SBIR Phase I: Multi-Step Sequential Processing of Gas Ions for Identifying Volatile Organic Compounds in Recirculated Air of Energy Efficient Buildings

SBIR 第一阶段:气体离子的多步骤顺序处理,用于识别节能建筑循环空气中的挥发性有机化合物

基本信息

  • 批准号:
    2035894
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-03-15 至 2023-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Innovation Research (SBIR) Phase I project is to improve human health, energy savings, and improved environment. Increased urbanization worldwide and demand for high quality, comfortable ambient air environments is expected to drive an existing market for improved heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems estimated at $12 billion nationally and $190 billion worldwide by 2026. Respiratory disease and human illness are attributed to unregulated amounts of these constituents in indoor air. This project will inform users about the concentrations and identities of volatile organic compounds (VOCs) in recirculated indoor air from energy-efficient HVAC systems. This will inform clinical analyses of disease, industrial process monitoring, screening of food purity and authenticity, and commercial aviation security. This SBIR Phase I project will leverage discoveries in the chemistry of ion fragmentation in strong electric fields in air at ambient pressure and the association of these fragments with molecular identity. Additional merit is derived from algorithms for identification of ion spectra, dependences of fragmentation on electric field strength, and processes to handle ions both in the initial step of ion selection and the final stage of fragment ion analysis. This will be a novel exploration of strong electric field fragmentation of gas ions at ambient pressure. Research objectives include tasks to establish broad understanding of mechanisms of ion fragmentation of volatile organic compounds as gas ions at ambient pressure and establishing autonomous molecular identification using spectral profiles from mobility analysis. The research is organized into three phases including the development of efficient, advanced control of ion fragmentation, the discovery of chemical rules governing ion fragmentation, and the integration of artificial intelligence with chemical instrumentation developed in this project. The key technical result anticipated in this project is a chemical analyzer for autonomous monitoring of the quality of recirculated indoor air in green heating, ventilation, and air conditioning systems in green buildings.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个小企业创新研究(SBIR)第一阶段项目的更广泛的影响/商业潜力是改善人类健康,节能和改善环境。 全球城市化的发展以及对高质量、舒适的环境空气环境的需求预计将推动现有的供暖、通风和空调(HVAC)系统市场,到2026年,全国市场估计为120亿美元,全球市场估计为1900亿美元。呼吸道疾病和人类疾病归因于室内空气中这些成分的不受管制的数量。该项目将告知用户来自节能HVAC系统的再循环室内空气中挥发性有机化合物(VOC)的浓度和特性。这将为疾病的临床分析、工业过程监测、食品纯度和真实性的筛查以及商业航空安全提供信息。 该SBIR第一阶段项目将利用环境压力下空气中强电场中离子碎裂化学的发现以及这些碎片与分子身份的关联。 额外的优点是来自算法识别的离子光谱,依赖于电场强度的碎片,和过程中处理离子的初始步骤的离子选择和碎片离子分析的最后阶段。 这将是常压下强电场裂解气体离子的一个新的探索。 研究目标包括建立对挥发性有机化合物在环境压力下作为气体离子的离子碎裂机制的广泛理解,以及利用迁移率分析的光谱图建立自主分子鉴定。 该研究分为三个阶段,包括开发有效的,先进的离子碎裂控制,发现控制离子碎裂的化学规则,以及人工智能与本项目开发的化学仪器的集成。 该项目预期的关键技术成果是一种化学分析仪,用于自动监测绿色建筑中绿色供暖、通风和空调系统中的室内再循环空气质量。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neural network classification of mobility spectra for volatile organic compounds using tandem differential mobility spectrometry with field induced fragmentation
使用串联微分迁移谱法和场诱导碎裂对挥发性有机化合物的迁移谱进行神经网络分类
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Fowler, P.E.;Bernat, T.;Pilgrim, J.Z.;Eiceman, G.A.
  • 通讯作者:
    Eiceman, G.A.
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  • 通讯作者:
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