ニオイの直接音声周波数展開による直感的ニオイ認識技術体系の創出

创建基于气味直接音频开发的直观气味识别技术系统

基本信息

批准号：
20K20554
负责人：
吉川元起
金额：
$ 15.97万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20554/
关键词：
音声変換ニオイ嗅覚センサパターン認識音声聴覚直感変換

项目摘要

本研究は、嗅覚と聴覚に共通する「直感性」と「複合性」に着目し、ニオイを音声データに直接変換することにより、従来の嗅覚センサとは全く異なる新たな測定・解析方法を確立することを目的としている。本年度は、昨年度までに構築したガス制御－音声測定システムを用いて、特に時間領域と周波数領域の両領域で測定を行う事により、各種ガスが識別可能であることを実証することに成功した。具体的には、共振器、スピーカー、マイクを組み合わせた音声測定システムに測定対象ガスを流し、その際に生じる共振器内のガスの密度や音速の変化を精密に測定した。得られた共振周波数の変化から、各ガスの音速を解析的に求めたところ、古典的な予測通り、対象ガスの濃度が高くなるとガス密度が高くなり、音速が低下することが確認された。この周波数領域のデータに対し、時間領域のデータ（特定周波数における音圧レベルの時系列変化）は、各種ガスの揮発性や濃度などの物理化学的特性によって、固有のプロファイルを示すことが明らかになった。この時間領域のデータから複数の特徴量を抽出して多次元解析を実施することにより、ガス種や濃度を識別可能であることを実証した。また、本アプローチで得られる音圧レベルの濃度依存性を調べたところ、極めて高い線形性が確認された。さらに、測定可能なガス濃度レベルを検証したところ、ヘキサン分子において数10 ppmまで測定可能であることが確認された。この他、本アプローチで重要となるMEMSデバイスについて、その素子感度を向上させる手法や、これらセンサシステムの各種アプリケーションへの適用可能性についても検証を進めた。

这项研究的重点是气味和听力感共有的“直觉”和“组合”，旨在建立一种新的测量和分析方法，该方法与传统的嗅觉传感器完全不同，通过将气味直接转换为语音数据。今年，我们成功证明了可以通过使用我们已经建立的气体控制声音测量系统来区分各种气体，尤其是通过测量时间和频域。具体而言，将要测量的气体通过声音测量系统，该系统结合了谐振器，扬声器和麦克风，并精确测量了在此过程中发生的谐振器内部气体的密度和声速的变化。根据谐振频率所获得的变化，分析了每种气体的声速，并按照经典的预测，可以证实，随着目标气体的浓度的增加，气体密度增加，声音速度降低。已经揭示了时域数据（特定频率下的时间序列变化）表现出由于物理化学特性，例如挥发性和各种气体的浓度，因此具有独特的曲线。通过从此时间域数据中提取多个特征量并进行多维分析，已经证明可以鉴定出气体物种和浓度。此外，当我们研究使用这种方法获得的声压水平的浓度依赖性时，就确认了极高的线性性。此外，当验证可测量的气体浓度水平时，可以证实己烷分子可以测量多达几十ppm。此外，我们还研究了改善MEMS设备灵敏度的方法，该方法在这种方法中很重要，以及这些传感器系统对各种应用的适用性。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

農業・医療応用に向けたAI嗅覚センサによる生体ガス測定

使用 AI 嗅觉传感器测量农业和医疗应用中的沼气

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
茂木大知;村井剛德;安田浩保;早坂圭司;村松正吾;G. Yoshikawa
通讯作者：
G. Yoshikawa

嗅覚センサの研究・開発・実証・実装

嗅觉传感器的研究、开发、演示和实施

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
G. Yoshikawa
通讯作者：
G. Yoshikawa

Discrimination of Methanol from Ethanol in Gasoline Using a Membrane-type Surface Stress Sensor Coated with Copper(I) Complex

DOI：
10.1246/bcsj.20200347
发表时间：
2021-02-01
期刊：
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
影响因子：
4
作者：
Nishikawa, Michihiro;Murata, Tomohiro;Ariga, Katsuhiko
通讯作者：
Ariga, Katsuhiko

Dual domain acoustic olfactory discriminator

DOI：
10.1016/j.sna.2022.114102
发表时间：
2022-12
期刊：
Sensors and Actuators A: Physical
影响因子：
0
作者：
T. Yildirim;Meng-Qun Feng;Thuc Anh Ngo;Kota Shiba;K. Minami;Genki Yoshikawa
通讯作者：
T. Yildirim;Meng-Qun Feng;Thuc Anh Ngo;Kota Shiba;K. Minami;Genki Yoshikawa

音響測定によるガスの特性抽出方法およびそのための装置

一种声学测量提取气体特征的方法及其装置