аморфный тефлоновым покрытием
<ol><li>Подготовьте аморфический материал тефлон и растворителя для разбавления. Отрегулируйте концентрация аморфного тефлон раствора до 3% (v/v) с помощью растворителя.</li>
	<li>Установите устройство на провал coater (рис. 3). Примечание: Dip покрытия был принят здесь, так как равномерное покрытие является необходимым. Грубый покрытия, а также покрытие, слишком толстая может вызвать ухудшение атомизации эффективности за счет ослабления пила.</li>
	<li>Тянуть вниз устройство так, что распыление области погружен в раствор со скоростью 0,2 мм/s. держать устройство в растворе для 15 s.</li>
	<li>Потяните вверх устройство со скоростью 1,7 мм/s. держать устройство в воздухе на 5 мин.</li>
	<li>Тянуть вниз устройство так, что распыление области погружен в раствор со скоростью 0,2 мм/s. держать устройство в растворе для 15 s.</li>
	<li>Потяните вверх устройство со скоростью 1,7 мм/s. держать устройство в воздухе за 30 мин.</li>
	<li>Выпекать устройства при 180 ° C для 60 мин с использованием горячей плите. Примечание: Толщина покрытия составила примерно 400 Нм согласно кварцевый микровзвешивания (QCM) измерение.</li>
</ol>4. Экспериментальная установка для атомизации
<ol><li>Смонтируйте устройство пилы на печатной плате. Примечание: Поскольку толщина пила устройства составляет 0,5 мм, она может быть легко ломаются. Таким образом необходимо поддержать механически.</li>
	<li>Измерения частоты характерные пила импеданса устройства, с помощью анализатора сети. Пила устройство подключено к анализатору через коаксиальный кабель связи печатной платы. Частотные характеристики должны показать частоты мнимой части устройства адмитанса куда к нулю, которые видел устройства резонансных частот Примечание: Проверьте затухание РФ на устройство пилы. Потеря пила устройства увеличивается, когда он ненадлежащим образом покрытием. Это увеличение потери обычно возникает из-за неоднородности покрытие или чрезмерная толщина покрытия; Таким образом следует сравнить характеристики сопротивления до и после покрытия. Атомизация не может быть выполнена, если затухание пила слишком много.</li>
	<li>Подключите устройство пилы к функции генератора через ВЧ усилитель мощности.</li>
	<li>Установка сигнала RF всплеск сигнала на функции генератора (рис. 4a). Всплеск сигнала для устройства пила должна быть синусоидальной волны, и его Скважность импульсов должна быть 10%. Частота волны также должен быть установлен на резонансную частоту устройства пила, полученных в результате измерений характерный импеданс.</li>
	<li>Подключить генератор квадратные волны взрыв на электромагнитный клапан [т.е., микро дозатор через цепь вождения (рис. 5)] так что 24 V импульсный сигнал может поставляться в распределитель, который также упоминается в обсуждения18, 19. Подсказка: Для вождения электромагнитные клапаны, массив транзистора удобно. До восемь соленоидные клапаны могут управляться с помощью массива транзистор в этом исследовании.</li>
	<li>Микро насос применить давление потока жидкости в микро дозатор (рис. 5) установите. Микро насос поддерживает самовсасывающий возможность микро дозатор20.</li>
	<li>При необходимости используйте инфракрасный термометр для измерения температуры устройства, пила. Примечание: Температура на устройстве пила поверхности обычно достигает около 45 ° C при РФ взрыв сигнала (85 Vp-p и 10% рабочий цикл) применяется на 5 мин.</li>
</ol>5. распыление
<ol><li>Поместите жидкость (т.е., аромат или химического, разбавленным с этанолом) во флаконе.</li>
	<li>Установка сигнала импульсного сигнала применяется к микро дозатор (рис. 4В). Импульсный сигнал представляет собой последовательность импульсов прямоугольной волны с 10% рабочий цикл и создается с помощью функции генератора.</li>
	<li>Применить импульсный сигнал к микро Диспенсер для струи жидкой капли пила устройства18. Поскольку одной капли от микро дозатор только несколько нанолитров, последовательность импульсов необходимо сформировать более крупные капли для распыления.</li>
	<li>Применять Радиочастотный сигнал разрыва к устройству пила для атомизации жидких капель17. Всплеск сигнала применяется функция генератора через усилитель после формирования жидких капель. Сигнал должен применяться для до тех пор, как пара по-прежнему генерируется из процесса распыления. Примечание: Радиочастотный сигнал разрыва используется для регулировки средней мощности. Пила устройство может иметь трещины, если мощность РФ гораздо больше, чем 2 W.</li>
	<li>Наблюдать за поверхности пила устройства проверить оставшиеся капли жидкости.</li>
	<li>Выполните ту же процедуру, как это сделано в шагах 4.1-4,7 и 5.1-5.5 для голой видел устройство. Затем сравните количество оставшихся жидкие капли на покрытые субстрат с этим из голой один.</li>
</ol>6. Определение ароматов
<ol><li>Положите жидкости в ампулу, как это сделано в шаге 5.1.</li>
	<li>Отрегулируйте высоту пила Атомайзер с помощью Джек, так что его высота остается равным участника нос.</li>
	<li>Отказаться от жидкости на устройство пилы.</li>
	<li>Включите вентилятор.</li>
	<li>Позволяет участнику обнаружить запах. Примечание: Авторы сделали сенсорный тест вместо Лос анализатор используется в предыдущей работе с предполагаемой интенсивности, вместо того, чтобы концентрация паров должна оцениваться.</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>

Авторы не имеют ничего сообщать.

Одним из ключевых компонентов в данном исследовании является микро дозатор изготовлен из высокоскоростной электромагнитный клапан18,19. Рис. 8А показывает принцип этой микро распределитель. Поршень был обусловлен электромагнитная катушка. Ее выход полностью закрыт на поршень на этапе OFF. Поршень быстро движется рисовать жидкости в фронте во время короткого на фазе, то она движется обратно в исходное местоположение и струй крошечные жидкие капли от отверстия электромагнитный клапан, который управляется схеме показано на Рисунок 8b. Одной капли жидкости сумма несколько нанолитров. Частота клапан находится между 1 и 1000 Гц, его минимальная длительность импульса-0,5 мс, и он работает намного быстрее, чем типичный электромагнитный клапан. Типичный расстояние между отверстия электромагнитный клапан и субстрат был 15 мм. Это исследование показало, что количество жидкости точные и воспроизводимые; Кроме того он устойчив к пузырей.
Стойкость запаха может быть значительно снижено ввиду аморфных тефлон coatingwhen обонятельных дисплей, основанный на Атомайзер пила используется21. Его можно усовершенствовать когда используется канал посвященный доставить на поверхность субстрата для очистки растворители.
Важнейшим шагом в протоколе вручную является регулируя частоту возбуждения Атомайзер, когда она отклоняется от оптимальный. Это должно автоматически выполняться в будущем. Изменение от первоначального Протокола было включить процесс silanization с тефлоновым покрытием сам без silanization была разъединена.
Существует два оставшихся вопросов, которые ограничивают эту технику, один из которых проблема стоячей волны. Стоячая волна генерируется, когда отражение происходит на краю субстрата. Так как Пучность и узел появляется периодически, распыление становится слабым в узле. Хотя мы используем силиконовый гель для подавления стоячей волны, это не достаточно. Лучший материал для поглощения акустической энергии является необходимым.
Вторым ограничением является долговечность тефлоновому покрытию. Тефлоновое покрытие частично удаляется после распыления жидкости во много раз. Поскольку текущее состояние для покрытия не были широко изучены, авторы могут оптимизировать его продлить долговечность тефлоновым покрытием.
Тем не менее значение протокола в отношении существующих методов является сокращение оставшихся жидкости после распыления на поверхности с покрытием по сравнению с без покрытия. Таким образом, сохранение запах резко сократилось, как это описано в других разделах17. Используя это устройство пилы, была проведена демонстрация обонятельные дисплея. Восемь компонент обонятельных дисплей, чтобы продемонстрировать Кассис, оранжевый, виски и их смеси были представлены пользователю с головы смонтировать отображения (рис. 9)19. В этой ситуации устройство пилы с Предлагаемое покрытие хорошо работает, чтобы подавить запах сохраняемости, которые в противном случае может значительно ухудшают качество презентации запах.
Метод, описанный здесь важно для обоняния отображения. Кроме того пила Атомайзер применима к ингалятор для медицинского использования и электроспрей ионизации для масс-спектрометрии. В этих приложениях требуется также эффективность распыления.

Хотя популярные устройства для стимулирования визуальных и слуховых чувств, мы не может представлять всех ощущений, которые мы воспринимаем; Хотя мы обычно можем представить сенсацию, используя только эти два чувства. Обонятельные дисплей является гаджет, который может представлять запах, и он используется в виртуальной реальности, так что пользователь может воспринимать ароматы1,2,3,4,5,6, 7. Так как обоняние значительно способствует эмоции, обонятельные стимулы незаменима для повышения реальность. Ранее мы изучили фильмов, анимации и игры с ароматами8,9.
Некоторые исследователи изучили обонятельных дисплеи; к примеру Янагида изучил запах проектор, который обеспечивает запах указанному лицу, даже когда никто вокруг его или ее воспринимает это1. Ямада et al. изучили локализации источника запаха в виртуальном пространстве, с помощью простого распределения Гаусса модели запах концентрации2. Ким et al. предложили концепцию двумерные массивы запах выпускать устройства 3. Кроме того простой носимых обонятельных дисплеи и ультразвуковых фазированных для управления направление этих ароматов были предлагаемые4,5,6.
Одна из проблем в обонятельных дисплей является сохранение запах. Пользователь может обнаружить запах, даже после того, как он предназначен для быть изменен на воздухе или другой аромат. Поскольку желательно как можно быстрее переключаться между запахами в виртуальной реальности, следует изучить проблему сохранения запаха.
Мы изучили обонятельные дисплей с функцией смешивания многих ингредиентов. Ранее мы разработали эту систему, с помощью электромагнитных клапанов с высокоскоростной коммутации10. Хотя он стабильно сочетает в себе множество ингредиентов, мы могли бы не еще решить проблему запах сохраняемости. Таким образом с тех пор мы разработали обонятельные отображения с помощью микро дозаторы и форсунки увидел11. Хотя подобные методы были использованы для манипулирования жидких капель12,13,14, мы применили его запах поколения. Пила устройство подходит для распыления жидких капель, так как он может автоматизировать жидкие капли мгновенно15,16; Однако мы обнаружили, что крошечные жидкие капельки остаться на пьезоэлектрической подложки после распыления. Эти крошечные жидкие капли вызывают запах сохранения, даже если большая часть жидкости распыляется.
Как правило духи растворяется в растворителе например этанола для уменьшения вязкости. Однако разбавленным духи распространяется на поверхность пьезоэлектрической подложки благодаря своей гидрофильной природы, и эффективность распыления ухудшается, когда тонкопленочных распространяется. Таким образом часть жидкости остается даже после распыления, которые не могут быть удалены, даже если мощности увеличивается. Так как растворитель испаряется вскоре после, только дух остается на и прилипает к основанию.
В этом исследовании мы пальто поверхности пьезоэлектрической подложки с тонкой пленки аморфного тефлон так оно становится гидрофобные в природе. Поскольку мы можем держать сфере капелька как на гидрофобной поверхности, уменьшается энергия, необходимая для отсоединения жидкости с поверхности субстрата. Ожидается, что повышается эффективность распыления, когда поверхности устройства пила становится гидрофобные. Общая цель этого метода является повышение эффективности атомизации, так что запах сразу же представлены и могут быстро исчезнуть после его представления, в конечном счете для приложения обонятельных отображения. В этом документе мы показать, как устройство пилы покрыта аморфного тефлоновые пленки и продемонстрировать повышение эффективности атомизации и его экспериментальные результаты были описаны в Справочник17.

<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

Так как обоняние является важный смысл в человеческих интерфейсов, мы разработали обонятельных дисплея, используя распылитель поверхностных акустических волн (ПАВ) и микро распылители. В этом обонятельных дисплей эффективность распыления имеет важное значение во избежание проблем сохранения запах часто встречаются в человека обонятельных интерфейсов. Таким образом устройство пилы покрыта аморфного тефлон фильм, чтобы изменить характер субстрата от гидрофильные гидрофобные. Это также необходимо для silanize поверхности пьезоэлектрической подложки до тефлоновое покрытие для повышения адгезии фильма. Покрытие методом был принят получить равномерное покрытие на подложке. Скоростной клапан был использован как микро Диспенсер для носика жидкие капли на поверхности устройства пила, поскольку высокая точность и воспроизводимость. Затем распыление стал легче на гидрофобной поверхности. В этом исследовании был изучен аморфного тефлоновое покрытие для минимизации оставшуюся жидкость на подложке после распыления. Цель Протокола, описанные здесь, чтобы показать методы для покрытия поверхности устройства пила с аморфного тефлоновые пленки и генерации запах, используя распылитель пила и микро дозатор, следуют сенсорный тест.

1 микролитр этанола был сделан на голые и покрытием LiNbO3 субстратов (этанол был обычно используется как растворитель для духов). Тонкая пленка этанола раствор был сформирован после того, как она распространилась на подложку (рис. 6a); с другой стороны сфера образную форму был сохранен с покрытием субстрата (Рисунок 6b). Контактный угол 1 микролитр воды возросла с 50 до 110 градусов после аморфного тефлоновым покрытием (рис. 6 c и 6 d). Было установлено, что аморфная тефлоновому покрытию Улучшено гидрофобная природа. Сфера образную форму капли был сохранен покрытием субстрата, в то время как жидкость распространились на тонкой пленки на голой поверхности.
Далее, эксперимент с распылительной 200 nL лаванды была выполнена (рис. 7). Последующие изображения атомизации без и с покрытием показаны в Рисунок 7а и 7b, соответственно. Шкала времени на фотографиях был получен из числа кадров, записанная с помощью цифровой камеры. Лаванда был разведен с этанолом (коэффициент разрежения: прочитанных v/v). На голой поверхности жидкости распространение сразу же после того, как оно было обойтись. На 33 МС сильный атомизации произошло в центре жидкости, тогда как только ограниченное туман был создан на краю жидкости в пределах круга, как показано на рис. 7a. На 100 мс остановился распыления; Таким образом хотя сначала произошло распыление, он остановил вскоре после. Затем часть жидкости оставалась. В то время как растворитель испаряется быстро, частичное экстракцию оставался на поверхности субстрата; Таким образом оставшиеся экстракцию причиной сохраняющейся серьезной запах. С другой стороны, сфера образную форму с ее угол контакта более чем 90 градусов сохранялся на подложке, с покрытием, после того, как оно было обойтись (рис. 7b). Концентрированный тумана был создан во время распыления. После распыления гораздо меньше жидкости в меньшей области остался в меньшей площади, по сравнению с голой субстрата. Поскольку остальные жидкости не была гладкой и полной поверхности, но вместо этого формируется маленькие капельки один, трудно точно рассчитать освещение капельки на тефлоновым покрытием. Грубо говоря, оставшиеся на гидрофобной поверхности жидкости был более 10%, что на поверхности гидрофильных.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig1.jpg"> Рисунок 1: Пила атомайзер. () конфигурация устройства пила и (b) принцип пила атомайзер. Его электрод состоит из золота и хрома. Рисунок 1a перепечатана с разрешения20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig2.jpg"> Рисунок 2: Видел устройство на печатной плате.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig3.jpg"> Рисунок 3: Dip coater, используемые в данном исследовании.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig4.jpg"> Рисунок 4: время последовательности. (a) сигнала RF всплеск сигнала. Типичные значения Vpp и Tr — 85 Vp-p и 1 s, соответственно. Типичный рабочий цикл, такие как TH/tr составляет 10%. (b) применительно к микро распределитель сигнала. Типичный Tw, T, N, 1 мс, 10 мс и 70 импульсов, соответственно.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig5.jpg"> Рисунок 5: экспериментальная установка для распыления жидких капель. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig6.jpg"> Рисунок 6: сравнение формы капли жидкости между голыми и покрытием subtrates. Изображены () вид сверху тонкой пленки на поверхности ниобата лития голые и (b) сбоку жидких капель на один с покрытием. 1 микролитр этанола было использовано в оба (а) и (b). Здесь, (c) и (d) показывают вид 1 микролитр воды на голые и покрытием поверхностей, соответственно. Эта цифра была воспроизводится с разрешения17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig7.jpg"> Рисунок 7: распыление жидкого дроплет. Изображены () гидрофильные поверхности (ниобата лития голые) и (b) гидрофобной поверхности (субстрата с аморфного тефлоновым покрытием). Образец является 200 nL лаванды. Эта цифра была воспроизводится с разрешения17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig7large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig8.jpg"> Рисунок 8: микро дозатор основанные на электромагнитный клапан. Изображены (микро дозатор принцип и (b цепи драйвера для одного канала. Эта цифра перепечатана с разрешения20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig8large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig9.jpg"> Рисунок 9: применение пила Атомайзер покрытием пленкой аморфного тефлон. Демонстрация научных исследований от интеллигентая(ый) интерфейсов пользователя (IUI) симпозиума 2018 года в Токио, Япония.

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

Здесь мы устанавливаем метод для покрытия поверхности устройства поверхностных акустических волн (ПАВ) пленкой аморфного тефлон для повышения эффективности атомизации, необходимые для приложения обонятельных дисплей.

Метод повышения эффективности поверхностных акустических волн Атомайзер для обоняния отображения

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

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области интерфейса человека. Например, многие связаны с обонятельной виртуальной реальностью. В нашей системе микро-диспенсер струи несколько нано-литровых капель на поверхность.Затем поверхностная акустическая волна делится, распыляет эту каплю, чтобы быстро представить запах. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение для демонстрации поведения оптимизации. Подготовь поверхностное акустическое волновое устройство для обонятельного дисплея.Это устройство имеет интергитированный предуктор, со светоотражателями на одном конце пьезоэлектрического субстрата. Дополнительные детали в этой схеме. Область предуцера имеет 21 пар пальца.Отражатель имеет 32 пары пальцев. Область распыления изображена синим цветом. Подготовь аминокислотный силановый соток и отложите его в сторону.Перед силанизацией очистите устройство мазком, пропитанным ацетоном. После этого возьмите устройство в dip coater и прикрепите его. Сориентировать устройство так, чтобы область распыления была погружена.Далее поместите силановый соток раствор для использования с окунатель. Затем опустите устройство, чтобы погрузить область распыления. Важно, чтобы сохранить скорость погружения медленно и постоянно, чтобы получить равномерное покрытие пленки.Держите устройство в растворе в течение пяти минут. Поднимите устройство из раствора. Держите устройство в воздухе в течение пяти минут.Затем снимите устройство с окунатель, и промойте его в чистой воде в течение одной минуты. Затем поверните устройство в дипсобный покрытие с той же ориентацией. Удалите агент силанизации из дип-стера.Двигайтесь дальше, чтобы подготовить аморфный материал тефлона в растворителя. Возьмите раствор для падения пальто, и положить его в положение для использования. Убедитесь, что устройство установлено для погружения области распыления.Как только все будет готово, опустите устройство. Держите область распыления в растворе в течение 15 секунд. Поднимите устройство из раствора.Держите устройство в воздухе в течение пяти минут. Опустите устройство в раствор во второй раз и подождите 15 секунд. Затем поднимите устройство и оставьте его в воздухе на 30 минут.Затем снимите устройство с дип-стера. Поместите его на горячую тарелку при температуре 180 градусов по Цельсию, чтобы выпекать в течение 60 минут. Подготовь устройство SAW к эксперименту.Установить его на алюминиевой печати печатной платы, используя алюминиевую фольгу и проводящие пасты. Затем смонтировать печатную доску с устройством на платформу. Подключите устройство к усилителю питания RF, управляемому генератором функций.Установите волновую форму сигнала всплеска РФ как грех-волну с циклом долга в 10 процентов. Установите частоту волн на частоту колебаний поверхностных акустических волн. Затем подключите генератор квадратной волны, чтобы 24-вольтовой импульсный сигнал был использован в качестве микро-дозатора.Настройка микро-воздушного насоса для привода жидкости из резервуара в микро дозатор. Используйте воздушный насос, чтобы гарантировать, что микро дозатор заполнен жидкостью для оптимизации. Переходим к изучению распыления с помощью устройства.Положите жидкость во флакон и поместите ее в настройку. Воздух войдет во флакон через действие микро-воздушного насоса. Вся жидкость из флакона пойдет в соленоидный клапан.Клапан устанавливается для распределения жидкости в области распыления устройства. Установите волновую форму импульсного сигнала, применяемого к селеноидный клапан. Используйте генератор функций для настройки последовательности импульса квадратной волны с 10-процентным циклом службы.Наблюдайте за поверхностью устройства. Со временем последовательность импульса сформирует большую каплю для распыления. Примените сигнал rf burst к устройству до тех пор, пока это необходимо для распыления капли.Наблюдайте за поверхностью устройства, наблюдайте за распылением и осматривайте оставшуюся жидкую каплю. Как только система будет готова, нанять человека для обнаружения запахов. У человека сидеть с носом от 20 до 30 сантиметров перед областью распыления.Отрегулируйте высоту распылителя до уровня носа участника. Выпределяйте жидкость на устройство и распыляйте ее. Позвольте участнику обнаружить запах.В этом верхнем виде голой поверхности ниобата лития, один микролитер этанола распространился на тонкую пленку. В отличие от этого, этот вид с покрытием поверхности устройства демонстрирует образование капли. Это капелька микролитров воды на голой поверхности.В конце концов он распространился в тонкую пленку. Микролитер капли воды на покрытой поверхности сохраняется. В этой последовательности тонкая пленка лаванды распыляется на неокрашенной поверхности.Сильная атомизация происходит в центре жидкости, но не на краю. В конце часть жидкости остается. Аналогичная последовательность для капли лаванды, образовавалась на покрытой поверхностью, показывает концентрированный туман во время распыления.По сравнению с неокрашенной поверхностью, после распыления на меньшей площади осталось гораздо меньше жидкости. Капля жидкости на аморфной поверхности тефлона почти полностью распылена, что указывает на повышенную эффективность распыления по сравнению с неокрашенным устройством. Меньше капель остается позади из-за повышения эффективности, что помогает решить проблемы сохранения запаха в виртуальной среде обонятельных дисплеев.Хотя это фундаментальная технология для реализации обонятельной виртуальной реальности, целый ряд других признательность может быть возникающим.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immuno-fluorescence Assay of Leptospiral Surface-exposed Proteins

Иммуно-флуоресценции Проба лептоспирозный поверхности, подвергшихся воздействию белки

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

Частица Агглютинация Метод Полиовирус Идентификация

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

Метод маркировки сосудистую в эмбриональных мышей

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

Высокая пропускная способность Метод обнаружения для вируса гриппа

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

Применение флуоресцентного резонанса переноса энергии (FRET) для изучения Эффектор транслокации эффективности путем<em&gt; Coxiella burnetii</em&gt; Во время миРНК Глушащий

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

Надежность и высокая эффективность Извлечение почки иммунных клеток

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

Декстран повышает эффективность лентивирусные трансдукции мышиных и человеческие клетки первичной

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

Простой проточной цитометрии на основе анализа для определения в Vitro антитела зависит повышение вируса денге, с помощью вируса Зика выздоравливающих сыворотки

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

Высок объём измерение плазматической мембраны запечатывания эффективность в клетках млекопитающих

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

Количественное определение антител зависимых повышение Зика вируса в первичных клеток человека

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