게시 및 게시 날짜 : 2019/01/29

생활 공간의 사무실 모니터링

간섭 가스가있을 때에도 악취를 식별 할 수있는-개발 된 센서 어레이

포인트

  • 방에 존재하는 간섭 가스들 사이에서 특정 바카라 하는 법를 식별
  • 호기 및 신체 바카라 하는 법에서 파생 된 Imagnes는 시뮬레이션 된 실내 가스에서 감지
  • 습도에 덜 취약한 "벌크 응답"가스 센서로 달성

요약

국가 선진 산업 과학 기술 연구소의 국립 연구 개발 기관 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "바카라 하는 법")무기 기능 재료 연구 부서[Research Division Head Matsubara Ichiro] Electronic Ceramics Group의 연구 그룹 책임자 인 Masuda Yoshitake와 최고 연구원 인 Ito Toshio가 방에 있습니다중재 가스가 있더라도 특정 바카라 하는 법를 식별 할 수있는 감지 기술을 개발했습니다

현재, 5 가지 인간 감각과 관련된 감지 기술 중에서, 바카라 하는 법 감각과 관련된 감지 기술, 즉 악취 기술은 바카라 하는 법를 구별하기가 어렵 기 때문에 일반적인 생활 환경에서의 사용에 대한 제한이 있습니다 그러나 가정 및 자동차와 같은 운송 산업에서는 기술이 일상 생활에서 나오는 불쾌한 바카라 하는 법를 선택적으로 식별하고 환기와 연결하는 기술이 필요하며, 고급 바카라 하는 법 식별 기술이 필요합니다 일반적으로 가정 및 자동차와 같은 많은 사람들과 공유되는 닫힌 공간에서는 측정하고자하는 바카라 하는 법 (간섭 가스)가 공존하는 가스 종이 공존합니다 또한,일반 반도체 센서습한 환경에서 줄어들면서, 이러한 간섭 가스가 존재하는 폐쇄 된 공간에서 원하는 바카라 하는 법를 구별하기가 어려웠습니다

이번에 개발센서 어레이지금까지 바카라 하는 법에 의해 개발되었습니다벌크 응답 센서일반적인 반도체 센서 원칙적으로, 습도에 덜 취약한 벌크-반응성 센서가 추가되어 습도가 높을 때 바카라 하는 법를 구별하는 능력이 크게 향상되어 이전에는 어려웠습니다 센서 어레이 신호는 기계 학습 유형입니다주요 구성 요소 분석 (PCA)를 사용한 분석 습한 환경에서 여러 바카라 하는 법를 식별 할 수있었습니다 공간의 환경에 의존하지 않고 바카라 하는 법를 식별 할 수있는 기술로서, 폐쇄 된 공간의 편안함을 향상시키는 데 기여할 수 있습니다

이 기술에 대한 세부 사항은 2019 년 1 월 30 일부터 2 월 1 일까지 도쿄 빅 시력 (도쿄 코토 쿠)에서 개최됩니다Nano Tech2019 18 번째 국제 나노 기술 전시회 및 기술 컨퍼런스에서 발표되었습니다

요약 다이어그램
이번에 개발 된 기술은 호흡과 실내 공기를 측정하고 기계 학습을 사용하여 바카라 하는 법를 식별합니다

개발의 사회적 배경

최근 몇 년 동안, 일상 생활에서 비롯된 불쾌한 바카라 하는 법를 선택적으로 식별하고 주택, 자동차, 기차 및 버스와 같은 폐쇄 된 공간의 환경을 개선하기위한 척도로 환기와 연결하는 기술이 점점 커지고 있으며, Odor Identification의 개발에 대한 희망이 높습니다 그러나 많은 사람들과 공유하는 일반적인 폐쇄 공간은 습기가 매우 습하기 때문에 습도가 높은 기존의 반도체 센서를 사용하여 특정 바카라 하는 법를 구별하기가 어려웠습니다 이러한 이유로 습도 및 데이터 분석 기술에 덜 민감한 센서를 개발해야했습니다 또한,가스 크로마토 그래피 질량 분석법 (GC/MS)| 9984_10107 |를 결합하는 분석 방법 농축 장비는 습도의 영향을받지 않지만 장치를 전달할 수없고 측정 시간이 길어 실시간 측정을 수행 할 수 없습니다 따라서 작고 휴대용이 가능할 수있는 센서를 개발할 필요가 있었으며 집이나 자동차와 같은 어느 곳에서나 실시간으로 바카라 하는 법를 식별 할 수 있습니다

연구 이력

바카라 하는 법는 농도가 낮습니다휘발성 유기 화합물 (VOC)에 사용하기 위해 가스 센서 재료를 사용하여 프로토 타입의 연구 및 개발에 대해 노력해 왔으며 구취 측정 기계의 실질적인 사용을 구현하고 있습니다 또한 기계 학습 유형 인 PCA를 사용하여 가스 분석 기술을 개발하고 있습니다

이번에는 습도가 높은 습도에서도 측정 할 수있는 바카라 하는 법 식별 센서를 개발하기 위해 노력해 왔습니다

연구 컨텐츠

바카라 하는 법가 개발 한 벌크 응답 센서는 일반적인 반도체 센서와 마찬가지로 저항 값에서 가스 농도를 결정할 수있는 측정 방법입니다 반도체 센서와 달리, 감지 할 수는 있지만 대기의 습도의 영향에 덜 취약한 가스가 거의 없다 반면에, 전형적인 반도체 센서의 판별 능력은 습도가 높지만 감지 할 수있는 많은 유형의 가스가 있습니다 복수의 센서를 다른 특성과 결합하면 식별 성능을 향상시킬 수 있습니다

따라서 이번에는 두 가지 유형의 벌크 응답 센서와 다른 산화물 나노 구조 및 표면 촉매 특성과 6 가지 유형의 일반 반도체 센서를 결합한 센서 어레이를 만들었습니다 센서 어레이에 두 가지 유형의 벌크 응답 센서를 추가하는 효과를 입증하기 위해 센서를 실온 (약 20 ° C)에서 가스 센서 샘플 챔버 (약 1 L)에 설치했습니다4 인간 유래 가스로보고 된 가스 종상대 습도가 60% 인 높은 습도 합성 공기와 바카라 하는 법 가스로 혼합하고 가스 센서 샘플 챔버를 통해 500 mL/분의 유량으로 흘러 갔다 또한 방에 존재하는 가스 종을 간섭 가스로 재현합니다클래스 31 가스| 혼합되었습니다 31 가스의 농도는 0 μg/m3, 300 μg/m3, 600 μg/m3, 보건부 노동 복지부에 의해 결정전체 실내 VOC 농도에 대한 임시 목표 값11182_112033데이터는 센서 어레이를 사용하여 지속적으로 측정되었으며 안정적인 바카라 하는 법 가스 농도와 거의 일정한 센서 신호를 갖는 데이터를 사용하여 PCA를 사용하여 분석 하였다 (도 1)

그림 1
그림 1 가스 센서 샘플 챔버에 설치된 센서 어레이에서 얻은 센서 신호에 대한 PCA의 예
(실온 약 20 ° C, 상대 습도 60%)
(왼쪽) 일반 반도체 센서 만 사용한 분석
(오른쪽) 벌크 응답 센서와 공통 반도체 센서를 결합한 센서 어레이를 사용한 분석
0, 300, 600, 900 μg/m3그들을 겹쳐서 보여줍니다 또한, PCA에 의해 얻어진 주 성분 1은 일반적으로 총 센서 응답 값을 나타내는 경향이 있으며, 주 성분 3은 일반적으로 가스 유형을 나타내는 경향이있다

PCA로 얻은 주요 구성 요소 1과 3이 플로팅 될 때, 6 개의 일반 반도체 센서로 구성된 센서 어레이에서, 인간의 4 가지 유형의 바카라 하는 법 가스 중 3 개 유형이 겹쳐졌으며 바카라 하는 법는 식별 할 수 없었습니다 (그림 1) 반면, 산화물 나노 구조가 다른 두 가지 유형의 벌크-반응성 센서와 표면 촉매 특성을 포함하는 센서 어레이에서 습도에 의해 영향을받지 않는 정보가 추가되어 차별 능력이 향상되어 네 가지 유형을 모두 식별 할 수있게되었습니다 (그림 1)

바카라 하는 법 가스가 휴대용 측정 장치에 설치되기를 희망하면, 작은 기판에서 전극의 위치에 의해 구동 온도를 조정할 수있는 벌크 반응성 센서가 제조되었으며, 소형 세라믹 센서 어레이 요소는 전형적인 세라믹 센서 센서를 결합하여 개발되었습니다 (그림 2) 이 센서 어레이 요소는 휴대용이므로 모든 위치 또는 시간에서 실시간으로 바카라 하는 법를 모니터링 할 수 있습니다

그림 2
그림 2 작은 세라믹 센서 어레이 요소 벌크 응답 센서가 장착
두 가지 유형의 벌크 응답 센서와 두 가지 유형의 일반 반도체 센서가 장착되어 있습니다 4 가지 유형의 반도체 센서가 장착 된 요소와 함께 사용됩니다

이번에 개발 된 소형 세라믹 센서 어레이 요소는 실험에서 확인 된 4 가지 유형의 인간 바카라 하는 법와 더불어 신체 바카라 하는 법를 포함한 불쾌한 바카라 하는 법를 식별 할 수 있으며 농도를 식별 할 수 있습니다 앞으로는 환기와 함께 불쾌한 바카라 하는 법를 선택적으로 제거하는 기술에 배치 될 가능성이 있습니다

미래 계획

향후, 우리는 개발 된 작은 세라믹 센서 어레이 요소가 장착 된 휴대용 측정 장치를 개발할 것입니다 실제 환경에 더 가까운 데이터를 획득하고 기계 학습과 결합함으로써 회사는 실제 공간에서 실내 공기질 측정 기술을 개발할 것입니다 또한 2022 년경에 실질적인 사용을 목표로 삼을 것입니다 또한이 시간에 개발 된 기술은 환경 측정뿐만 아니라 건강 상태를 측정하여 건강 상태를 측정하여 건강 상태를 모니터링하여 건강 상태를 고려할 수 있습니다



터미널 설명

◆ 중재 가스
주택 및 자동차와 같은 공간에서 공존하고자하는 바카라 하는 법 이외의 가스 종 가스 센서를 사용하여 불쾌한 바카라 하는 법를 측정 할 때, 그들은 항상 존재하는 가스 종의 영향을 받고 여기에서 간섭하는 가스로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 일반 반도체 센서
반도체 센서에서, 공기 중의 산소는 두꺼운 가스 센서 필름을 구성하는 미세 입자의 표면에 흡착되고, 캐리어 전자가 포획되어 입자 사이의 저항성 (입자 경계)이 증가하므로 가스 센서 요소의 전기 저항이 증가하는 상태에서 가스 센터의 전기 저항이 증가합니다 바카라 하는 법 분자가 가스 센서 두꺼운 필름에 도달하면 흡착 된 산소를 소비하면서 산화되어 가스 센서 요소의 전기 저항을 감소시킵니다 바카라 하는 법 농도가 감소하면 공기의 산소가 다시 흡착되고 저항 값이 회복됩니다 이 현상은 가스 센서로 사용됩니다 아래에 설명 된 주요 구성 요소 분석 (PCA)과의 조합에 적합하지만 센서에 사용 된 재료는 나중에 설명 된 독특한 센서 신호를 얻을 수 있으며, 공기의 습도는 또한 미세한 입자의 표면을 흡수하여 흡착 된 산소의 양에 영향을 미쳐 식별 성능이 감소되는 문제를 초래합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 센서 어레이
여러 센서로 만들어진 여러 센서 및 요소 모음 PCA 등을 사용하여 다중 획득 된 센서 신호를 사용하여 분석 할 때 유용하며 센서 어레이와 데이터 분석을 결합한 바카라 하는 법 식별 기술에 대한 기대가 커지고 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 대량 응답 센서
반도체 센서의 한 유형이지만, 응답 메커니즘은 산성 가스 분자의 산화로 산소가 소비되어 산소 공석을 생성하며 내성이 감소한다는 원리 때문에 일반 반도체 가스 센서의 원리와 다릅니다 일반 반도체 센서의 산소 흡착 및 탈착 메커니즘과 달리 습도에 덜 취약합니다 현재 재료의 유형은 제한되어 있으므로 PCA를 사용할 때는 일반적인 반도체 가스 센서와 결합하는 것이 바람직합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 주요 구성 요소 분석 (PCA)
기계 학습에 포함 된 다변량 분석 방법 중 하나 영어 표기법주요 구성 요소 분석의 이니셜에서 작성됩니다 많은 정량적 설명 변수를 더 적은 지표로 요약하는 방법 가스 센서의 경우 센서 수에 대해 신호 (전기 저항 값 등)를 얻을 수 있지만 여러 신호를 볼 때도 바카라 하는 법를 구별하기가 어렵습니다 이것은 쉬운 식별을 허용하기 위해 N 센서 (가스 센서의 경우 대략 2-3 유형이있는 경우)에서 얻은 신호 데이터를 합리적으로 압축하는 분석 기술 중 하나입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 가스 크로마토 그래피 질량 분석법 (GC/MS)
가스 종에 대한 분석 방법 유형 가스가 가스 분자의 흡착 특성을 갖는 컬럼을 통과 할 때, 흡착 특성은 가스 종에 따라 다르기 때문에 가스 종을 분리하는 컬럼의 통과 시간의 차이를 초래한다 분리 된 가스의 질량을 분석하여 분석 화합물을 식별하는 분석적 방법 [참조로 돌아 가기]
◆ 휘발성 유기 화합물 (VOC)
영어로 작성된 실온에서 쉽게 휘발 할 수있는 유기 화합물에 대한 일반적인 용어휘발성 유기 화합물의 이니셜에서 작성됩니다 바카라 하는 법의 대부분은 VOC 유형입니다[참조로 돌아 가기]
◆ 4 가지 유형의 가스 종이 인간 유래 가스로보고
이 연구에서는 케톤, 비안자, 아세토 인 및 데케인의 네 가지 유형을 나타냅니다 전자는 당뇨병 환자에서 더 많은 호기가 포함되어 있으며, 후자는 폐암 환자에서 더 많은 호기를 포함하고 있다고보고되었다[참조로 돌아 가기]
◆ 31 타입 가스
병든 건축 증후군에 관한 주민들의 건강을 고려하여 주민들의 건강을 고려하여 측정 할 물질 목록에 포함 된 31 가지 유형의 화합물의 혼합물로 제작 된 가스는 보건, 노동 및 복지 및 유럽위원회의 공동 센터에 의해 표시되는 31 가지 유형의 화합물과 혼합 될 수있는 31 가지 유형의 화합물과 혼합 될 수있는 6 개 또는 더 많은 탄소가 정의되어 있습니다 ISO 16000-29”실내 공기 - 29 부 : VOC 탐지기 테스트 방법Annex시뮬레이션 VOC 혼합 가스로 표시됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 총 실내 VOC 농도에 대한 임시 목표 값
평생 호흡을 계속하더라도 인체의 영향을받지 않는 모든 VOC의 총 농도, 400 μg/m3로 정의됩니다
포름 알데히드 및 톨루엔과 같은 유해한 특성이 확인 된 사람들의 경우, 농도 지침도 마찬가지로 결정됩니다 지침 세트가있는 가스 유형은 건축 자재의 제조 공정에서 사용되지 않지만 대체 종의 사용이 점점 더 많이 사용되고 있지만, 대체 종의 유해함에 대한 우려가 있으며, 총 VOC 농도를 다루기 위해 임시 목표 값이 설정되었습니다[참조로 돌아 가기]


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