29년 2024월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) 홍콩과기대 공과대학(HKUST)이 이끄는 연구팀은 다양한 고성능 가스 센서 배열로 인공 후각 센서를 만드는 오랜 과제를 해결했습니다. 새로 개발된 생체모방 후각 칩(BOC)은 나노다공성 기판에 나노튜브 센서 어레이를 칩당 최대 10,000개의 개별적으로 처리할 수 있는 가스 센서와 통합할 수 있습니다. 이는 인간과 다른 동물의 후각이 작동하는 방식과 유사한 구성입니다. 이 연구는 다음에서 출판되었습니다. 자연 전자 (“대규모 단일체로 통합된 나노튜브 센서 어레이를 기반으로 한 생체모방 후각 칩”).
(a) 교수의 구성 블라인드 박스 차별화를 위해 로봇견에 설치된 팬의 생체 모방 후각 칩(BOC) 시스템. (b) 컴퓨터 비전, 즉 카메라에 의한 상자 인식. (c) BOC 시스템의 인식 결과. (d) 센서의 실시간 기록 저항 신호. (이미지: HKUST) 전 세계 연구자들은 복잡한 냄새 혼합물을 효과적으로 식별하기 위해 생물학적 후각 시스템의 복잡한 메커니즘을 모방할 목적으로 인공 후각 및 전자 코(e-nose)를 개발해 왔습니다. 그러나 개발의 주요 과제는 시스템을 소형화하고 정확한 가스 종과 복잡한 취기제 혼합물 내 농도를 결정하는 인식 능력을 높이는 것이 어렵다는 점입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 교수가 이끄는 연구팀은 HKUST 전자 및 컴퓨터공학과와 화학 및 생물공학과 석좌교수인 FAN Zhiyong은 하나의 작은 나노 구조 칩에 다양한 센서를 광범위하게 배열할 수 있는 공학적 재료 구성 구배를 사용했습니다. 인공지능의 힘을 활용한 생체 모방 후각 칩은 혼합 가스와 24가지 냄새에 대한 탁월한 식별력으로 다양한 가스에 대한 탁월한 감도를 나타냅니다. 후각 칩의 응용 분야를 확장하려는 비전으로 팀은 칩을 로봇 개에 있는 비전 센서와 통합하여 블라인드 박스에 있는 물체를 정확하게 식별할 수 있는 후각 및 시각 결합 시스템을 만들었습니다.
생체모방 후각 칩의 개발은 식품, 환경, 의료 및 산업 공정 제어 등에서 인공 후각 및 e-코 시스템의 기존 광범위한 응용을 향상시킬 뿐만 아니라 고급 로봇과 같은 지능형 시스템에서 새로운 가능성을 열어줄 것입니다. 보안 순찰 및 구조 작업에 사용되는 휴대용 스마트 장치입니다.
예를 들어, 실시간 모니터링 및 품질 관리 응용 분야에서 생체 모방 후각 칩은 안전을 보장하기 위해 산업 공정의 여러 단계와 관련된 특정 냄새 또는 휘발성 화합물을 감지하고 분석하는 데 사용될 수 있습니다. 환경 모니터링에서 비정상적이거나 위험한 가스를 감지합니다. 적시에 수리를 용이하게 하기 위해 파이프의 누출을 식별합니다.
본 연구에서 제시된 획기적인 기술은 냄새 디지털화 영역에서 중추적인 돌파구 역할을 합니다. 과학계에서는 현대적이고 성숙한 영상 감지 기술에 힘입어 시각 정보 디지털화가 성공적으로 확산되고 있음을 목격하고 있지만, 냄새 기반 정보 영역은 고급 냄새 센서의 부재로 인해 아직 개발되지 않은 상태로 남아 있습니다. 교수가 수행한 환상적인 작업. 팬 팀은 엄청난 잠재력을 지닌 생체 모방 냄새 센서 개발의 길을 열었습니다. 더욱 발전하면 이러한 센서는 휴대전화와 휴대용 전자기기의 소형 카메라가 어디에나 존재하는 것처럼 널리 활용될 수 있으며, 이를 통해 사람들의 삶의 질을 풍요롭게 하고 향상시킬 수 있습니다.
재료과학 및 공학 분야의 국제적으로 유명한 학자인 Prof. Fan은 사회적 영향력을 창출하는 최고 수준의 연구를 추진하기 위해 실용적인 접근 방식과 대담한 상상력을 결합하는 데 열중하고 있습니다. 3년 넘게 생체모방 감각 시스템 분야에 종사해온 그는 처음에는 시각 시스템부터 시작하여 2020년 XNUMXD 망막을 갖춘 세계 최초의 구형 인공 눈을 개발하는 데 성공했습니다. 이러한 성공에 힘입어 그는 후각 시스템에 진출하여 두 시스템을 통합하여 응용 분야가 확장된 보다 지능적인 로봇을 구현함으로써 작업 수준을 높였습니다.
“향후 적합한 생체 적합 소재가 개발되면 생체 모방 후각 칩을 인체에 부착해 평소에는 맡을 수 없는 냄새를 맡을 수 있게 되기를 바랍니다. 또한 호흡 속의 휘발성 유기 분자와 피부에서 방출되는 휘발성 유기 분자의 이상을 모니터링하여 잠재적인 질병에 대해 경고하고 생체 모방 공학의 잠재력을 더욱 높일 수 있습니다.”라고 말했습니다.
(a) 교수의 구성 블라인드 박스 차별화를 위해 로봇견에 설치된 팬의 생체 모방 후각 칩(BOC) 시스템. (b) 컴퓨터 비전, 즉 카메라에 의한 상자 인식. (c) BOC 시스템의 인식 결과. (d) 센서의 실시간 기록 저항 신호. (이미지: HKUST) 전 세계 연구자들은 복잡한 냄새 혼합물을 효과적으로 식별하기 위해 생물학적 후각 시스템의 복잡한 메커니즘을 모방할 목적으로 인공 후각 및 전자 코(e-nose)를 개발해 왔습니다. 그러나 개발의 주요 과제는 시스템을 소형화하고 정확한 가스 종과 복잡한 취기제 혼합물 내 농도를 결정하는 인식 능력을 높이는 것이 어렵다는 점입니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 교수가 이끄는 연구팀은 HKUST 전자 및 컴퓨터공학과와 화학 및 생물공학과 석좌교수인 FAN Zhiyong은 하나의 작은 나노 구조 칩에 다양한 센서를 광범위하게 배열할 수 있는 공학적 재료 구성 구배를 사용했습니다. 인공지능의 힘을 활용한 생체 모방 후각 칩은 혼합 가스와 24가지 냄새에 대한 탁월한 식별력으로 다양한 가스에 대한 탁월한 감도를 나타냅니다. 후각 칩의 응용 분야를 확장하려는 비전으로 팀은 칩을 로봇 개에 있는 비전 센서와 통합하여 블라인드 박스에 있는 물체를 정확하게 식별할 수 있는 후각 및 시각 결합 시스템을 만들었습니다.
생체모방 후각 칩의 개발은 식품, 환경, 의료 및 산업 공정 제어 등에서 인공 후각 및 e-코 시스템의 기존 광범위한 응용을 향상시킬 뿐만 아니라 고급 로봇과 같은 지능형 시스템에서 새로운 가능성을 열어줄 것입니다. 보안 순찰 및 구조 작업에 사용되는 휴대용 스마트 장치입니다.
예를 들어, 실시간 모니터링 및 품질 관리 응용 분야에서 생체 모방 후각 칩은 안전을 보장하기 위해 산업 공정의 여러 단계와 관련된 특정 냄새 또는 휘발성 화합물을 감지하고 분석하는 데 사용될 수 있습니다. 환경 모니터링에서 비정상적이거나 위험한 가스를 감지합니다. 적시에 수리를 용이하게 하기 위해 파이프의 누출을 식별합니다.
본 연구에서 제시된 획기적인 기술은 냄새 디지털화 영역에서 중추적인 돌파구 역할을 합니다. 과학계에서는 현대적이고 성숙한 영상 감지 기술에 힘입어 시각 정보 디지털화가 성공적으로 확산되고 있음을 목격하고 있지만, 냄새 기반 정보 영역은 고급 냄새 센서의 부재로 인해 아직 개발되지 않은 상태로 남아 있습니다. 교수가 수행한 환상적인 작업. 팬 팀은 엄청난 잠재력을 지닌 생체 모방 냄새 센서 개발의 길을 열었습니다. 더욱 발전하면 이러한 센서는 휴대전화와 휴대용 전자기기의 소형 카메라가 어디에나 존재하는 것처럼 널리 활용될 수 있으며, 이를 통해 사람들의 삶의 질을 풍요롭게 하고 향상시킬 수 있습니다.
재료과학 및 공학 분야의 국제적으로 유명한 학자인 Prof. Fan은 사회적 영향력을 창출하는 최고 수준의 연구를 추진하기 위해 실용적인 접근 방식과 대담한 상상력을 결합하는 데 열중하고 있습니다. 3년 넘게 생체모방 감각 시스템 분야에 종사해온 그는 처음에는 시각 시스템부터 시작하여 2020년 XNUMXD 망막을 갖춘 세계 최초의 구형 인공 눈을 개발하는 데 성공했습니다. 이러한 성공에 힘입어 그는 후각 시스템에 진출하여 두 시스템을 통합하여 응용 분야가 확장된 보다 지능적인 로봇을 구현함으로써 작업 수준을 높였습니다.
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- 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64946.php
