机器嗅觉系统和方法技术方案

一种用于配置具有多个气体传感器的多模态气体传感器阵列的方法、系统和装置。多个气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同类型的第二气体传感器。将测试气体提供给气体传感器，其中，测试气体包括已知分析物。收集由每个气体传感器响应于测试气体中的已知分析物而生成的数据。基于气体传感器对测试气体中的已知分析物的响应满足阈值响应并满足阈值时间响应，选择气体传感器的适当子集，以包括在优化的气体传感器阵列中。使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列。当子集配置多模态气体传感器阵列。当子集配置多模态气体传感器阵列。

Machine olfactory system and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器嗅觉系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求获得于2019年10月2日提交的题为机器嗅觉系统和方法的序列号为16/591,298的美国申请的优先权，该申请的公开内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]气体传感器阵列可以用来检测围绕气体传感器的周围环境中的分析物的存在。检测周围环境中的特定分析物(例如，挥发性有机化合物)可能对安全、制造和/或环境监测应用有用。单独的气体传感器可以对分析物的特定子集有不同的敏感度，并且对其他分析物无反应。

技术实现思路

[0004]本说明书描述与多模态气体感应阵列相关的系统、方法、设备和其他技术。不同敏感度的气体传感器的阵列可以用来生成可识别的输出信号模式，该模式对于多模态气体传感器阵列所接触的各种分析物成分是唯一的。
[0005]一般来说，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以被体现在用于配置多模态气体传感器阵列的方法中，该方法包括：提供多个气体传感器，其中，多个气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器。将测试气体提供给多个气体传感器，其中，测试气体包括多个已知分析物，并且由数据处理装置收集由多个气体传感器中的每个气体传感器响应于测试气体而生成的数据，其中，从多个传感器中的每个气体传感器生成的数据包括气体传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应。由数据处理装置从多个气体传感器中选择气体传感器的适当子集，以包括在优化的气体传感器阵列中，其中，选择包括：基于特定传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应满足阈值响应，从多个气体传感器中选择特定气体传感器；以及，基于所选择的气体传感器满足阈值时间响应，确定将所选择的气体传感器包括在气体传感器的适当子集中；以及，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列。
[0006]这些实施例和其他实施例可以分别选择性地包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器可以是有机型气体传感器和无机型气体传感器之一。第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器对于测试气体的多个已知分析物可以分别有不同的响应。
[0007]在一些实施方式中，提供测试气体可以包括：提供第一已知浓度的关注分析物；提供第二已知浓度的非关注分析物；以及，混合第一已知浓度的关注分析物和第二已知浓度的非关注分析物来配制测试气体。将测试气体提供给气体传感器可以包括在具有特定温度和特定相对湿度的受控制的环境中提供测试气体。将测试气体提供给气体传感器可以包括在已知时段内以小于每小时5立方英尺的流率提供测试气体。
[0008]在一些实施方式中，气体传感器的响应可以是对气体传感器的电阻率的变化的测
量，其中，气体传感器的电阻率的变化可以在接触测试气体之前、在接触测试气体期间、以及在终止接触测试气体之后进行测量。
[0009]在一些实施方式中，每个气体传感器满足阈值响应的气体传感器子集包括满足对测试气体中的多个分析物中的一个或多个分析物的阈值反应性(threshold reactivity)。
[0010]在一些实施方式中，阈值时间响应包括特定气体传感器接触测试气体和达到阈值响应之间的时间量。阈值时间响应还可以包括特定气体传感器在终止接触测试气体之后达到基线读数的恢复时间。
[0011]在一些实施方式中，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列包括：仅选择多个气体传感器中的气体传感器的适当子集，以包括在气体感应装置的多模态气体传感器阵列中。使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列可以包括：仅从多个气体传感器中的气体传感器的适当子集收集由气体传感器的适当子集中的每个气体传感器响应于接触第二测试气体而生成的数据。
[0012]在一些实施方式中，这些方法还包括：确定基于相应气体传感器的响应选择的第一气体传感器和第二气体传感器；确定第一气体传感器和第二气体传感器对多个分析物中的相同分析物集合有类似响应；确定第一气体传感器的第一时间响应小于第二气体传感器的第二时间响应；以及，确定在子集中仅包括第一气体传感器。
[0013]一般来说，本说明书中描述的主题的另一创新方面可以被体现在用于训练多模态气体传感器阵列的方法中，该方法包括：生成用于多个测试气体的训练数据，其中，每个测试气体包括多个分析物，并且代表第一环境。对于每个测试气体，通过在第一操作条件集合下使包括多个气体传感器的多模态气体传感器阵列接触测试气体来生成训练数据，其中，气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器。由数据处理装置从每个气体传感器收集包括每个气体传感器在第一操作条件集合下响应于测试气体的响应数据的第一样本数据集合。根据第一样本数据集合，针对测试气体，从多个气体传感器中选择气体传感器子集，其中，对于气体传感器子集的每个气体传感器收集的响应数据满足阈值响应。使多模态气体感应阵列的多个气体传感器在第二操作条件集合下接触测试气体，并且由数据处理装置从气体传感器子集中的每一个收集包括气体传感器子集中的每一个在第二操作条件集合下响应于测试气体的响应数据的第二样本数据集合。从来自气体传感器子集中的每一个的第一样本数据集合和第二样本数据集合生成用于代表第一环境的测试气体的训练数据，并且将训练数据提供给机器学习模型。
[0014]这些实施例和其他实施例可以分别选择性地包括一个或多个以下特征。在一些实施方式中，响应数据包括在接触测试气体期间的时段内对气体传感器电阻率的测量。
[0015]在一些实施方式中，该方法还包括通过以下方式来使用训练数据训练机器学习模型：通过在第三操作条件集合下将多个测试气体中的特定测试气体提供给气体传感器子集，从气体传感器子集中的每一个收集第三样本数据集合，将第三样本数据集合提供给机器学习模型，以及通过机器学习模型来确定在第三操作条件集合下的特定测试气体的特征描述。确定在第三操作条件集合下的测试气体的特征描述可以包括通过机器学习模型来标识在第三操作条件集合下的测试气体中的第一分析物的第一浓度。
[0016]在一些实施方式中，该方法还包括：在使多个气体传感器在第二操作条件集合下接触测试气体之前，在一时段内使气体传感器接触惰性气体。该时段可以是多个传感器中
的每一个达到基线电阻率读数的时间量。
[0017]在一些实施方式中，第一操作条件集合包括多个分析物中的第一关注分析物的第一浓度和多个分析物中的第二非关注分析物的第二浓度。第二操作条件集合可以包括多个分析物中的关注分析物的第三浓度和多个分析物中的非关注分析物的第四浓度，其中，第三浓度不同于第一浓度。
[0018]在一些实施方式中，第一操作条件集合和第二操作条件集合还包括测试气体和传感器子集的相应温度以及测试气体和传感器子集的相应相对湿度。
[0019]在一些实施方式中，第二操作条件集合包括多个分析物中的第二关注分析物的第一浓度和多个分析物中的非关注分析物的第二浓度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于配置多模态气体传感器阵列的方法，包括：提供多个气体传感器，其中，多个气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器；将测试气体提供给多个气体传感器，其中，测试气体包括多个已知分析物；由数据处理装置收集由多个气体传感器中的每个气体传感器响应于测试气体而生成的数据，其中，从多个传感器中的每个气体传感器生成的数据包括气体传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应；由数据处理装置从多个气体传感器中选择气体传感器的适当子集，以包括在优化的气体传感器阵列中，其中，选择包括：基于特定传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应满足阈值响应，从多个气体传感器中选择特定气体传感器；以及基于所选择的气体传感器满足阈值时间响应，确定将所选择的气体传感器包括在气体传感器的适当子集中；以及使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列。2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器能够是有机型气体传感器和无机型气体传感器之一。3.根据权利要求1所述的方法，其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器中的每一个对于测试气体的多个已知分析物有不同的响应。4.根据权利要求1所述的方法，其中，提供测试气体包括：提供第一已知浓度的关注分析物；提供第二已知浓度的非关注分析物；以及混合第一已知浓度的关注分析物和第二已知浓度的非关注分析物来配制测试气体。5.根据权利要求1所述的方法，其中，将测试气体提供给多个气体传感器包括在具有特定温度和特定相对湿度的受控制的环境中提供测试气体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，将测试气体提供给多个气体传感器包括在已知时段内以小于每小时5立方英尺的流率提供测试气体。7.根据权利要求1所述的方法，其中，气体传感器的响应包括对气体传感器的电阻率的变化的测量。8.根据权利要求7所述的方法，其中，气体传感器的电阻率的变化在接触测试气体之前、在接触测试气体期间、以及在终止接触测试气体之后进行测量。9.根据权利要求1所述的方法，其中，每个气体传感器满足阈值响应的气体传感器子集包括满足对测试气体中的多个分析物中的一个或多个分析物的阈值反应性。10.根据权利要求1所述的方法，其中，阈值时间响应包括特定气体传感器接触测试气体和达到阈值响应之间的时间量。11.根据权利要求10所述的方法，其中，阈值时间响应还包括特定气体传感器在终止接触测试气体之后达到基线读数的恢复时间。12.根据权利要求1所述的方法，其中，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列包括：仅选择多个气体传感器中的气体传感器的适当子集，以包括在气体感应装置的多模态气体传感器阵列中。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器阵列包括：仅从多个气体传感器中的气体传感器的适当子集收集由气体传感器的适当子集中的每个气体传感器响应于接触第二测试气体而生成的数据。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定基于相应气体传感器的响应选择的第一气体传感器和第二气体传感器；确定第一气体传感器和第二气体传感器对多个分析物中的相同分析物集合有类似响应；确定第一气体传感器的第一时间响应小于第二气体传感器的第二时间响应；以及确定在子集中仅包括第一气体传感器。15.一种多模态气体感应装置，包括：多个气体传感器，其中，多个气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器，并且其中，多模态气体感应阵列被配置为利用多个气体传感器中的气体传感器的适当子集，所述配置包括：将测试气体提供给多个气体传感器，其中，测试气体包括多个已知分析物；由数据处理装置收集由多个气体传感器中的每个气体传感器响应于测试气体而生成的数据，其中，从多个传感器中的每个气体传感器生成的数据包括气体传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应；由数据处理装置从多个气体传感器中选择气体传感器的适当子集，以包括在优化的气体传感器阵列中，选择包括：基于特定传感器对测试气体中的多个已知分析物中的一个或多个分析物的响应满足阈值响应，从多个气体传感器中选择特定气体传感器；以及基于所选择的气体传感器满足阈值时间响应，确定将所选择的气体传感器包括在气体传感器的适当子集中；以及使用气体传感器的适当子集配置多模态气体传感器装置。16.根据权利要求15所述的装置，其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器能够是有机型气体传感器和无机型气体传感器之一。17.根据权利要求15所述的装置，其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器对于测试气体的多个已知分析物有不同的响应。18.根据权利要求15所述的装置，其中，气体传感器的响应包括对气体传感器的电阻率的变化的测量。19.根据权利要求15所述的装置，其中，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体感应装置包括：仅选择多个气体传感器中的气体传感器的适当子集，以包括在多模态气体感应装置中。20.根据权利要求15所述的装置，其中，使用气体传感器的适当子集配置多模态气体感应装置包括：仅从多个气体传感器中的气体传感器的适当子集收集由气体传感器的适当子集中的每个气体传感器响应于接触第二测试气体而生成的数据。21.一种多模态气体感应装置，包括：多个气体传感器，其具有第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器，其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器中的每一个
对相应分析物集合敏感；壳体，其被配置为容纳多个气体传感器；气体入口，其耦接到壳体，并且与多个气体传感器流体接触，其中，气体入口被配置为使多个气体传感器接触经由气体入口引入的气体；环境控制器，其耦接到壳体，并且被配置为将壳体、气体入口和多个气体传感器的温度调节到特定温度；和数据处理装置，其与多个气体传感器和环境控制器进行数据通信。22.根据权利要求21所述的装置，其中，第一类型的气体传感器对第一关注分析物集合敏感，并且第二类型的气体传感器对不同的第二关注分析物集合敏感。23.根据权利要求22所述的装置，其中，第一类型的气体传感器对有机型分析物敏感，并且第二类型的气体传感器对无机型分析物敏感。24.根据权利要求21所述的装置，其中，壳体包括对多个关注分析物无反应的材料。25.根据权利要求21所述的装置，其中，壳体还包括热交换组件，其被配置为与气体相互作用，并且在气体进入气体入口之前将气体的温度调节到特定温度。26.根据权利要求21所述的装置，其中，气体入口被配置为以小于每小时5立方英尺的流率调节气体的流动。27.根据权利要求21所述的装置，其中，数据处理装置被配置为收集多个传感器、气体入口和环境控制器的操作条件的基于时间的测量。28.根据权利要求27所述的装置，其中，操作条件包括多个传感器中的每个传感器在经由气体入口接触气体之前、在接触气体期间、以及在终止接触气体之后的响应。29.根据权利要求21所述的装置，其中，环境控制器还被配置为将壳体、气体入口和多个气体传感器的相对湿度调节到特定相对湿度。30.一种用于多模态气体感应装置的方法，包括：经由耦接到壳体并与在壳体内的多个气体传感器流体接触的气体入口接收测试气体，其中，多个气体传感器具有第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器，并且其中，第一类型的气体传感器和第二类型的气体传感器中的每一个对相应分析物集合敏感；由耦接到壳体并配置为调节壳体、气体入口和多个气体传感器的温度的环境控制器将测试气体调节到特定温度；由与多个气体传感器和环境控制器进行数据通信的数据处理装置从多个气体传感器记录响应数据；由数据处理装置从环境控制器记录特定温度；由数据处理装置使用响应数据和特定温度来确定测试气体的一个或多个特性。31.根据权利要求30所述的方法，其中，第一类型的气体传感器对第一关注分析物集合敏感，并且第二类型的气体传感器对不同的第二关注分析物集合敏感。32.根据权利要求31所述的方法，其中，第一类型的气体传感器对有机型分析物敏感，并且第二类型的气体传感器对无机型分析物敏感。33.根据权利要求30所述的方法，还包括由热交换组件调节测试气体的温度，所述热交换组件在壳体内并且被配置为与测试气体相互作用，并在测试气体进入气体入口之前将测
试气体的温度调节到特定温度。34.根据权利要求30所述的方法，其中，在气体入口处接收测试气体包括以小于每小时5立方英尺的流率调节测试气体的流动。35.根据权利要求30所述的方法，其中，响应数据包括多个传感器、气体入口和环境控制器的操作条件的基于时间的测量。36.根据权利要求35所述的方法，其中，响应数据包括多个传感器中的每个传感器在经由气体入口接触测试气体之前、在接触测试气体期间、以及在终止接触测试气体之后的响应。37.根据权利要求30所述的方法，还包括：由环境控制器将壳体、气体入口和多个气体传感器的相对湿度调节到特定相对湿度。38.根据权利要求30所述的方法，其中，测试气体的一个或多个特性包括测试气体中的关注分析物的浓度。39.一种用于训练多模态气体传感器阵列的方法，包括：生成用于多个测试气体的训练数据，每个测试气体包括多个分析物，并且代表第一环境，其中，对于每个测试气体，生成训练数据包括：使包括多个气体传感器的多模态气体传感器阵列在第一操作条件集合下接触测试气体，其中，多个气体传感器包括第一类型的气体传感器和不同于第一类型的气体传感器的第二类型的气体传感器；由数据处理装置从多个气体传感器中的每一个收集包括多个气体传感器中的每个气体传感器在第一操作条件集合下响应于测试气体的响应数据的第一样本数据集合；根据第一样本数据集合，对于测试气体，从多个气体传感器中选择气体传感器子集，其中，对于气体传感器子集的每个气体传感器收集的响应数据满足阈值响应；使多模态气体感应阵列的多个气体传感器在第二操作条件集合下接触测试气体；由数据处理装置从气体传感器子集中的每一个收集包括气体传...

【专利技术属性】
技术研发人员：R戈格纳，R梅塔，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：