本发明专利技术提供一种使用了化学传感器的新型的材料解析方法。与以往相反，作为化学传感器的受体提供测定对象的材料，通过对测定对象的材料提供已知的气体等，由此获得所得到的化学传感器的响应信号。根据该响应信号能够求出受体材料的鉴定/辨别/组成等。通过对响应信号以主成分分析、线性辨别分析、支持向量机等统计性的机器学习的方法进行解析，从而能够高精度地执行上述鉴定等。地执行上述鉴定等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】材料解析方法以及材料解析装置
[0001]本专利技术涉及使用了化学传感器的材料的解析。
技术介绍
[0002]化学传感器作为用于对象检体尤其是由气体状分子的复杂的混合物构成的多样的气味的检测、辨别及鉴定的强力的工具，而集中了较多的关注。这种传感器通常检测伴随检测对象的分子(检体分子)的吸附而产生的物理参数的变化。为了容易地检测物理参数的变化，通常，传感器被称为“受体层”的层覆盖后，用于测定。此外，在本申请中有时将覆盖受体之前的传感器称为传感器主体。这种传感器所检测到的物理参数是多种多样的，但若非限定性地举例，则可使用表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏弹性模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能(Electrostatic energy)、电容(Capacitance)、电感(Inductance)、电抗(reactance)、电纳(Susceptance)、导纳(Admittance)、阻抗(Impedance)、电导(Conductance)、等离激元(Plasmon)、折射率、光强度、以及温度、或者它们的组合等。作为具体的化学传感器，例如，有石英晶体微天平(QCM)、导电性聚合物(CP)、场效应晶体管(FET)等各种传感器。另外，这样的化学传感器有时作为单一的传感器来使用，但在多数情况下，将复数个传感器元件(以下也称为通道)以某种方式汇总而作为构成为阵列状的化学传感器阵列而被利用。
[0003]在化学传感器阵列中，检测信号通过测定以响应宽范围的化学物质类的方式设计的检测材料中作为对象的检体吸附脱离(sorption)而引起的物理化学相互作用而得到。由于由化学传感器阵列得到的这样的多维的数据集包括大量的信息，因此能够有效地应用各自的试样的辨别、鉴定中使用了机器学习的多变量的解析。关于这样的材料解析方法，在食品、农业、医药、以及环境科学这样的多种领域中表现出广泛的应用，但基于这些模式识别的解析基本上被限定为气体状的检体。
技术实现思路
[0004]专利技术所要解决的课题
[0005]即，利用了以往的化学传感器的各种测定的基本原理是指，对表面具有受体的化学传感器提供流体状(主要是气体状，但也有液体的情况)的检体，由此，通过化学传感器主体将由受体引起的各种物理量的变化转换为检测信号，从而进行如上所述的检体的测定。本专利技术的课题在于，应用上述的动作原理，通过化学传感器进行能够作为受体使用的检体的辨别、鉴定、组成等的测定。
[0006]用于解决课题的手段
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供一种材料解析方法，其中，通过对负载有测定对象的材料的化学传感器提供一种或复数种流体，从而基于由所述测定对象的材料引起的物理参数的变化，基于从所述化学传感器输出的信号，对所述测定对象的材料进行解析即对负载
于化学传感器的材料进行解析。
[0008]在此，所述物理参数可以是表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏弹性模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离激元、折射率、光强度、以及温度中的一种或两种以上。
[0009]另外，也可以根据对来自从所述化学传感器输出的信号的特征量进行了提取的结果进行所述解析。
[0010]另外，也可以对所述化学传感器交替地切换提供所述流体和吹扫用流体。
[0011]另外，被提供的所述一种或复数种流体中的至少一种可以为气体。
[0012]另外，被提供的所述一种或复数种流体中的至少一种可以为液体。
[0013]另外，所述气体中的至少一种可以是由挥发性的物质产生的蒸汽。
[0014]另外，所述解析可以是识别所述测定对象的材料是否与其他材料相同。
[0015]另外，所述解析可以是鉴定所述测定对象的材料。
[0016]另外，所述解析可以是求出所述测定对象的材料中的期望成分的量。
[0017]另外，可以通过对从所述化学传感器输出的信号进行机器学习，从而对所述测定对象的材料进行解析。
[0018]另外，可以通过对从所述化学传感器输出的信号进行多变量解析处理，从而对所述测定对象的材料进行解析。
[0019]另外，可以通过对从所述化学传感器输出的信号应用主成分分析或者线性辨别分析，从而对所述测定对象的材料进行解析。
[0020]另外，可以通过对从所述化学传感器输出的信号应用模式识别，从而对所述测定对象的材料进行解析。
[0021]另外，所述模式识别可以是支持向量机。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提供一种材料解析装置，其中，其具有化学传感器以及对从所述化学传感器输出的检测信号进行解析的解析单元，并进行上述任一项所述的材料解析方法。
[0023]专利技术的效果
[0024]如以下详细说明的那样，根据本专利技术，提供了一种在使用了化学传感器的各种测定时与以往相反以受体为测定对象的新型的材料解析的方法。由此，能够得到例如能够进行以往难以作为化学传感器的测定对象的材料的解析等的效果。另外，通过将其与机器学习等各种数据科学的处理组合，能够以更高的精度进行测定对象的解析。
附图说明
[0025]图1A是表示四种聚合物(PS、P4MS、PVF、以及PCL)相对于十二种不同的蒸汽(探针气体)中的六种的响应信号的图。所使用的探针气体从上依次为水、乙醇、1-己醇、己醛、正庚烷、甲基环己烷。
[0026]图1B是表示四种聚合物(PS、P4MS、PVF、以及PCL)相对于其余六种不同的蒸汽(探针气体)的响应信号的图。所使用的探针气体从上依次为甲苯、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、苯胺、丙酸。
[0027]图2是表示根据标准化后的各个响应信号进行特征量的提取的方法的图。
[0028]图3是表示四种聚合物的鉴定的图。左上、右上、以及左下是将四种聚合物覆盖在MSS上，用PCA解析相对于十二种不同的蒸汽(探针气体)的响应信号而得到的PCA得分图。右下是用LDA解析相同的响应信号而得到的LDA得分图。所使用的聚合物为PS(350k)、P4MS、PVF、以及PCL，将覆盖有各聚合物的MSS通道个数设为N＝11。
[0029]图4是用于识别四种不同的聚合物材料(PS(350k)、P4MS、PVF以及PCL)的、根据来自各一种溶剂的响应信号得到的特征量的PCA得分图。设为N＝11。在PCA得分图中，有围的灰色圆表示PS，黑圆表示P4MS，略深色的灰色圆表示PVF，略浅色的灰色圆表示PCL。
[0030]图5(a)是通过支持向量机(SVM)计算出的分类精度的点绘图，表示为计算中使用的组合后的探针气体的种类数(n)的函数。在此，进行5
×
2交叉验证。位于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种材料解析方法，其中，通过对负载有测定对象的材料的化学传感器提供一种或复数种流体，从而基于由所述测定对象的材料引起的物理参数的变化，基于从所述化学传感器输出的信号，对所述测定对象的材料进行解析即对负载于化学传感器的材料进行解析。2.如权利要求1所述的材料解析方法，其中，所述物理参数是表面应力、应力、力、表面张力、压力、质量、弹性、杨氏弹性模量、泊松比、共振频率、频率、体积、厚度、粘度、密度、磁力、磁荷、磁场、磁通、磁通密度、电阻、电量、介电常数、电力、电场、电荷、电流、电压、电位、迁移率、静电能、电容、电感、电抗、电纳、导纳、阻抗、电导、等离激元、折射率、光强度、以及温度中的一种或两种以上。3.如权利要求1或2所述的材料解析方法，其中，根据对来自从所述化学传感器输出的信号的特征量进行了提取的结果进行所述解析。4.如权利要求1至3中任一项所述的材料解析方法，其中，对所述化学传感器交替地切换提供所述流体和吹扫用流体。5.如权利要求1至4中任一项所述的材料解析方法，其中，被提供的所述一种或复数种流体中的至少一种为气体。6.如权利要求1至4中任一项所述的材料解析方法，其中，被提供的所述一种或复数种流体中的至少一种为液体。7.如权利要求5所述的材料解析方法，其中，所述气体中的至少一种是由挥发性的物质产...
【专利技术属性】
技术研发人员：南皓辅，吉川元起，今村岳，柴弘太，
申请(专利权)人：国立研究开发法人物质材料研究机构，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。