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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F40073/
• 关键词: 嗅覚センサ; ナノメカニカルセンサ; 動的モード; 共振; 周波数; 有限要素解析; 応力

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。

This study is aimed at developing the research on the application of Membrane-type Surface stress Sensor (MSS). Special, agricultural products and food quality improvement, agricultural division in the field, the use of possible odor control system implementation direction, necessary performance control system research and development The research of MSS in the past has been carried out by coating the surface of MSS element with sensitive film and determining the surface force of MSS element in the form of static film and static film. In this study, the resonance of MSS element was determined. The change of resonance frequency of the component during adsorption is determined by the combination of dynamic mode and call mode. The information of the multiple components is extracted by the method of independent mode. The sensitivity and selectivity are greatly increased. In 2022, the construction of the system was carried out in the middle of the year, and the resonance system of the MSS was carried out in the comparison. For example, if you want to extract more information from a computer, you can use the following method: The physical and chemical properties of each component are determined by the time series. For the purpose of optimizing the overall quality of the products, the determination of the concentration of the components and the absorption of the components in the piping shall be considered. The results, the state of the product, the difference, the high accuracy, the possibility of identification

项目成果

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
• 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