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ニオイ計測と機械学習による特徴抽出とニオイ識別および小型軽量な電子鼻の作製

研究課題

研究課題/領域番号 20K11888
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関広島大学

研究代表者

大松 繁  広島大学, デジタルものづくり教育研究センター, 特任教授 (30035662)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードニオイ計測 / ニオイデータベース / ニオイ情報処理 / ニオイ識別 / ニオイ識別機の小型化 / ニオイ識別機の軽量化 / ニオイ識別の高精度化 / ニオイセンサ / ニオイ識別器の小型軽量化 / 機械学習 / ニオイ識別器 / ニオイ情報の体系化
研究開始時の研究の概要

人間の五感情報の1つである嗅覚情報は人間生活に必要な要素である。本研究は、ニオイセンサーの開発およびニオイ計測とそのデータベースの構築および機械学習によるニオイの特徴量抽出とニオイ識別を行う。さらに、ニオイ識別器の作成とその小型軽量化と高機能化を図り、ニオイ情報の体系化を行うことである。
本研究を遂行することによって、これまであまり研究されなかった嗅覚情報処理に関する本格的な研究が始まることが期待できる

研究実績の概要

本研究は、酸化還元反応の原理に基づいて設計された半導体ガスセンサによるニオイセンサを用いて、人工知能の助けを借りてニオイ識別の精度向上を図るものである。多数のニオイセンサを並列に配置し、それらのニオイセンサからの出力値を計測可能とするニオイ計測回路を設計した。とくに、体臭など比較的分かり易いニオイのみならず、人間の鼻では検出が困難な物質に対してもニオイ検出が可能なニオイ計測回路を設計した。その計測回路から得られるニオイデータを格納するニオイデータベースを構築し、データベースから得られたニオイデータを用いてニオイ識別を行なった。
まず、初年度に購入したパソコンとニオイ計測回路とのインターフェースを作製し、様々なニオイに対するデータベースを構築した。また、体臭や人間に心地よく感じられるニオイデータに対する脳波計測も同時に行い、ニオイデータと脳波との関連性についても考察した。さらに、ニオイデータベースに格納されたニオイデータに人工知能を活用したニオイ識別を行った。また、持ち運びを容易にすることができる小型軽量なニオイ識別機を作製し、それを用いたニオイ識別の精度について考察した。
その結果、口臭および体臭のニオイに対する識別精度は、人間が検知可能なレベルと略同等の認識精度を達成することができた。しかも濃度レベルが比較的低いニオイに対しては、人間よりも僅かではあるが短時間で識別結果を提供できることが示された。
今後、ニオイ識別装置の更なる小型軽量化および識別精度の向上を図ることで、実用に供することが可能な口臭識別機のみならず体臭や悪臭の定量化を行うことが達成できると思われる。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 油圧ショベルの時系列データを用いた故障予知の研究2022

    • 著者名/発表者名
      小熊 尚太、大松 繁、大野 修一、岩崎 和宏
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 35

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A hybrid lightweight system for early attack detection in the IoMT fog2021

    • 著者名/発表者名
      S.S.Hameed, A.Selamat, L.A.Latiff, S. A. Razak, O. Krejcar, H.Fujita, M. N. A. Sharif and S. Omatu
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 24 号: 24 ページ: 1-24

    • DOI

      10.3390/s21248289

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Failure Prediction based on Operational Data of Hydraulic Excavator with Machine Learning2021

    • 著者名/発表者名
      Shota Oguma,Shigeru Omatsu,Shuichi Ohno,Kazuhiro Iwasaki,Yoshiaki Shishido
    • 雑誌名

      IEEJ Trans. on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 16 号: 10 ページ: 1438-1440

    • DOI

      10.1002/tee.23443

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 建設機械の稼働データを活用した残存耐用時間予測の一提案2021

    • 著者名/発表者名
      小熊尚太、大松繁、大野修一、岩崎和宏、宍戸義昭
    • 雑誌名

      システム制御情報学会論文誌

      巻: 34 ページ: 107-112

    • NAID

      130008065203

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A route selection approach for variable data transmission in wireless sensor networks2020

    • 著者名/発表者名
      Aarti Jain, Manju Khari, Elena Verdu, Shigeru Omatsu, Ruben Gonzalez Crespo
    • 雑誌名

      Cluster Computing

      巻: online: 27 April 2020 号: 3 ページ: 1697-1709

    • DOI

      10.1007/s10586-020-03115-0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 機械学習によるニオイ識別技術を応用した体臭判定装置の製品化2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁, 木下 拓矢, 山本 透
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習による匂い情報処理2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁
    • 学会等名
      電気学会スマートシステムと計測・制御技術
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スペクトルバンド画像による真偽識別の高精度化2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁
    • 学会等名
      LED総合フォーラム2021 in 徳島
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニオイ情報の知的処理2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁、木下拓矢、山本透
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紙幣識別の知的高度化2020

    • 著者名/発表者名
      大松 繁、木下拓矢、山本透
    • 学会等名
      システム制御情報学会(SCI20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 油圧ショベルの時系列データを使った故障予知方法の一提案2020

    • 著者名/発表者名
      小熊尚太,大松繁,大野修一,岩崎和宏,亀山浩行
    • 学会等名
      システム制御情報学会(SCI20)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 機械学習による匂い情報処理2020

    • 著者名/発表者名
      大松 繁、木下拓矢、山本透
    • 学会等名
      電気学会研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Intelligent detection of fake bills using spectral image2020

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Omatsu, Takuya Kinoshita, Toru Yamamoto
    • 学会等名
      SICE International Conference
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 人工知能を用いた五感・認知機能の可視化とメカニズム解明2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁(分筆)
    • 総ページ数
      533
    • 出版者
      (株) 情報技術協会
    • ISBN
      9784861048494
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] においのセンシング、分析とその可視化、数値化2021

    • 著者名/発表者名
      大松 繁(分筆)
    • 総ページ数
      543
    • 出版者
      (株) 情報技術協会
    • ISBN
      9784861048371
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] においのセンシング、分析とその可視化、数値化2020

    • 著者名/発表者名
      大松 繁
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • ISBN
      9784861048104
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] ニオイ可視化装置2020

    • 発明者名
      大松繁、秋山博
    • 権利者名
      大松繁、秋山博
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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