CN115591002A - 一种虚拟嗅觉生成*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及人体交互设备技术领域，公开了一种虚拟嗅觉生成***，该虚拟嗅觉生成***包括：面罩，面罩用于覆盖人体面部的嘴部和鼻子区域；至少一个喷雾发射装置，喷雾发射装置固定于面罩内侧，喷雾发射装置在通电状态下可喷射雾状液滴；至少一个接收装置，至少一个接收装置与至少一个喷雾发射装置一一对应，接收装置位于对应的喷雾发射装置临近人体面部的一侧，接收装置用于接收喷雾发射装置喷出的雾状液滴，且接收装置可在通电状态下加速接收到的液滴蒸发；供电电源，供电电源的输出端子与喷雾发射装置和接收装置电连接。该虚拟嗅觉生成***能够使得喷雾发射装置快速响应和液滴快速蒸发，并且具有很高的兼容性，可以减小***占用空间。

Description

一种虚拟嗅觉生成***

技术领域

本发明涉及人体交互设备技术领域，特别涉及一种虚拟嗅觉生成***。

背景技术

虚拟现实和增强现实技术构建了现实世界和虚拟世界之间的沟通渠道，为用户提供身临其境、互动和想象的模拟体验。为了重建一个完整的虚拟环境，嗅觉也是一个不可避免的元素。与视觉和听觉感知相比，嗅觉产生具有许多独特的要求，如高灵敏度、惯性、可重复性和个体差异等。在传统的视听虚拟环境中加入嗅觉模拟器，不仅增强了沉浸体验的真实性，还提供了一种额外的方法来操纵人们的情绪和记忆。通常，虚拟嗅觉设备有四种气味生成方法：自由排放、基于卡片的加热、表面声波雾化和气体注入。但这些方法都有其自身的局限性，如自由发射响应速度慢、卡式加热***兼容性差、声雾化装置工作噪音大、注气装置体积大等。

发明内容

本发明提供了一种虚拟嗅觉生成***，上述虚拟嗅觉生成***能够使得喷雾发射装置快速响应和液滴快速蒸发，并且，供电电源与喷雾发射装置和接收装置的电连接结构易实现，具有很高的兼容性，通过对液体进行雾化，可以减小***占用空间。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种虚拟嗅觉生成***，包括：

面罩，所述面罩用于覆盖人体面部的嘴部和鼻子区域；

至少一个喷雾发射装置，所述喷雾发射装置固定于所述面罩内侧，所述喷雾发射装置在通电状态下可喷射雾状液滴；

至少一个接收装置，至少一个所述接收装置与至少一个所述喷雾发射装置一一对应，所述接收装置位于对应的所述喷雾发射装置临近人体面部的一侧，所述接收装置用于接收所述喷雾发射装置喷出的雾状液滴，且所述接收装置可在通电状态下加速接收到的液滴蒸发；

供电电源，所述供电电源的输出端子与所述喷雾发射装置和所述接收装置电连接。

上述虚拟嗅觉生成***中，包括面罩、至少一个喷雾发射装置、至少一个接收装置以及供电电源，面罩可覆盖人体面部的嘴部和鼻子等区域，保证产生的气味能够进入用户鼻腔，供电电源的输出端子与喷雾发射装置和接收装置电连接，供电电源能够可以为喷雾发射装置和接收装置提供高压电场，在使用的过程中，喷雾发射装置可以在通电状态下喷射雾状液滴，具有发射响应速度快的特点，接收装置接收到喷雾发射装置喷出的雾状液滴，在通电状态下可加速液滴的蒸发，可通过雾状液滴携带气味，并使气味随着液滴的快速蒸发而迅速扩散，能够使得虚拟嗅觉生成***实现快速响应和快速蒸发，并且，供电电源与喷雾发射装置和接收装置的电连接结构易实现，具有很高的兼容性，通过对液体进行雾化，可以减小***占用空间。

可选地，所述供电电源为摩擦纳米发电机。

可选地，所述摩擦纳米发电机包括第一支撑板、第二支撑板、第一摩擦材料部、第二摩擦材料部、圆盘电极、输出端子、导电杆以及驱动电机；

其中，所述第一支撑板和第二支撑板相对设置；

所述圆盘电极位于所述第一支撑板与第二支撑板之间，所述圆盘电极朝向所述第一支撑板的一侧具有围绕圆盘电极中心线设置的第一扇形电极阵列，所述圆盘电极朝向所述第二支撑板的一侧具有围绕圆盘电极中心线设置的第二扇形电极阵列，所述第一扇形电极阵列中的电极与所述第二扇形电极阵列中的电极错位设置；

所述第一摩擦部和所述第二摩擦部位于所述第一支撑板朝向所述圆盘电极的一侧，且所述第一摩擦部和所述第二摩擦部的带电极性相反；

所述导电杆和所述输出端子位于所述第二支撑板远离所述第一支撑板的一侧，且所述导电杆和所述输出端子与所述第二扇形电极阵列接触；

所述驱动电机用于驱动所述圆盘电极绕自身的中心线旋转。

可选地，还包括位于弹性垫，所述弹性垫位于所述第一摩擦部和所述第二摩擦部与所述第一支撑板之间。

可选地，所述喷雾发射装置包括多个发射喷头，每个所述发射喷头的喷射方向朝向所述接收装置。

可选地，所述发射喷头包括外壳、内胆、连接电极以及发射器；

所述外壳具有内腔和与内腔连通的喷射通道，所述喷射通道的喷口朝向所述接收装置设置；

所述内胆位于所述内腔内，所述内胆用于储存液体；

所述发射器一端伸入所述内腔内、且另一端由所述喷射通道伸出所述外壳；

所述连接电极贯穿所述外壳与所述内胆，所述连接电极位于所述内胆内的部分与所述发射器搭接，所述连接电极位于所述外壳外侧的部分与所述功能电源的输出端子电连接。

可选地，所述外壳包括主体部分和密封盖，所述密封盖与所述主体部分相对的表面配合围成所述喷射通道。

可选地，所述发射器的材料为多孔介质。

可选地，所述接收装置为仿生纤维膜，所述仿生纤维膜包括多层依次层叠的纤维层，且沿喷雾发射装置指向所述接收装置的方向多层所述纤维层的平均纤维直径和平均孔径均依次减小。

可选地，多层所述纤维层中至少一层为导电层，所述导电层与所述供电电源的输出端子电连接。

可选地，多层所述纤维层的材料不同。

可选地，所述接收装置还包括支撑件，所述支撑件用于支撑所述仿生纤维膜展开。

可选地，还包括通电调节装置，所述通电调节装置包括开关单元、通讯单元以及控制单元；

所述开关单元连接于所述供电电源与所述喷雾发射装置的发射喷头之间和供电电源与所述接收装置之间，所述开关单元用于控制所述供电电源与所述喷雾发射装置和所述接收装置之间连接的导通和断开；

所述开关单元通过所述通讯单元与所述控制单元信号连接，所述控制单元用于控制所述开关单元的导通和关断。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种虚拟嗅觉生成***的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种供电电源的结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种喷雾发射装置的***图；

图4为本发明实施例中提供的一种喷雾发射装置的截面图；

图5为本发明实施例中提供的一种接收装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中提供的一种虚拟嗅觉生成装置的结构示意图。

图标：

1-面罩；2-喷雾发射装置；21-发射喷头；211-外壳；2111-主体部分；2112-密封盖；212-内胆；213-发射器；214-连接电极；3-接收装置；31-支撑件；32-仿生纤维膜；321-第一纤维层；322-第二纤维层；323-第三纤维层；4-连接环；5-供电电源；51-第一支撑板；52-第二支撑板；53-圆盘电极；54-第一摩擦材料部；55-第二摩擦材料部；56-弹性垫；57-导电杆；58-输出端子；59-驱动电机；61-开关单元；62-通讯单元；63-控制单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明提供一种虚拟嗅觉生成***，包括：

面罩1，面罩1用于覆盖人体面部的嘴部和鼻子区域；

至少一个喷雾发射装置2，喷雾发射装置2固定于面罩1内侧，喷雾发射装置2在通电状态下可喷射雾状液滴；

至少一个接收装置3，至少一个接收装置3与至少一个喷雾发射装置2一一对应，接收装置3位于对应的喷雾发射装置2临近人体面部的一侧，接收装置3用于接收喷雾发射装置2喷出的雾状液滴，且接收装置3可在通电状态下加速接收到的液滴蒸发；

供电电源5，供电电源5的输出端子58与喷雾发射装置2和接收装置3电连接。

本发明实施例提供的虚拟嗅觉生成***中，包括面罩1、至少一个喷雾发射装置2、至少一个接收装置3以及供电电源5，面罩1可覆盖人体面部的嘴部和鼻子等区域，保证产生的气味能够进入用户鼻腔，供电电源5的输出端子58与喷雾发射装置2和接收装置3电连接，供电电源5能够为喷雾发射装置2和接收装置3提供高压电场，在使用的过程中，喷雾发射装置2可以在通电状态下喷射雾状液滴，具有发射响应速度快的特点，接收装置3接收到喷雾发射装置2喷出的雾状液滴，在通电状态下可加速液滴的蒸发，可通过雾状液滴携带气味，并使气味随着液滴的快速蒸发而迅速扩散，能够使得虚拟嗅觉生成***实现快速响应和快速蒸发，并且，供电电源5与喷雾发射装置2和接收装置3的电连接结构易实现，具有很高的兼容性，通过对液体进行雾化，可以减小***占用空间。

具体地，本发明实施例中实现了一种基于自供电和电喷雾-电促蒸发原理的虚拟嗅觉气味生成***，能够增强扩展现实的沉浸式体验。上述供电电源5工作的过程中，高压静电场可以分别存在于喷雾发射装置2-接收装置3以及接收装置3-鼻腔外表面皮肤之间(两个腔室)，因此整个过程分为电喷雾和电促蒸发两个阶段，通过控制所喷射的液体的种类，可实现对于气味的丰富表达，由此获得虚拟环境和用户之间的多元化的嗅觉信息交互。从长远来看，这种自供电的虚拟嗅觉气味生成***可以承担在扩展现实***与用户的嗅觉交互工作，并且由于其出色的功能拓展特性，其有望在智慧医疗、特种防护等领域得到广泛应用。

上述虚拟嗅觉生成***中可以包括两组喷雾发射装置2和接收装置3，可以分别设置在面罩1与鼻子两侧对应的区域。上述面罩1为可穿戴式面罩1，可以设置面罩1上的喷雾发射装置2和接收装置3与鼻子并不接触，从而最大程度的降低对于人体正常生理活动的影响。

本发明实施例中，上述供电电源5可以为摩擦纳米发电机。摩擦纳米发电机为自驱动器件，具有独特的高电压和低电流输出特性。基于其持续高电压输出特性，摩擦纳米发电机已经成功运用于微等离子体、静电纺丝，石油/水净化、空气清洁、静电驱动、电子场发射、电喷印等众多领域。与传统高压电源相比，摩擦纳米发电机所具有的自驱动性、便携性、安全性等特点可以使其在人体可穿戴设备的***集成中具有无可比拟的优势。

具体地，本发明实施例中，如图2所示，摩擦纳米发电机可以包括第一支撑板51、第二支撑板52、第一摩擦材料部54、第二摩擦材料部55、圆盘电极53、输出端子58、导电杆57以及驱动电机59；其中，第一支撑板51和第二支撑板52相对设置；圆盘电极53位于第一支撑板51与第二支撑板52之间，圆盘电极53朝向第一支撑板51的一侧具有围绕圆盘电极53中心线设置的第一扇形电极阵列，圆盘电极53朝向第二支撑板52的一侧具有围绕圆盘电极53中心线设置的第二扇形电极阵列，第一扇形电极阵列中的电极与第二扇形电极阵列中的电极错位设置；第一摩擦部和第二摩擦部位于第一支撑板51朝向圆盘电极53的一侧，且第一摩擦部和第二摩擦部的带电极性相反；导电杆57和输出端子58位于第二支撑板52远离第一支撑板51的一侧，且导电杆57和输出端子58与第二扇形电极阵列接触；驱动电机59可以用于驱动圆盘电极53绕自身的中心线旋转。

其中，上述结构的摩擦纳米发电机为超快电压提升TENG(UVE-TENG)的结构，能够提供高压静电场，其采用电荷累积的原理，通过连续旋转来保证输出的稳定。

上述第一支撑架和第二支撑架的材料可以为亚克力(PMMA)材料，能够保护摩擦纳米发电机工作器件结构的稳定性。

上述第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55的材料可以分别为聚酰亚胺(kapton)和尼龙，也可以为其他材料，在这里不做限制。第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55可以在圆盘电极53径向上相对设置。

上述圆盘电极53上的第一扇形电极阵列和第二扇形电极阵列的结构可以相同，只是第一扇形电极阵列中电极和第二扇形电极阵列中电极具有一定角度的错位。例如，上述第一扇形电极阵列和第二扇形电极阵列可以均为排列着30个圆心角为5度的扇形阵列。

上述导电杆57和输出端子58位于圆盘电极53的上方，并与圆盘上部电极阵列保持良好接触，以保障电荷转移和传输的可靠。

上述驱动电机59可以为无刷电极，可以带动圆盘电极53高速运行，例如，当驱动电机59中的内部转子转速为1200rpm时，供电电源5的输出电压可达8kV。当圆盘电极53顺时针旋转时，位于第一扇形电极阵列将会分别与第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55进行摩擦，由于第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55(介电层)与第一扇形电极阵列之间的摩擦起电以及电荷转移，介电层的表面电荷密度将会维持在饱和状态，这一过程被称为摩擦自激励过程。同时，由于圆盘电极53上第二扇形电极阵列与第一扇形电极阵列之间的错位，第一扇形电极阵列上的电荷并不会对第二扇形电极阵列的电荷产生太大的影响。

本申请发明人以第二扇形电极阵列中的两个相对的电极A和电极B作为研究对象探讨上述摩擦纳米发电机的电压输出机理。根据接触起电原理以及电荷转移特性，上述摩擦纳米发电机的起电过程可以被划分为4个阶段。当圆盘电极53顺时针转动且电极A、B未进入第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55所在的区域时为第一阶段，此时电极A和B与导电杆57均不接触，摩擦纳米发电机无电压输出。在第二阶段，电极A、B分别旋转到第一摩擦材料部54和第二摩擦材料部55上方，由于静电感应，电极A和B上分别感应出负电荷和正电荷，此时导电杆57上会有电荷的定向移动以达到静电平衡状态。当位于第三阶段时，导电杆57位于电极之间的空隙，电极A和B上电荷的会继续保持，同时新的感应电荷会在后续的电极累积。在第四阶段，随着圆盘电极53的继续旋转，电极A和B与输出端子58接触，其表面电荷向外输出从而在外电路中形成电压输出。

具体地，如图2所示，上述摩擦纳米发电机还包括位于弹性垫56，弹性垫56位于第一摩擦部和第二摩擦部与第一支撑板51之间，弹性垫56被铺设到第一摩擦部和第二摩擦部的下方，可以确保圆盘电极53上的第一扇形电极阵列与第一摩擦部和第二摩擦部之间的充分接触。上述弹性垫56的材料可以为海绵材料，也可以为其他材料，在这里不做限制。

本发明实施例中，上述喷雾发射装置2可以包括多个发射喷头21，每个发射喷头21的喷射方向朝向接收装置3。多个发射喷头21可以喷出不同气味的雾状液滴。

具体地，上述喷雾发射装置2可以为4通道电喷雾装置，即具有4个发射喷头21，喷雾发射装置2可以通过连接环4与面罩1进行连接。

上述虚拟嗅觉产生(VOG)***的功能是通过结合电喷雾(ES)和静电场诱导蒸发(EFIE)技术实现的，可以精确控制不同气味的产生、混合和扩散。同时，ES和EFIE设备均由具有电荷积累原理的超快电压提升TENG(UVE-TENG)驱动，同时应用多通道喷雾发射装置2混合不同的气味。由于UVE-TENG的高电压和低电流特性，其产生的高电压输出不会损害人身安全。通过控制喷洒的香***溶液的种类，可以实现气味的丰富表达，从而获得虚拟环境与用户之间多样化的嗅觉信息交互。

具体地，如图3和图4所示，上述发射喷头21可以包括外壳211、内胆212、连接电极214以及发射器213；外壳211具有内腔和与内腔连通的喷射通道，喷射通道的喷口朝向接收装置3设置；内胆212位于内腔内，内胆212用于储存液体；发射器213一端伸入内腔内、且另一端由喷射通道伸出外壳211；连接电极214贯穿外壳211与内胆212，连接电极214位于内胆212内的部分与发射器213搭接，连接电极214位于外壳211外侧的部分与功能电源的输出端子58电连接。

其中，上述外壳211的材料可以为树脂，外壳211可由3D打印工艺制造。

具体地，上述外壳211可以包括主体部分2111和密封盖2112，密封盖2112与主体部分2111相对的表面配合围成喷射通道。

具体地，上述内胆212每次可存储溶液0.1-0.5mL，同时存储在其中的液体能够克服重力的影响。

具体地，利用发射喷头21向接收装置3喷射的过程中，发射器213对于液体的喷射和雾化起到了决定性的作用，上述发射器213的材料可以为多孔介质。上述发射器213的材料可以为聚丙烯-聚四氟乙烯(PP-PTFE)，其由PP粗纤维骨架覆和盖在上面的PTFE纤维组成。受毛细管效应以及微流体技术的启发，基于多孔介质的喷雾发射器213被用来产生雾状液滴，其具有自我调节液体供应，便于集成化设计，易于多路复用的特点。

上述喷雾发射装置2应用电喷雾液体雾化技术，能够在一定范围内实现液滴直径在微米甚至纳米范围内的相对均匀的雾化效果。上述喷雾发射装置2的发射喷头21中位于发射器213尖端的液体在表面张力和电应力的共同作用下，其弯月面将形成泰勒锥并在锥尖处喷射出微纳尺度的液体射流，随后由于瑞利不稳定性而***成雾状液滴。

在实际应用中，上述发射喷头21中，由于芯吸效应，储存在内胆212中，具有特殊气味的液体会被汇聚到发射器213尖端，随后在高压静电场的作用下，尖端上的液体被喷射出来，发射器213的尖端处得到初始液滴尺寸在微米级，而喷射一次的液体体积可以在0.5-1μL之间。在10s内发生器尖端的喷射出的体积约可以为0.5-1μL，由此可得喷雾发射装置2的喷射速率可以达到0.05-0.1μL/s。需要说明的是，发射器213尖端的角度对于最终的喷射面积也有一定的影响。

本发明实施例中，为了保证喷射出的雾状液滴能够快速蒸发，受到植物蒸腾作用的启发，上述接收装置3可以为仿生纤维膜32，以提高雾状液滴相变的效率。仿生纤维膜32包括多层依次层叠的纤维层，且沿喷雾发射装置2指向接收装置3的方向多层纤维层的平均纤维直径和平均孔径均依次减小，多层纤维层之间具有良好的结合，能够有效降低膜界面处的传输阻力。与传统的单层速干材料相比，所制备的仿生纤维膜32材料具有快速吸收液滴和自驱动定向输水等优异特性。

具体地，如图5所示，上述仿生纤维膜32可以包括依次层叠设置的第一纤维层321、第二纤维层322和第三纤维层323，三个纤维层的孔径分布遵循默里定律，第一纤维层321的平均纤维直径可以为20μm，平均孔径可以为100μm(大孔)，大于第二纤维层322(微米级孔，平均纤维直径为250nm，平均孔径为1.5μm)和第三纤维层323(亚微米级孔，平均纤维直径为120nm，平均孔径为700nm)。从中可以看出三种不同的纤维层的材料的纤维直径和孔径逐渐减小，宏观孔，微米孔和亚微米孔的分布特征保证了液滴定向传输的效果。第一纤维层321、第二纤维层322和第三纤维层323均为薄膜。

具体地，上述多层纤维层的材料不同。例如，第一纤维层321的材料可以为PP-SBNF，第二纤维层322的材料可以为PAN-CFM，第三纤维层323的材料可以为PVDF-FM。

上述发明实施例中，上述多层纤维层中至少一层为导电层，导电层与供电电源5的输出端子58电连接。例如，上述第二纤维层322是一种导电薄膜，作为导电层，因此，第二纤维层322也可以在电喷雾(ES)和静电场诱导蒸发(EFIE)过程中用作电极。仿生纤维膜32上电场力的引入使水偶极子极化，同时影响平移和振动模式，有效地降低了水蒸发的自由能垒，从而增加了蒸发水分子的通量。

上述接收装置3中，由于接收装置3各层纤维层表面能量差异，喷射出的液滴迅速渗透到另一侧，并最终在另一侧上完全铺展。而由于高压静电场增强了界面水分子的状态调节，接收装置3上的液体快速蒸发，由此气味迅速扩散从而被鼻腔内的气味受体接收。

在实际应用中，体积为15uL的水滴落在仿生纤维膜32上，随后在拉普拉斯力的作用下水滴开始快速的渗透、扩展和蒸发，整个蒸发过程共花费245s,显示出仿生纤维薄膜良好的速干特性。加在接收装置3和粘贴在鼻腔之间的静电场对于接收装置3上液体的蒸发具有明显的促进作用。随着接收装置3上液体体积的增加，所需蒸发时间也逐渐增多，但是两者并不是严格的线性关系。当外加电压为5kV时，电极之间的距离为5mm时，在高压静电场的作用下，水分蒸发率最高可达0.43g/h。

上述发明实施例中，上述接收装置3还包括支撑件31，支撑件31可以用于支撑仿生纤维膜32展开，便于仿生纤维膜32的设置。

本发明实施例中，上述虚拟嗅觉生成***还可以包括通电调节装置，能够实现对多个发射喷头21的喷雾过程进行控制，具体地，如图6所示，上述通电调节装置可以包括开关单元61、通讯单元62以及控制单元63；其中，开关单元61连接于供电电源5与喷雾发射装置2的发射喷头21之间和供电电源5与接收装置3之间，开关单元用于控制供电电源5与喷雾发射装置2的发射喷头21和接收装置3之间连接的导通和断开；开关单元通过通讯单元与控制单元信号连接，控制单元用于控制开关单元的导通和关断。

其中，上述开关单元可以为干簧管继电器，干簧管继电器的可控开关电压可达20kV，电动电容2pF，触点电阻120-150MΩ，两触点的闭合时间和释放时间分别为4ms和2ms。该干簧管继电器在控制供电电源5的通断过程中并不会对其本身的电学参数产生较大的影响。

上述通讯单元可以为WIFI无线通讯，上述干簧管继电器外部磁场的开启和关闭采用WIFI无线通讯的手段进行控制。

上述控制单元可以为智能移动设备，控制单元可以对喷雾发射装置2进行调控，还可以预留通信接口以借助云通信平台实现虚拟的世界情景共享和交互。

上述虚拟嗅觉气味生成***进一步完善了虚拟数字世界和现实世界的沟通，加强了扩展现实用户的沉浸式，交互式体验。同时，这项工作在辅助呼吸和鼻腔给药等方面也具有潜在的应用价值。

本申请发明人对上述虚拟嗅觉生成***的喷射效果进行可测试。具体地，利用供电电源5驱动喷雾发射装置2中的4个发射喷头21的喷射效果被测试，同时随着驱动电压的升高，喷射面积也呈现出上升的趋势，验证了通过电压控制喷射体积的可行性。进一步，验证了高压静电场驱动下，多个发射喷头21和接收装置3之间的距离对于喷射面积的影响，可以看出，喷雾发射装置2的作用效果存在一个最佳的作用距离(实验中，当加在4通道上的静电压为10kV时，最佳作用距离在6mm附近)。这是因为当距离过远时，喷射的液滴过快的蒸发，而当距离过近时，两者之间的微弱电流不可避免，从而降低了驱动喷雾发射装置2的能量。摩擦纳米发电机作为高压源，对于不同数目的发射喷头21的可达到相似的驱动效果，证实了TENG高压源驱动的可靠性。另一方面，多通道工作模式下的接收装置3上4个区域的液体蒸发效果被检验，由于鼻腔外表面球状电极的空间位置相对于4个区域而言并不是完全对称的，因此4个区域的上液体的蒸发时间存在差异，但对于电压增强的响应具有一致性。利用移动设备控制4通道电喷雾可以完全实现，当在手机界面上按照通道1，通道2，通道3，通道4的顺序依次按下，接收装置3上依次出现各个通道的所携带的液体,电喷雾的响应速度则跟WIFI信号强度和传输距离有关。进一步测试了VOG***与用户之间的交互性能，结果表明在整个***的运行过程中，使用者平均可以在3秒左右感受到气味的变化。这一结果与单通道测试结果一致，表明了多通道状态下***工作的可靠性。电喷射-电增强蒸发的整体性设计保证了气味可以迅速释放从而被鼻腔内的受体细胞接收，表明了虚拟嗅觉气味生成***在实际运用中的巨大潜力。

本发明实施例提供的虚拟嗅觉生成***中，整个喷雾发射装置2和接收装置3由高压静电场驱动，高压静电场的通断和强弱是主要的控制参数,因此可以通过改变摩擦纳米发电机(TENG)的转速和控制多通道开关单元状态精准调节气味的生成，混合和扩散进程。具体地，上述虚拟嗅觉生成***的工作过程为，存在于喷雾发射装置2中的气体分子经过电喷雾、仿生纤维薄膜上的传输和铺展，静电场诱导蒸发三个阶段最终进入人体鼻腔。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种虚拟嗅觉生成***，其特征在于，包括：

面罩，所述面罩用于覆盖人体面部的嘴部和鼻子区域；

至少一个喷雾发射装置，所述喷雾发射装置固定于所述面罩内侧，所述喷雾发射装置在通电状态下可喷射雾状液滴；

至少一个接收装置，至少一个所述接收装置与至少一个所述喷雾发射装置一一对应，所述接收装置位于对应的所述喷雾发射装置临近人体面部的一侧，所述接收装置用于接收所述喷雾发射装置喷出的雾状液滴，且所述接收装置可在通电状态下加速接收到的液滴蒸发；

供电电源，所述供电电源的输出端子与所述喷雾发射装置和所述接收装置电连接。

2.根据权利要求1所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述供电电源为摩擦纳米发电机。

3.根据权利要求2所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述摩擦纳米发电机包括第一支撑板、第二支撑板、第一摩擦材料部、第二摩擦材料部、圆盘电极、输出端子、导电杆以及驱动电机；

其中，所述第一支撑板和第二支撑板相对设置；

所述圆盘电极位于所述第一支撑板与第二支撑板之间，所述圆盘电极朝向所述第一支撑板的一侧具有围绕圆盘电极中心线设置的第一扇形电极阵列，所述圆盘电极朝向所述第二支撑板的一侧具有围绕圆盘电极中心线设置的第二扇形电极阵列，所述第一扇形电极阵列中的电极与所述第二扇形电极阵列中的电极错位设置；

所述第一摩擦部和所述第二摩擦部位于所述第一支撑板朝向所述圆盘电极的一侧，且所述第一摩擦部和所述第二摩擦部的带电极性相反；

所述导电杆和所述输出端子位于所述第二支撑板远离所述第一支撑板的一侧，且所述导电杆和所述输出端子与所述第二扇形电极阵列接触；

所述驱动电机用于驱动所述圆盘电极绕自身的中心线旋转。

4.根据权利要求3所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，还包括位于弹性垫，所述弹性垫位于所述第一摩擦部和所述第二摩擦部与所述第一支撑板之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述喷雾发射装置包括多个发射喷头，每个所述发射喷头的喷射方向朝向所述接收装置。

6.根据权利要求5所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述发射喷头包括外壳、内胆、连接电极以及发射器；

所述外壳具有内腔和与内腔连通的喷射通道，所述喷射通道的喷口朝向所述接收装置设置；

所述内胆位于所述内腔内，所述内胆用于储存液体；

所述发射器一端伸入所述内腔内、且另一端由所述喷射通道伸出所述外壳；

所述连接电极贯穿所述外壳与所述内胆，所述连接电极位于所述内胆内的部分与所述发射器搭接，所述连接电极位于所述外壳外侧的部分与所述功能电源的输出端子电连接。

7.根据权利要求6所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述外壳包括主体部分和密封盖，所述密封盖与所述主体部分相对的表面配合围成所述喷射通道。

8.根据权利要求6所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述发射器的材料为多孔介质。

9.根据权利要求1-4任一项所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述接收装置为仿生纤维膜，所述仿生纤维膜包括多层依次层叠的纤维层，且沿喷雾发射装置指向所述接收装置的方向多层所述纤维层的平均纤维直径和平均孔径均依次减小。

10.根据权利要求9所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，多层所述纤维层中至少一层为导电层，所述导电层与所述供电电源的输出端子电连接。

11.根据权利要求9所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，多层所述纤维层的材料不同。

12.根据权利要求9所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，所述接收装置还包括支撑件，所述支撑件用于支撑所述仿生纤维膜展开。

13.根据权利要求1所述的虚拟嗅觉生成***，其特征在于，还包括通电调节装置，所述通电调节装置包括开关单元、通讯单元以及控制单元；

所述开关单元连接于所述供电电源与所述喷雾发射装置的发射喷头之间和所述供电电源与所述接收装置之间，所述开关单元用于控制所述供电电源与所述喷雾发射装置和所述接收装置之间连接的导通和断开；

所述开关单元通过所述通讯单元与所述控制单元信号连接，所述控制单元用于控制所述开关单元的导通和关断。

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