農業応用に向けた多重モード作動型ナノメカニカルセンサの研究開発

农业应用多模式纳米机械传感器的研发

基本信息

批准号：
20F40073
负责人：
吉川元起
金额：
$ 1.47万
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 JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-11-13 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、独自に開発した膜型表面応力センサ（Membrane-type Surface stress Sensor, MSS）を用いた嗅覚センサの研究開発を行う。特に、農産物や食品の品質など、農業分野において現場で利用可能な嗅覚センサの実現に向けて、必要となる性能を満たすセンサシステムの研究開発を進める。従来のMSSの研究開発では、MSS素子表面に塗布された感応膜に、ニオイ成分が吸着した際に生じる表面応力を検出する「静的モード」と呼ばれる方式で測定を行っていたが、本研究では、MSS素子を共振させることで、ニオイ成分が吸着した際の重量の変化による共振周波数の変化を読み取る「動的モード」と呼ばれる方式での測定を併用することによって、独立に変化するパラメータからより多次元の情報を抽出し、従来の方式を大幅に超える感度や選択性を実現することを目的とする。2022年度は、これまでに構築した測定システムを用いて、MSSと他の共振系センサとの比較検討も行った。また、センサ素子だけでなく、ガスサンプルそのものを振動させることによって、さらに多くの情報を抽出することを試みた。ここでは検知部へのガスの導入時における時系列変化にも着目することで、各ガスサンプルの物理化学的特性に基づく動的挙動をモニタリングした。ガスサンプルとしては、各種農産物から生じるニオイを集中的に測定し、成分毎の配管への吸着挙動なども考慮した上で、測定システム全体の最適化を行った。その結果、農産物サンプルの状態に応じて、僅かに異なるニオイについても、高い精度で識別可能であることが明らかになった。

在这项研究中，我们将使用独特开发的膜型表面应力传感器（MSS）进行嗅觉传感器的研究和开发。特别是，我们将对符合所需性能的传感器系统进行研究和开发，以实现可以在农业领域（例如农产品和食品的质量）在现场使用的嗅觉传感器。在MSS的常规研究和开发中，使用一种称为“静态模式”的方法进行测量，其中当气味成分吸附到MSS元素表面上的敏感膜时，表面应力会发生。但是，在这项研究中，目的是通过使用一种称为“动态模式”的方法从独立更改参数中提取更多的多维信息，在该方法中，MSS元素得到共鸣，并读取由于气味成分adsorb的重量变化而导致的溶解度的变化，而当MSS元素之间的更大程度地提取了更大的信息，而不是独立的信息，以更大程度地依赖于独立的信息，以更大程度地变化。常规方法。在2022财年，我们还使用迄今为止已经构建的测量系统将MSS与其他共振传感器进行了比较。此外，我们试图通过不仅振动传感器元件，而且还振动气体样本本身来提取更多信息。在这里，当将气体引入检测部分时，我们还专注于时间序列的变化，并根据物理化学特性监测每个气体样品的动态行为。作为气体样品，对从各种农产品产生的气味进行了深入测量，并且在考虑到每个组件在管道上的吸附行为后，对整个测量系统进行了优化。结果，据透露，即使是略有不同的气味，也可以根据农产品样品的状况而以很高的精度来区分。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

Olfactory Sensors Group

嗅觉传感器组