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

Denna studie stöddes delvis av JST Mirai program, bidrag nummer JPMJMI17DD.

Metoderna som beskrivs här har godkänts av den mänskliga forskning etik kommittén för Tokyo Institute of Technology.
1. såg enhet utarbetats och granskats impedans
<ol><li>Förbereda en 10 MHz såg enhet på ett LiNbO3 substrat [128o-roteras Y-cut, X förökning, med 21 finger par en IDT (Inter digitated givare)], tillsammans med reflektorer gjorts av 32 finger par på IDT ena, som visas i figur 1a. Obs: Figur 1b visar principen för atomisering. Sågen har konverterats till en longitudinell våg vid flytande droplet-programmet. Mist genereras på grund av akustisk streaming om SAW energin är tillräckligt stort. Obs: Enhetens såg var påhittade av tillverkaren använda typiska foto litografi enligt mönstret elektrod som författarna utformade. Den piezoelektriska substrat som nämns ovan valdes på grund av en hög elektromekanisk koppling koefficient.</li>
	<li>Montera sågen enheten med aluminiumfolie och ledande pasta på ett tryckt kretskort av aluminium (avsedd för SAW enheten) där de SMA-kontakten är fäst (figur 2). Obs: Ett tryckt kretskort av aluminium är effektivt för värmestrålning.</li>
	<li>Mäta frekvensen kännetecknar impedans med en nätanalysator. SAW enheten är ansluten till analyzer via en koaxialkabel anslutning från kretskortet. Frekvensen egenskaper bör Visa frekvenser där imaginära delar av enheten tillträde gå till noll, som är de såg enhet resonansfrekvenser. Obs: När akustisk förlust i enheten är stor, uppstår inte atomisering. Akustisk förlust kan kontrolleras genom mätning av frekvens kännetecken av impedans. När enhetens SAW är belagd med Teflon film, skillnaden mellan frekvensen egenskaper före och efter beläggning bör övervakas för att kontrollera om filmen är för tjock.</li>
</ol>2. silanisering
<ol><li>Förbered koppling agenten amino-baserade silan (3-ahhminopropyltriethoxy silan). Justera dess koncentration till 0,5% (v/v) i vatten med hjälp av en pipett. Obs: Silanisering är obligatoriskt att förbättra vidhäftningen av amorft Teflon beläggning. Beläggningen avlägsnas under atomisering om silanisering inte utförs.</li>
	<li>Ren ytan på SAW enheten med hjälp av en bomullspinne fuktad med aceton.</li>
	<li>Ställ in enheten på ett dopp bestrykare (figur 3). Obs: Ett tryckt kretskort där såg enheten är fast med lagning tejp är kopplad till den dopp bestrykare, eftersom tjockleken på SAW enheten (0,5 mm) är för tunn för att kopplas till den dopp bestrykare direkt.</li>
	<li>Dra ner enheten så att området atomisering kan vara nedsänkt i lösningen vid en hastighet på 0,2 mm/s. hålla enheten i lösning för 5 min.</li>
	<li>Dra upp enheten med en hastighet av 1,7 mm/s. hålla enheten i luften för 5 min.</li>
	<li>Skölj produkten i rent vatten för 1 min.</li>
	<li>Hålla enheten i luften i 30 min.</li>
</ol>3. amorft teflonbehandling
<ol><li>Förbereda amorphous Teflon materiellt och lösningsmedel för spädning. Justera koncentrationen av amorft Teflon lösningen till 3% (v/v) använda lösningsmedlet.</li>
	<li>Ställ in enheten på ett dopp bestrykare (figur 3). Obs: Dopp beläggning antogs här eftersom den jämn beläggningen är oumbärlig. Grov beläggning samt beläggning som är för tjock kan orsaka försämring av atomisering effektivitet på grund av SAW dämpning.</li>
	<li>Dra ner enheten så att atomisering område är nedsänkt i lösningen vid en hastighet på 0,2 mm/s. hålla enheten i lösning för 15 s.</li>
	<li>Dra upp enheten vid en hastighet på 1,7 mm/s. hålla enheten i luften för 5 min.</li>
	<li>Dra ner enheten så att atomisering område är nedsänkt i lösningen vid en hastighet på 0,2 mm/s. hålla enheten i lösning för 15 s.</li>
	<li>Dra upp enheten vid en hastighet på 1,7 mm/s. hålla enheten i luften i 30 min.</li>
	<li>Grädda enheten vid 180 ° C i 60 min använder en värmeplatta. Obs: Tjockleken på beläggningen var cirka 400 nm enligt quartz crystal microbalance (QCM) mätning.</li>
</ol>4. experimentella Set-up för atomisering
<ol><li>Montera sågen enheten på ett tryckt kretskort. Obs: Eftersom tjockleken på SAW enheten är 0,5 mm, kan det vara lätt bryts. Således är det nödvändigt att stödja det mekaniskt.</li>
	<li>Mäta frekvensen kännetecknar såg enhet impedansen med en nätanalysator. SAW enheten är ansluten till analyzer via en koaxialkabel anslutning av kretskortet. Frekvensen egenskaper bör Visa frekvenser där imaginära delar av enheten tillträde gå till noll, som är de såg enhet resonansfrekvenser Obs: Kontrollera RF dämpning på SAW enheten. Förlusten av SAW enheten ökar när det är olämpligt belagd. Denna ökning av förlust uppstår vanligtvis på grund av beläggning inhomogenitet eller överdriven tjocklek av beläggning; Således, impedans egenskaper före och efter beläggning bör jämföras. Atomisering kan inte utföras om SAW dämpning är för mycket.</li>
	<li>Anslut enhetens såg till en funktionsgenerator genom en RF förstärkare.</li>
	<li>Ställ in vågformen i RF-burst signalen på en funktionsgenerator (figur 4a). Burst signalen för SAW enheten ska vara en sinusvåg och dess arbetscykel bör vara 10%. De vinkar frekvensen ska också anges till SAW enhet resonansfrekvensen erhålls av de karakteristiska impedans-mätningarna.</li>
	<li>Ansluta en burst fyrkantsvåg generator till en magnetventil [dvs., mikro-dispenser genom en drivande krets (figur 5)] så att en 24 V signal kan anslutas till fördelaren, som också nämns i diskussionen18, 19. Tips: För drivande magnetventiler, en transistor-matris är bekvämt. Upp till åtta bistabila kan ventiler drivas med transistor array i denna studie.</li>
	<li>Ställa in mikro-pumpen för att utöva påtryckningar för att flöda vätskan till mikro-dispensern (figur 5). Micro-pumpen stöder mikro-dispenser20självsugande förmåga.</li>
	<li>Använda en infraröd termometer för att mäta temperaturen i SAW enheten, om det behövs. Obs: Temperaturen vid såg enheten yta normalt når cirka 45 ° C när RF sprack signal (85 Vp-p och 10% intermittens) tillämpas för 5 min.</li>
</ol>5. atomisering
<ol><li>Sätta vätskan (dvs., doft eller kemiska utspädda med etanol) till en injektionsflaska.</li>
	<li>Ställ in vågformen i puls signalen tillämpas på en mikro-dispenser (figur 4b). Pulse signalen är en fyrkantsvåg pulssekvens med en 10% intermittens och genereras med en funktionsgenerator.</li>
	<li>Gälla de mikro-dispensern till jet en flytande droplet till SAW enhet18signalen puls. Eftersom en enda droppe från mikro-dispensern är bara några Polykarbonatet, behövs en pulssekvens att bilda en större droplet för atomisering.</li>
	<li>Applicera RF-burst signalen till SAW enheten att Atomisera flytande droppar17. Burst signalen tillämpas från en funktionsgenerator genom en förstärkare efter bildandet av de flytande dropparna. Signal bör tillämpas för så länge ånga genereras fortfarande från atomisering processen. Obs: RF-burst signalen används för att justera RF medeleffekten. SAW enheten kan ha en spricka om den RF är mycket större än 2 W.</li>
	<li>Iaktta ytan av SAW enheten att inspektera återstående flytande droplet-programmet.</li>
	<li>Utför samma procedur som gjort steg 4.1-4,7 och 5.1-5.5 för en bare såg enhet. Sedan jämföra mängden återstående flytande droplet på bestruket underlaget med som från kala.</li>
</ol>6. att upptäcka dofter
<ol><li>Sätta vätskan i en flaska som gjort steg 5.1.</li>
	<li>Justera höjden på SAW förångaren med en domkraft så att dess höjd förblir lika med deltagarens näsa.</li>
	<li>Dispensera vätskan på SAW enheten.</li>
	<li>Slå på fläkten.</li>
	<li>Att deltagaren att upptäcka doften. Obs: Författarna gjorde sensorisk test istället för VOC analyzer används i tidigare arbete sedan den upplevda intensiteten i stället för att ånga koncentration bör utvärderas.</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>

Författarna har något att avslöja.

En av de viktigaste komponenterna i denna studie är mikro-dispensern gjord av en höghastighets magnetventil ventil18,19. Figur 8a visar principen för denna mikro-dispenser. Kolven drevs av en elektromagnetisk spole. Dess utlopp är helt stängd av kolven under OFF fasen. Kolven snabbt drag att dra vätska framför under en kort på fas, då det flyttar tillbaka till den ursprungliga platsen och sprutar ut en liten flytande droplet från en öppning av magnetventilen, som drivs av den krets som visas i figur 8b. En flytande droplet är några Polykarbonatet. Frekvensen av ventilen är mellan 1 och 1000 Hz, dess minsta pulsbredd är 0.5 ms, och det fungerar mycket snabbare än en typisk magnetventil. Det typiska avståndet mellan öppningen av magnetventilen och underlaget var 15 mm. Denna studie visade att mängden vätska är exakta och reproducerbara; Det är dessutom robust mot bubblor.
Lukt persistens kan sänkas drastiskt på grund av amorft Teflon coatingwhen en lukt display som baseras på en såg atomizer används21. Det kan förbättras ytterligare när en kanal som är dedikerade att leverera lösningsmedel till substrat yta för rengöring används.
Det kritiska steget i protokollet är manuellt justera excitation frekvensen av förångaren när det avviker från det optimala. Detta bör automatiskt utföras i framtiden. En ändring från det ursprungliga protokollet var att inkludera silanisering processen sedan Teflon beläggning själv utan silanisering var finfördelade.
Det finns två återstående frågor som begränsar denna teknik, ena är stående våg problemet. Den stående våg skapas när reflektion uppstår vid kanten av substratet. Sedan antinode och nod visas regelbundet, blir atomisering svaga på noden. Vi använder en silikongel för att undertrycka den stående våg, är detta inte tillräckligt. Ett bättre material för att absorbera den akustiska energin är nödvändigt.
Den andra begränsningen är hållbarheten av Teflon beläggning. Teflon beläggningen avlägsnas delvis efter finfördelning en vätska många gånger. Eftersom det aktuella villkoret för beläggning inte har studerats ingående, kan författarna optimera den för att förlänga hållbarheten av Teflon beläggning.
Betydelsen av protokollet med avseende på befintliga metoder är dock en minskning av kvarvarande vätska efter atomisering på en yta med beläggning jämfört med utan beläggning. Således, den lukt ihållande förminskas drastiskt som är beskrivs på annan plats17. Använder denna såg enhet utfördes demonstration av lukt displayen. Åtta-komponent olfactory displayen att Visa cassis, orange, whiskey och deras blandning presenterades för en användare med huvud montera visas (figur 9)19. I det här fallet en SAW enhet med föreslagna beläggningen fungerar väl för att undertrycka lukt uthållighet, som annars kan avsevärt försämras kvaliteten på doft presentation.
Den teknik som beskrivs här är viktigt för lukt display. Dessutom är såg förångaren tillämplig på en nebulisatorn för medicinskt bruk och elektrospray jonisering för masspektrometri. Atomisering effektivitet krävs också i dessa program.

Även om enheter för stimulerande visuella och auditiva sinnena är populära, kan inte vi presentera alla förnimmelser som vi uppfattar; dock kan vi normalt presenterar en sensation som använder bara dessa två sinnen. En lukt display är en gadget som kan presentera en doft, och det används i virtuell verklighet så att en användare kan uppfatta dofter1,2,3,4,5,6, 7. Eftersom luktsinnets funktion bidrar till känslor kraftigt, är en olfactory stimulans oumbärlig för att förbättra verklighet. Vi har tidigare studerat filmer, animationer och spel med dofter8,9.
Flera forskare har studerat lukt visar; exempelvis har Yanagida studerat en doft-projektor som levererar en doft till en angiven person även när ingen runt honom eller henne uppfattar det1. Yamada et al. har studerat en lukt källa lokalisering i virtuella rymden med hjälp av en enkel Gaussisk fördelning modell av lukt koncentration2. Kim et al. har föreslagit begreppet tvådimensionella matriser av lukt-releasing enheter 3. Dessutom har enkel wearable lukt visar och den ultraljud phased arrayen för att styra riktningen av dessa dofter varit föreslagna4,5,6.
Ett av problemen i lukt display är lukten persistens. En användare kan upptäcka lukten även efter det att det är avsett att ändras till luft eller en annan doft. Eftersom det är bättre att växla mellan dofter så snabbt som möjligt i virtuell verklighet, bör lukten persistens problemet studeras.
Vi har studerat olfactory displayen med en funktion av blandning många ingredienser. Vi har tidigare utvecklat detta system med hjälp av magnetventiler med snabba växlingen10. Även om den smälter stabilt många ingredienser, kunde vi inte ännu lösa problemet med lukten persistens. Således har vi sedan utvecklat olfactory displayen med hjälp av mikro-automater och en SAW atomizer11. Även om liknande metoder har använts för att manipulera flytande droppar12,13,14, tillämpat vi för att doft generation. SAW enheten är lämplig för finfördelning flytande droppar eftersom det kan Atomisera flytande droppar omedelbart15,16; Vi har dock funnit att små flytande droppar bo på en piezoelektrisk substrat efter atomisering. Dessa små flytande droppar orsaka lukt uthållighet, även om de flesta av vätskan är finfördelade.
Vanligtvis, en parfym löses upp i ett lösningsmedel som etanol att minska viskositeten. Men utspädda parfym sprider på ytan av en piezoelektrisk substrat på grund av dess hydrofila karaktär och atomisering effektivitet försämras när tunn film sprider. Således, en del av de flytande kvarstår även efter atomisering, som inte kan avlägsnas även om RF-effekten ökar. Eftersom lösningsmedlet avdunstar snart efter, bara parfym fortfarande på och pinnar till substratet.
I denna studie belägga vi ytan av en piezoelektrisk substrat med tunn amorft Teflon film så blir det hydrofoba i naturen. Eftersom vi kan hålla droplet-liknande klotet på hydrofoba ytan, minskar den energi som krävs för demontering vätska från substrat yta. Det förväntas att en atomisering effektivitet förbättras när ytan av SAW enheten blir hydrofoba. Det övergripande målet med denna metod är att effektivisera atomisering så att en doft presenteras omedelbart och kan snabbt försvinna efter sin presentation, i slutändan för applicering på olfactory visas. I detta papper, vi visar hur en SAW-enheten är täckt med amorft Teflon film och Visa förbättring av atomisering effektivitet och dess experimentella resultat beskrivs i referens17.

<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

Eftersom lukt är en viktig känsla i mänskliga gränssnitt, har vi utvecklat en lukt skärm med en surface Akustiskt vinka (SAW) atomizer och mikro-automater. I denna lukt display är effektiviteten av atomisering viktigt för att undvika lukt uthållighet problem ofta i människors lukt gränssnitt. Sålunda är såg enheten täckt med amorft Teflon film att ändra substrat karaktär från hydrofil att hydrofoba. Det är också nödvändigt att silanize piezoelektriska substrat ytan före Teflon-beläggning för att förbättra vidhäftningen av filmen. En dip beläggning metod antogs för att erhålla jämn beläggning på substratet. Höghastighetståg magnetventilen användes som mikro-dispenser till utlopp en flytande droplet till SAW enheten ytan eftersom dess noggrannhet och reproducerbarhet var hög. Sedan blev atomisering lättare på den hydrofoba substraten. I denna studie studerades den amorfa Teflon beläggningen för att minimera den återstående vätskan på underlaget efter atomisering. Målet med av protokollet som beskrivs här är att Visa metoderna för beläggning en SAW enhet yta med amorft Teflon film och generera lukten med hjälp av SAW förångaren och en mikro-dispenser, följt av en sensorisk test.

En mikroliter etanol placerades på både nakna och belagda LiNbO3 substrat (etanol användes vanligtvis som ett lösningsmedel för parfym). En tunn film av etanol lösningen bildades efter det spreds på substratet (figur 6a); Däremot, hölls sfär-liknande formen på bestruket substratet (figur 6b). Kontakt vinkeln på den ena mikroliter vatten ökat från 50 till 110 grader efter amorf teflonbehandling (figur 6 c och 6 d). Det konstaterades att den amorfa teflonbehandling förbättrade den hydrofoba karaktären. Sfär-liknande form av droplet-programmet hölls på bestruket substraten, medan vätskan sprids till en tunn film på kala substraten.
Nästa, experimentet med atomisering av 200 nL lavendel var utfört (figur 7). De efterföljande bilderna av atomisering utan och med beläggning visas i figur 7a och 7b, respektive. Tidsskalan i bilderna erhölls från antalet bildrutor som registreras av en digital kamera. Lavendel har spätts med etanol (utspädningsfaktorn: 50: 1 v/v). På de kala substraten, vätskan sprids omedelbart efter det att det var ut. Vid 33 ms inträffade stark atomisering i mitten av vätska, medan endast begränsad mist genererades vid flytande kanten inom cirkeln som visas i figur 7a. På 100 ms, atomisering slutat; så, även om atomisering inträffade först, det slutade snart efter. Sedan återstod en del av vätskan. Medan lösningsmedlet avdunstat snabbt, förblev delvis solute på substrat ytan. således orsakade den återstående solute allvarliga lukt envishet. Däremot, sfär-liknande formen med dess kontaktvinkel på mer än 90 grader bibehölls på bestruket substraten efter det var ut (figur 7b). En koncentrerad dimma skapades under atomisering. Efter atomisering, var mycket mindre vätska i ett mindre område kvar i området mindre jämfört med kala substratet. Eftersom den återstående vätskan inte var en slät och komplett yta men istället bildas små enstaka droppar, är det svårt att exakt beräkna täckning av droppar på Teflon beläggning. Grovt sett var återstående vätskan på hydrofoba ytan högst 10% av den hydrofila ytan.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig1.jpg"> Figur 1: SAW atomizer. (a) konfiguration av SAW enheten och (b) principen om SAW förångaren. Dess elektrod består av guld och krom. Figur 1a är omtryckt med tillåtelse20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig2.jpg"> Figur 2: Såg enhet på ett tryckt kretskort.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig3.jpg"> Figur 3: Doppa bestrykare används i denna studie.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig4.jpg"> Figur 4: tid sekvenser. (a) vågform av RF-burst signalen. De typiska värdena i Vpp och Tr är 85 Vp-p och 1 s, respektive. En typisk arbetscykel såsom THtr är 10%. (b) vågform tillämpas på en mikro-dispenser. Den typiska Tw, T och N är 1 ms, 10 ms och 70 pulser, respektive.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig5.jpg"> Figur 5: Experimental setup för finfördelning flytande droplet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig5large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig6.jpg"> Figur 6: jämförelse av flytande droplet form mellan kala och belagda subtrates. Som visas är en (a) ovanifrån av den tunn filmen på kala litium niobate ytan och (b) sidoutsikt över flytande droplet-programmet på den belagda. En mikroliter etanol användes i både (a) och (b). Här, (c) och d Visa sidoutsikt över en mikroliter vatten på de kala och belagda substratesna, respektive. Denna siffra var Reproducerad med tillstånd17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig6large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig7.jpg"> Figur 7: atomisering av flytande dropletprogrammet. Som visas är den a hydrofil yta (bare litium niobate) och (b) hydrofoba yta (substrat belagda med amorft Teflon). Provet är 200 nL lavendel. Denna siffra var Reproducerad med tillstånd17. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig7large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig8.jpg"> Figur 8: Micro-dispenser utifrån en magnetventil. Visas är a mikro-dispenser's princip och (b) en styrkrets för en enda kanal. Denna siffra är omtryckt med tillåtelse20. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58409/58409fig8large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58409/58409fig9.jpg"> Figur 9: tillämpning av SAW förångaren belagd med amorft Teflon film. Forskning demonstration från Intelligent användare gränssnitt (IUI) symposiet 2018 i Tokyo, Japan.

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

Här etablerar vi en metod för beläggning på ytan av en yta Akustiskt vinka (SAW) enhet med amorft Teflon film att effektivisera atomisering krävs för ansökan till en lukt skärm.

Förbättring metod för Surface Acoustic Wave-Atomizer effektivitet för lukt Display

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

Den här metoden kan hjälpa till att besvara viktiga frågor i humant gränssnittsfält. Till exempel, många relaterade till lukt virtuell verklighet. I vårt system, en mikro-dispenser jets några nano-liters droppar på en yta.Sedan en yta akustisk våg delar, atomizes att droppen att snabbt presentera en lukt. Visuell demonstration av den här metoden är avgörande för att visa optimeringsbeteendet. Förbered yt akustisk våganordning för luktdisplayen.Denna enhet har en interdigitated givare, med reflektorer på ena änden av en piezoelektrisk substrat. Ytterligare detaljer finns i den här schematisk. Transducerregionen har 21 fingerpar.Reflektorn har 32 fingerpar. Atomiseringsområdet avbildas i blått. Förbered ett aminobaserat silankopplingsmedel och lägg det åt sidan.Innan silanisering, rengör enheten med en acetonindränkt bomullspinne. När du är klar, ta enheten till en dip coater och fäst den. Orientera enheten så att atomiseringsområdet kommer att sänkas ned.Därefter placerar du silankopplingslösningen för användning med dip coatern. Sänk sedan enheten för att sänka atomiseringsområdet. Det är viktigt att hålla doppning hastigheten långsam och konstant för att få en enhetlig film beläggning.Håll enheten i lösningen i fem minuter. Höj enheten ur lösningen. Håll enheten i luften i fem minuter.Därefter tar du bort enheten från dip coatern och skölj den i rent vatten i en minut. Vrid sedan enheten till dip coatern med samma orientering. Ta bort silaniseringsmedlet från dip coatern.Gå vidare för att förbereda det amorfa Teflon-materialet i lösningsmedel. Ta lösningen till dip coater, och sätta den i läge för användning. Se till att enheten är monterad för att sänka ned atomiseringsområdet.När allt är klart, sänka enheten. Håll atomiseringsområdet i lösningen i 15 sekunder. Höj enheten ur lösningen.Håll enheten i luften i fem minuter. Sänk enheten i lösningen en andra gång, och vänta 15 sekunder. Sedan, höja enheten, och lämna den i luften i 30 minuter.Därefter tar du bort enheten från dip coater. Placera den på en värmeplatta på 180 grader Celsius för att baka i 60 minuter. Förbered SAW-enheten för experimentet.Montera den på ett aluminiumtryckt kretskort, med hjälp av aluminiumfolie och ledande pasta. Därefter monterar du kretskortet med enheten på en plattform. Anslut enheten till en RF-effektförstärkare, driven av en funktionsgenerator.Ställ in vågformen av RF-sprängsignalen till att vara en sin-våg med en pliktcykel på 10 procent. Ställ in vågfrekvensen på ytakustisk vågapparats svängningsfrekvens. Därefter anslut en burst square wave generator för att tillåta en 24-volts pulssignal till en magnetventil som används som en mikro-dispenser.Sätt upp en mikroluftpump för att driva vätska från en reservoar till mikroautomaten. Använd en luftpump för att garantera att mikroautomaten är fylld med vätska för optimering. Gå vidare till att studera atomisering med enheten.Lägg vätska i en injektionsflaska och placera den i uppsättan. Luft kommer in i injektionsflaskan genom verkan av mikroluftpumpen. Vätskan från injektionsflaskan kommer att gå till magnetventilen.Ventilen är inställd för att dosera vätska på atomiseringsområdet för enheten. Ställ in vågformen för pulssignalen som appliceras på magnetventilen. Använd funktionsgeneratorn för att ställa in en fyrkantsvågspulssekvens, med en 10-procentig tullcykel.Observera enhetens yta. Med tiden kommer pulssekvensen att bilda en stor droppe för atomisering. Applicera RF-burst-signalen på enheten så länge som behövs för att atomisera droppen.Observera enhetens yta, för att bevittna atomisering, och för att inspektera den återstående vätskedroppningen. När systemet är klart, rekrytera en person för att upptäcka dofter. Ha personen sitta med näsan 20 till 30 centimeter framför atomiseringsområdet.Justera höjden på sprejflaskan till nivå på deltagarens näsa. Fördela vätskan på enheten och atomisera den. Låt deltagaren upptäcka doften.I denna toppvy av en bar litium-niobatyta har en mikroliter etanol spridit sig till en tunn film. Däremot visar denna sidovy av en bestruken enhetsyta bildandet av en droppe. Detta är en mikroliter droppe vatten på en bar yta.Det spred sig så småningom till en tunn film. En mikroliterdropp med vatten på en belagd yta kvarstod. I denna sekvens är en tunn film av lavendel finfördefinns på en obestruken yta.Stark atomisering sker i mitten av vätskan, men inte vid kanten. I slutet delen av vätskan kvar. En liknande sekvens för en lavendel droppe, som bildas på en belagd yta, visar en koncentrerad dimma under atomisering.I jämförelse med den obelagda ytan, efter atomisering, var mycket mindre vätska kvar i ett mindre område. Den flytande droppen på amorfa Teflon yta är nästan helt finfördelade, vilket indikerar förbättrad atomisering effektivitet jämfört med en obestruken enhet. Färre droppar är kvar på grund av förbättringar i effektivitet, som hjälper till att lösa lukt persistensproblem i virtuell miljö luktdisplayer.Även om detta är en grundläggande teknik för att förverkliga lukt virtuell verklighet, en mängd andra appreciering kan växa fram.

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immuno-fluorescence Assay of Leptospiral Surface-exposed Proteins

Immuno-fluorescens-analys av Leptospiral Surface-exponerade Proteiner

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

Partikel Agglutination Metod för 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

En metod för märkning vaskulatur i embryonala möss

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 Detektion Metod för Influensa Virus-

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

Tillämpa Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) för att undersöka Effector Trans Effektivitet av<em&gt; Coxiella burnetii</em&gt; Under siRNA Ljuddämpning

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

Pålitlig och High Efficiency Utvinning av njurimmunceller

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

Dextran effektiviserar Lentiviral transduktion murina och mänskliga primära 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 flödescytometri baserat test för att bestämma In Vitro antikropp beroende förbättring av denguefeber Virus använder Zika Virus konvalescent 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

Hög genomströmning mätning av plasmamembranet återförslutning effektivitet i däggdjursceller

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

Kvantifiering av antikroppsberoende förbättring av zikaviruset i primära mänskliga celler

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