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研究人员嗅出了“电子鼻子”的普通陷阱

2021年2月2日经过艾德里安·吉本斯

传感器研发已经瞄准了所有五种人类感官 - 包括气味。以下是最近几个月的“电子鼻子”进一步推进的几种方式。

从20世纪初开始,金丝雀是一个重要的哨兵检测矿山中的一氧化碳和其他有害气体。这个传统强调了在工作环境中检测有害烟雾的必要性。

近35年后,嗅觉技术不仅揭示了有毒气味的存在,还揭示了类似气体化合物的浓度和区别。例如,去年,英特尔在增强的机器智能芯片中提供了一个学习闻起来的

英特尔的Loihi神经形态芯片

英特尔的Loihi神经形态芯片含有人工神经网络,模仿人脑对嗅觉的影响。图片使用了Walden Kirsch的礼貌和英特尔

其他研究人员和工程师最近继续这一追求,开发“电子鼻”,以在食品生产中创造更安全的工作环境和更好的质量保证。

电子鼻子如何“闻到?”

在参加这些新的研究之前,它可能有助于第一次审查电子鼻的基础技术。用于鉴定和检测食用气体,化学特异性分析和嗅觉测量的传统方法通常是昂贵的,并且不实时运行。这限制了大规模物联网采用的机会。

根据Odotech的说法,电子鼻由三部分组成:

  1. 气体传感器阵列
  2. 预处理程序数据
  3. 数据插值引擎

这些元素在许多情况下基于电子产品,并模yabosports官网仿人类嗅觉的作品。芯片上的传感器将改变特定的电气特性,在选择气体的情况下改变。

人类嗅觉系统与电子鼻子

该技术与人脑类似地建模。使用奥多特科和ResearchGate

1953年,人们观察到一种金属氧化物半导体在氧气存在的情况下会改变其电阻轮廓,从而开启了早期传感器研究。现在,电子鼻中负责检测的子系统是由各种传感器组成的,包括金属氧化物半导体(MOS)和mosfet。

启动提供多通道检测在1毫米2芯片

SmartNanotubes Technologies是一家致力于革新电子鼻物联网适用性的初创公司。探测器芯片,那个“Smell iX16”是一个16通道的阵列,采样速率为1.8秒据该公司称。

原型PCB,“嗅觉板IX”,运行四个这些检测装置,允许最多64个通道的气味检测。检测过程通过表征与不同气味相关的“模式”来操作。

通过气味观察橘子是否存在的装置

SmartNanotubes公司在2021年全虚拟消费电子展(CES 2021)上的演示显示,该设备通过气味来观察橙子的存在。图片由SmartNanotubes科技公司提供数码记录

SmartNanotubes Technologies公司表示,许多气体可以用他们的64通道系统检测和表征。目前,他们声称已经成功检测出几种化合物,包括氨、二氧化碳、异丙醇和香蕉。

SKOLTECH使用添加剂制造开发电子鼻子

使用添加剂制造技术,Skoltech同样开发了一种PCB电子鼻子目的是降低传感器技术的成本并将其推向商业化。

根据高级研究人员联邦Fedorov的说法,添加剂制造的精度制造已经达到了“芯片的分辨率接近电极之间的电极之间的距离,这是更方便的测量”。

他继续阐明印刷过程的好处:“我们设法使用了几种不同的氧化物,这使得能够从芯片中实现更多正交信号,从而提高了选择性。”

该电子鼻矩阵板包含八个传感器

Skoltech的概念PCB证明,具有八个传感器。使用的图像礼貌SkolTech

SkolTech指出,该传感器能够区分化学性质相似的化合物,包括低浓度的甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇——这可能是在食物环境中检测有毒酒精混合物的一个关键安全特性。

多个传感器阵列

多传感器阵列是通过3d打印各种金属氧化物的纳米晶薄膜并将其粘在芯片上而开发出来的。使用的图像礼貌ACSPublications

SKOLTECH研究人员提到了一个缺点装置:目前它只在200-400°C之间的温度下运行。研究人员希望随后的材料研究 -可能是一种叫做MXenes的准2d材料-Might提供在室温下运行的制造材料。

生物技术杂交可以检测VOCs

来自东京生物淹没系统实验室大学的Shoji Takeuchi领导的研究人员开发了一种无细胞(相对于基于细胞)混合挥发性有机化合物(VOC)传感器

研究人员试图通过将受体蛋白组合来自蚊子的受体蛋白来测量八十甲(一种存在于人类汗液中存在的挥发性有机化合物)。为此,它们加工16通道微管,用于通过系统移动气体。

液滴加入到两个孔中形成脂质双层的系统的一个通道的详细视图

具有液滴的系统的一个通道的详细视图,添加到两个孔中以形成脂质双层。使用的图像礼貌utokyo.

通过电压基准为+60 mV的1 kHz贝塞尔低通滤波器,以5 kHz的频率采样电流来测量辛烯醇的存在。该项目的总体目标是利用生物嗅觉技术检测VOC,其精度和选择性远远超过当前的VOC传感器。

教芯片有气味

虽然芯片并不像人类那样“闻气味”,但这些前景看好的技术确实改善了常见的机器学习、制造以及与电子鼻相关的设计水平挑战。实际上,电子鼻传感器可能有一天会成为物联网设备的一个常见功能,以保证家庭和工作场所的安全。


你是否在一个嗅觉可以自动化的领域工作,从而提高安全性或质量?请在下面的评论中告诉我们。