DE202009011276U1

DE202009011276U1 - Odor recognition arrangement

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Publication number: DE202009011276U1
Application number: DE200920011276
Authority: DE
Original assignee: MULTISENSORIC GmbH
Current assignee: MULTISENSORIC GmbH
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2019-08-20

Abstract

Geruchsmessanordnung, bestehend aus Gassensor, Aktor, Computer und Probenvorbereitung, dadurch gekennzeichnet, dass diese so aufgebaut und verkoppelt sind, dass sie bei Beaufschlagung durch einen Geruch als steuerbares, regelbares, optimierbares und objekterkennendens Ganzes reagieren.Odor measurement arrangement consisting of gas sensor, actuator, computer and sample preparation, characterized in that they are constructed and coupled so that they react when acted upon by an odor as a controllable, controllable, optimizable and object-recognizing whole.

Description

Das Gebrauchsmuster wird in der Geruchsmesstechnik und Geruchsklassifizierung angewendet.The utility model is used in odor measurement and odor classification.

Bekannt sind Messanordnungen als so genannte elektronische Nasen, die Gerüche als komplexe Gasgemische detektieren. Die dazu verwendeten sensitiven gasempfindlichen Anordnungen verändern ihre Parameter. Das wird elektronisch, optisch oder anderswie geeignet festgestellt und als Information über den Geruch mitgeteilt. Beispiele sind in den Patentschriften DE 101 09 148 , DE 101 09 149 und DE 101 09 150 gegeben. Die oben genannten Anordnungen sind als passiv zu bezeichnen, da diese Messanordnungen starr und als Konstruktion unveränderlich sind.Measuring arrangements are known as so-called electronic noses that detect odors as complex gas mixtures. The sensitive gas-sensitive arrangements used for this change their parameters. This is determined electronically, visually or otherwise as appropriate and communicated as information about the smell. Examples are in the patents DE 101 09 148 . DE 101 09 149 and DE 101 09 150 given. The above arrangements are to be considered passive, since these measuring arrangements are rigid and invariable as a construction.

In der Praxis bei der Geruchsfeststellung von Krankheiten, Lebensmittelqualitäten, Umweltgiften usw. ist aber der tatsächliche Geruchszustand durchaus recht kompliziert und die starre Anordnung überfordert. So treten zu hohe Konzentrationen auf, aber auch zu niedrige, versteckte oder die Messanordnung zerstörende Gasanteile. Dann versagt die passive starre Messanordnung.In practice, in the odor detection of diseases, food qualities, environmental toxins, etc., but the actual smell is quite quite complicated and the rigid arrangement overwhelmed. Too high concentrations occur, but also too low, hidden or the measuring arrangement destructive gas components. Then the passive rigid measuring arrangement fails.

Aufgabe ist es deshalb, die Geruchsmesstechnik und Geruchsklassifizierung auf ein solches Niveau anzuheben, dass die genannten Schwierigkeiten egalisiert werden.The task is therefore to raise the odor measurement and odor classification to such a level that the stated difficulties are leveled out.

Die Grenze der bisherigen Technik wird nun dadurch durchbrochen, dass eine neue Detektionseinheit aus Probenbeeinflussung, steuerbarem Gassensor, elektronischer Steuer- und Regeleinheit und einem lernfähigen Computer gebildet wird. Damit wird die bisherige starre passive Anordnung in eine aktive überführt. Sie adaptiert an die vorliegende Gaszusammensetzung des Geruchs, passt sich an die Höhe der Konzentrationen an, macht Teile des Geruchs oder Empfindlichkeitsänderungen erstmalig über eine Probenbeeinflussung messbar und setzt neue Erkennungsalgorithmen im Rechnerprogramm ein.The limit of the prior art is now broken by the fact that a new detection unit of sample control, controllable gas sensor, electronic control and regulation unit and a learning computer is formed. This converts the previous rigid passive arrangement into an active one. It adapts to the existing gas composition of the odor, adapts to the level of the concentrations, makes parts of the odor or sensitivity changes measurable for the first time via a sample influence and uses new recognition algorithms in the computer program.

Die neue Lösung soll nachfolgend erläutert werden.The new solution will be explained below.

Unter Probenbeeinflussung wird die Temperaturänderung des Geruchs beispielsweise wie bei der fraktionierten Destillation, der Austreibung von einzelnen Gasen oder ihrer Immobilisierung sowie das Verbringen in eine gasförmige Phase bei Flüssigkeiten, Festkörpern oder biologischen Körpern oder auch nur das Verbringen in eine der Temperatur des Gassensors angepassten Größe verstanden. Neben der Temperatur sind zur Beeinflussung der Probe auch ein Versprayen, chemische Aufbereitungsreaktionen oder biologische Wachstums- und Sterbevorgänge wie auch optische und sonstige Energieeinträge einsetzbar.Under sample influence, the temperature change of the odor is understood as in the fractional distillation, the expulsion of individual gases or their immobilization as well as the introduction into a gaseous phase in liquids, solids or biological bodies, or even the introduction into a size adapted to the temperature of the gas sensor , In addition to the temperature, spraying, chemical treatment reactions or biological growth and dying processes as well as optical and other energy inputs can also be used to influence the sample.

Unter steuerbarem Gassensor wird verstanden, dass die gassensitive Anordnung durch einen Aktor in ihren Parametern steuerbar gemacht wird. Das sind die Steuerbarkeit der Empfindlichkeit, das Herausgreifen von Teilen, eine Zoom-Funktion durch Selektivitäts- und Wobbelverfahren, das Nutzen parametrischer Effekte oder Selbstheilung mittels Regenerierung aus Depots oder Messunterbrechungen.Under controllable gas sensor is understood that the gas-sensitive arrangement is made controllable by an actuator in their parameters. These include the controllability of sensitivity, the picking out of parts, a zoom function through selectivity and sweep methods, the use of parametric effects or self-healing by means of regeneration from depots or measurement interruptions.

Unter elektronischer Steuer- und Regelungseinheit wird die durch eine Schaltungstechnik oder Computersoftware einstellbare Steuerung oder Regelung der oben genannten Elemente der neuen Detektionseinheit Probenbeeinflussung und steuerbarer Gassensor verstanden.Electronic control and regulation unit is understood to mean the control or regulation of the above-mentioned elements of the new detection unit sample control and controllable gas sensor that can be set by circuit technology or computer software.

Unter lernfähigem Computer werden Computerprogramme verstanden, die die o. g. Adaption bewerkstelligen. Diese Software kommt aus der Theorie der Objekterkennung, Neuronalen Netzen, der Regelungstechnik Optimierungsrechnung usw.Under adaptive computer computer programs are understood, the o. G. Accomplish adaptation. This software comes from the theory of object recognition, neural networks, control engineering optimization calculation, etc.

Das Ausführungsbeispiel nach 1 zeigt das Prinzipbeispiel einer neuen Detektionseinheit 1 mit dem durch einen Aktor 2 gesteuerten Sensor 3, der Probenvorbereitung 4, der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 5 und dem Computer 6. In dieser Detektionseinheit verändert sich nicht nur der Gassensor bei Beaufschlagung durch einen Geruch sondern auch die ganze Anordnung.The embodiment according to 1 shows the basic example of a new detection unit 1 with that by an actor 2 controlled sensor 3 , the sample preparation 4 , the electronic control unit 5 and the computer 6 , In this detection unit, not only the gas sensor changes upon exposure to an odor, but also the whole arrangement.

2 zeigt eine Anordnung 7 mit dem gesteuerten Sensor 3 und dem Aktor 2. Der Sensor 3 besteht aus drei Zinndioxidschichten auf einem 2 mm × 2,1 mm großen Keramiksubstrat und einem Aktor 2 aus zwei Platinenbahnen, die je nach Beschaltung als Heizer und Temperatursensor arbeiten. Dabei kann der Heizer in seinen Platinenbahnen einzeln, gemeinsam oder nacheinander mit dem Heizstrom beaufschlagt werden, um beispielsweise Thermowellen über die Anordnung zu schicken. Auf den Heizer wird eine Zwischenplatine 8 gelegt und die Probenvorbereitung 4 dadurch erzielt, dass eine Flüssigkeit auf die Probe getropft wird, die durch den Heizer als Aktor 2 verdampft wird. Die Anordnung 7 besteht in der Ausführung 7 aus einem die Sensorschicht 3 und den Aktor 2 sowie die Probenvorbereitung 4 ansteuernden, so genannten Sensorboard und aus einem so genannten Elektronikboard mit den wichtigsten Bestandteilen wie 16 Bit Microcontroller, 512 Byte Flash EPROM, 256 Byte RAM, interruptfähiger Real-Time-Clock, Ports, 8-Kanal 10 Bit A/D-Wandler, 2-Kanal 8 Bit D/A-Wandler, Zähler, Timer. 2 shows an arrangement 7 with the controlled sensor 3 and the actor 2 , The sensor 3 consists of three layers of tin dioxide on a 2 mm × 2.1 mm ceramic substrate and an actuator 2 from two board tracks, which work as heater and temperature sensor depending on the wiring. In this case, the heater can be acted upon in its sinker tracks individually, jointly or successively with the heating current to send, for example, thermowaves on the arrangement. On the heater is an intermediate board 8th laid and the sample preparation 4 achieved by dropping a liquid on the sample, which by the heater as an actuator 2 is evaporated. The order 7 exists in the execution 7 from one the sensor layer 3 and the actor 2 as well as the sample preparation 4 controlling, so-called sensor board and from a so-called electronics board with the most important components such as 16-bit microcontroller, 512-byte flash EPROM, 256-byte RAM, interruptible real-time clock, ports, 8-channel 10-bit A / D converter, 2 Channel 8 bit D / A converter, counter, timer.

Ein über diese Anordnung geführter Geruch aus dem Anästhesiegas Isufluoran mit einem Anteil Kohlenmonoxid ergibt die in 3 gezeigte Kurvenschar unterschiedlicher Mischungen der Einzelgase und als Zoom eine Teil der Kurven in einem begrenzten Steuerbereich des Aktors 2. Um in dem Anästhesiegas geringste Mengen von Kohlenmonoxid, was bei trockengelaufenem Filter bei einer medizinischen Operation auftreten und für den Patienten tödlich enden kann, festzustellen, lässt sich beispielsweise der Temperatursteuerbereich des Aktors 2 zwischen 355°C–365°C durch Wobbeln als Mehrfachdurchlauf durch ein entsprechendes Computerprogramm aufklären. Dieser Kurvenverlauf wird auf einem elektronischen Speicher abgelegt und bei Wiederauftreten mittels der Objekterkennungstheorie als Fingerprint behandelt. Die Ordinate ist dabei nach einer Transformation gemäß DE 198 43 017 gebildet. Wird ein Optimierungsprogramm zur Fehlerminimierung als weiteres Beispiel eingesetzt, so ist nach H. Ahlers, B. Schwartz, J. Waldmann: Optimierung technischer Produkte und Prozesse. Verlag Technik Berlin 1981, Springer Verlag Berlin 1982 zu verfahren.An odor of the anesthetic gas isufluorane passed through this arrangement with a Proportion of carbon monoxide gives the in 3 shown curves of different mixtures of individual gases and as a zoom part of the curves in a limited control range of the actuator 2 , In order to determine the lowest amounts of carbon monoxide in the anesthetic gas, which can occur in a dry operation during a medical operation and can end fatally for the patient, the temperature control range of the actuator, for example, can be determined 2 between 355 ° C-365 ° C by wobbling as a multiple pass through an appropriate computer program educate. This curve is stored on an electronic memory and treated as a fingerprint on recurrence by means of the object recognition theory. The ordinate is according to a transformation according to DE 198 43 017 educated. If an optimization program for minimizing errors is used as another example, then H. Ahlers, B. Schwartz, J. Waldmann: Optimization of technical products and processes. Verlag Technik Berlin 1981, Springer Verlag Berlin 1982 to proceed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10109148 [0002]
DE 10109149 [0002]
DE 10109150 [0002]
DE 19843017 [0013]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

H. Ahlers, B. Schwartz, J. Waldmann: Optimization of technical products and processes. Verlag Technik Berlin 1981, Springer Verlag Berlin 1982 [0013]

Claims

Odor measurement arrangement, consisting of gas sensor, actuator, computer and sample preparation, characterized in that they are constructed and coupled so that they react when acted upon by an odor as a controllable, controllable, optimizable and object-recognizing whole.

Odor measurement arrangement according to claim 1, characterized in that it makes an adaptation to a measured odor.

Odor measurement arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that it consists of a gas sensor with two heaters and three Zinndioxidschichten and a control and regulating electronics with downstream computer.