Metodo di aumento dell'efficienza di superficie dell'onda acustica-atomizzatore per Display olfattivo
14 novembre 2018
Stabiliamo qui un metodo per ricoprire la superficie di un dispositivo di onda acustica di superficie (SAW) con amorfo pellicola di Teflon per migliorare l'efficienza di atomizzazione necessario per l'applicazione a un display olfattivo.
Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dell'interfaccia umana. Ad esempio, molti relativi alla realtà virtuale olfattiva. Nel nostro sistema, un micro-distributore getta alcune goccioline nano-litro su una superficie.
Poi un'onda acustica superficiale divide, atomizza quella goccia per presentare rapidamente un odore. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale per mostrare il comportamento di ottimizzazione. Preparare il dispositivo ad onda acustica superficiale per il display olfattivo.
Questo dispositivo ha un trasduttore interdigitato, con riflettori su un'estremità di un substrato piezoelettrico. Ulteriori dettagli sono disponibili in questo schema. La regione del trasduttore ha 21 coppie di dita.
Il riflettore ha 32 paia di dita. L'area di atomizzazione è raffigurata in blu. Preparare un agente di accoppiamento silane a base di ammino e metterlo da parte.
Prima della sillanizzazione, pulire il dispositivo con un batuffolo di cotone imbevuto di acetone. Al termine, portare il dispositivo a un rivestimento di immersione e attaccarlo. Orientare il dispositivo in modo che l'area di atomizzazione venga immersa.
Quindi, posizionare la soluzione di accoppiamento silane per l'uso con il rivestimento del tuffo. Quindi, abbassare il dispositivo per immergere l'area di atomizzazione. È importante mantenere la velocità di immersione lenta e costante per ottenere un rivestimento uniforme della pellicola.
Tenere il dispositivo nella soluzione per cinque minuti. Sollevare il dispositivo dalla soluzione. Tenere il dispositivo in aria per cinque minuti.
Quindi, rimuovere il dispositivo dal rivestimento di immersione e sciacquarlo in acqua pura per un minuto. Quindi, ruotare il dispositivo sul camice con lo stesso orientamento. Rimuovere l'agente di sillanizzazione dal rivestimento del tuffo.
Passare a preparare il materiale teflon amorfo in solvente. Portare la soluzione al camice e metterla in posizione per l'uso. Assicurarsi che il dispositivo sia montato per immergere l'area di atomizzazione.
Una volta che tutto è pronto, abbassare il dispositivo. Mantenere l'area di atomizzazione nella soluzione per 15 secondi. Sollevare il dispositivo dalla soluzione.
Tenere il dispositivo in aria per cinque minuti. Abbassare il dispositivo nella soluzione una seconda volta e attendere 15 secondi. Quindi, sollevare il dispositivo e lasciarlo in aria per 30 minuti.
Quindi, rimuovere il dispositivo dal rivestimento di immersione. Posizionarlo su una piastra calda a 180 gradi Celsius per cuocere per 60 minuti. Preparare il dispositivo SAW per l'esperimento.
Montarlo su un circuito stampato in alluminio, utilizzando foglio di alluminio e pasta conduttiva. Quindi, montare il circuito stampato con il dispositivo su una piattaforma. Collegare il dispositivo a un amplificatore di potenza RF, azionato da un generatore di funzioni.
Impostare la forma d'onda del segnale di scoppio RF come un'onda di peccato con un duty cycle del 10%. Impostare la frequenza d'onda sulla frequenza di oscillazione del dispositivo di onda acustica di superficie. Successivamente, collegare un generatore di onde quadrate a scoppio per consentire un segnale di impulso a 24 volt a una valvola solenoide utilizzata come micro-dispenser.
Impostare una micro pompa d'aria per guidare il fluido da un serbatoio al micro erogatore. Utilizzare una pompa dell'aria per garantire che il micro erogatore sia riempito di liquido per l'ottimizzazione. Passare allo studio dell'atomizzazione con il dispositivo.
Mettere il liquido in una fiala e metterlo nell'allevamento. L'aria entrerà nel flaconcino attraverso l'azione della micro pompa d'aria. Il fluido dal flaconcino andrà alla valvola solenoide.
La valvola è impostata per erogare liquido sull'area di atomizzazione del dispositivo. Impostare la forma d'onda del segnale di impulso applicato alla valvola solenoide. Utilizzare il generatore di funzioni per impostare una sequenza di impulsi d'onda quadrata, con un duty cycle del 10%.
Osservare la superficie del dispositivo. Nel corso del tempo, la sequenza di impulsi formerà una grande goccia per l'atomizzazione. Applicare il segnale di burst RF al dispositivo per tutto il tempo necessario per atomizzare la goccia.
Osservare la superficie del dispositivo, assistere all'atomizzazione e ispezionare la goccia liquida rimanente. Una volta che il sistema è pronto, recluta una persona per rilevare i profumi. Far sedere la persona con il naso da 20 a 30 centimetri di fronte all'area di atomizzazione.
Regolare l'altezza dell'atomizzatore in base al livello del naso del partecipante. Distribuire il liquido sul dispositivo e atomizzarlo. Consentire al partecipante di rilevare il profumo.
In questa vista dall'alto di una superficie nuda di niobato di litio, un microlitro di etanolo si è diffuso in un film sottile. Al contrario, questa vista laterale di una superficie del dispositivo rivestita dimostra la formazione di una goccia. Questa è una goccia d'acqua microlitra su una superficie nuda.
Alla fine si diffuse in un film sottile. Una goccia d'acqua microlitro su una superficie rivestita persistette. In questa sequenza, un sottile film di lavanda è atomizzato su una superficie non patinato.
Una forte atomizzazione avviene al centro del liquido, ma non sul bordo. Nella parte finale del liquido rimane. Una sequenza simile per una goccia di lavanda, formata su una superficie rivestita, mostra una nebbia concentrata durante l'atomizzazione.
Rispetto alla superficie non rivestita, dopo l'atomizzazione, molto meno liquido è stato lasciato in un'area più piccola. La goccia liquida sulla superficie amorfa di Teflon è quasi completamente atomizzata, indicando una maggiore efficienza di atomizzazione rispetto a un dispositivo non rivestito. Meno goccioline vengono lasciate indietro a causa di miglioramenti nell'efficienza, che aiutano a risolvere i problemi di persistenza dell'odore nei display olfattivi dell'ambiente virtuale.
Sebbene questa sia una tecnologia fondamentale per realizzare la realtà virtuale olfattiva, possono emergere una varietà di altri apprezzamenti.
Panoramica
Questo studio presenta un metodo per migliorare l'efficienza di atomizzazione di un dispositivo a onde acustiche superficiali (SAW) rivestendolo con un film di Teflon amorfo. Questo progresso è particolarmente rilevante per applicazioni nei display olfattivi, che mirano a migliorare l'esperienza dell'interfaccia umana.
Componenti Chiave dello Studio
Ambito Scientifico
- Neuroscienze
- Tecnologia olfattiva
- Dispositivi a onde acustiche superficiali
Sfondo
- I display olfattivi sono fondamentali per le applicazioni di realtà virtuale.
- Un'atomizzazione efficiente delle fragranze è necessaria per esperienze realistiche.
- I dispositivi a onde acustiche superficiali possono migliorare i processi di atomizzazione.
- I materiali di rivestimento possono influenzare notevolmente le prestazioni.
Scopo dello studio
- Per migliorare l'efficienza di atomizzazione dei dispositivi SAW.
- Per dimostrare l'efficacia dei rivestimenti in teflon amorfo.
- Per affrontare le sfide nella realtà virtuale olfattiva.
Metodi Utilizzati
- Preparazione del dispositivo SAW mediante tecnica di rivestimento per immersione.
- Applicazione di un agente di accoppiamento silanico prima del rivestimento in Teflon.
- Ottimizzazione dei parametri di rivestimento per un'applicazione uniforme del film.
- Verifica dell'efficienza di atomizzazione con diverse essenze liquide.
Risultati principali
- Efficienza di atomizzazione migliorata osservata con superfici rivestite in Teflon.
- Residuo liquido significativamente inferiore dopo l'atomizzazione rispetto alle superfici non rivestite.
- Prestazione olfattiva migliorata nei display olfattivi.
- Potenzialità dimostrata nel risolvere i problemi di persistenza degli odori.
Conclusioni
- Il rivestimento amorfo in Teflon migliora efficacemente l'efficienza di atomizzazione.
- Questa tecnologia è fondamentale per lo sviluppo della realtà virtuale olfattiva.
- Applicazioni future potrebbero estendersi oltre i display olfattivi.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Questo metodo migliora l'efficienza di atomizzazione nei dispositivi a onde acustiche superficiali applicando rivestimenti in teflon amorfo, affrontando una sfida fondamentale nella tecnologia di visualizzazione olfattiva: il liquido residuo che causa la persistenza degli odori. Un'atomizzazione migliorata consente una distribuzione degli aromi più affidabile nei sistemi di interfaccia con l'essere umano, sostenendo la previsione accurata della generazione di stimoli sensoriali per applicazioni nella realtà virtuale e nelle neurotecnologie. L'approccio fornisce una strategia riutilizzabile di modifica della superficie che riduce l'ambiguità meccanicistica nella presentazione degli stimoli olfattivi.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo di Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Permette un'analisi precisa delle ipotesi di attivazione dei recettori olfattivi mediante un'erogazione degli odori controllata ed efficiente.
- Valore operativo: Riduce la variabilità nella presentazione dello stimolo minimizzando gli artefatti residui del liquido.
- Valore strategico: Contribuisce a ridurre i rischi negli studi sulle vie olfattive migliorando il rapporto segnale-rumore nei saggi comportamentali.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Valore scientifico: Prepara superfici standardizzate e idrofobiche per l'atomizzazione riproducibile di gocce nei flussi di lavoro di screening.
- Valore operativo: Garantisce una generazione costante degli impulsi olfattivi in pozzetti replicati o in diversi punti temporali.
- Valore strategico: Migliora l'affidabilità del saggio per il profilo delle risposte olfattive indotte da composti.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Mantiene la continuità dello stimolo dalla scoperta alla validazione preclinica standardizzando l'output olfattivo.
- Valore operativo: Riduce la variabilità tra sessioni negli studi longitudinali sulle funzioni olfattive di apprendimento o memoria.
- Valore strategico: Migliora la fiducia traslazionale nei modelli neurocomportamentali della percezione degli odori.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nei flussi di lavoro della fase iniziale di scoperta in cui è richiesta una somministrazione controllata dello stimolo sensoriale, in particolare nella deorfanizzazione dei recettori olfattivi e nella mappatura delle risposte neurali.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica delle ipotesi consentendo una somministrazione pulita e rapida di odoranti per isolare risposte neurali o comportamentali.
- Screening: Eroga impulsi olfattivi quantitativi e riproducibili, essenziali per il profilo dose-risposta nei saggi olfattivi.
- Analisi: Genera metriche misurabili di efficienza di atomizzazione (area liquida residua) per confrontare trattamenti superficiali.
- Ricerca traslazionale: Garantisce continuità preclinica fornendo un input olfattivo standardizzato per la validazione in modelli di malattia.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce un protocollo di modifica superficiale pronto per la piattaforma, applicabile a diversi sistemi di visualizzazione olfattiva.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nella generazione di stimoli olfattivi riducendo le variabili non controllate.
- Valore operativo: Migliora la riproducibilità e la scalabilità della somministrazione di odori tra diverse sessioni sperimentali.
- Valore strategico: Consente decisioni più accurate di tipo go/no-go nella validazione degli obiettivi, minimizzando i falsi negativi derivanti dal degrado dello stimolo.
- Impatto sul portafoglio: Supporta la priorizzazione basata sulla gestione del rischio dei programmi mirati all'olfatto, grazie a una maggiore fedeltà del saggio.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze in chimica delle superfici e tecniche di rivestimento di film sottili.
- Necessita di un dip coater, una piastra riscaldante e un sistema di eccitazione RF per la preparazione e il collaudo del dispositivo.
- Richiede la standardizzazione dei parametri di silanizzazione e di rivestimento in teflon tra diversi laboratori.
- Comporta considerazioni di adattamento per diversi substrati piezoelettrici e volumi di goccioline.
- Limitazione pratica: la durata del rivestimento potrebbe richiedere la riapplicazione dopo un uso prolungato o cicli di pulizia.
Domande frequenti sulla biofarmaceutica
Chapters in this video
0:04
Title
0:39
The Surface Acoustic Wave Device
1:13
Device Silanization
2:31
Amorphous Teflon Coating
3:32
Experimental Setup for Atomization
4:40
Atomization
5:47
Detecting Scents
6:20
Results: Comparison of Wetting and Atomization on Bare and Coated Lithium Niobate Surfaces
7:30
Conclusion
