Synergistic Integration of Frequency-Dependent Impedance and Machine Learning in Semiconductor Metal Oxide-Based Breath Sensors for High-Performance Gas Discrimination

电阻抗 丙酮 介电谱 材料科学 半导体 电子鼻 机器学习 人工智能 计算机科学 光学(聚焦) 人工神经网络 航程(航空) 监督学习 阻抗参数 可扩展性 机械阻抗 半导体器件制造 纳米技术 分析化学(期刊) 声学 过程(计算) 生物系统 灵敏度(控制系统) 模式识别(心理学) 光电子学
作者
Huisu Shin,Ki-Beom Kim,Useong Jeong,Jeong Won Cho,Myung Sung Sohn,Don‐Kyu Kim,Dong-Uk Seo,Myeong-Ill Lee,Kihong Park,In-Sung Hwang,Yun Chan Kang,Jin-Ha Hwang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:10 (11): 8764-8777
标识
DOI:10.1021/acssensors.5c02656
摘要

Frequency-dependent impedance spectroscopy in combination with machine learning offers a powerful strategy for discriminating among gas species using mutually interacting semiconductor metal oxide (SMO) gas sensors. In this study, 0.3 at% platinum-loaded SnO2 sensing materials were employed to breath-based disease detection, with a focus on machine learning-assisted discrimination of mixtures of acetone (0.5-2.5 ppm) and ethanol (0.5-2.5 ppm) under both dry and humid environments (80% relative humidity). Data features derived from the real, imaginary, and magnitude components of complex impedance obtained at the frequency range from 105 to 104 Hz were used to enhance gas discrimination performance through supervised deep learning neural networks (DNNs). Even with a single sensor designed through structural and compositional modifications, frequency-dependent impedance features enabled accurate identification of acetone concentrations in acetone-ethanol mixtures under humid conditions, achieving 99% accuracy using single-frequency impedance data (i.e., 105 Hz), compared to 66% with DC-based (voltage) signals. This innovative strategy offers an effective and scalable solution for detecting not only breath acetone but also gas mixtures composed of chemically similar gas species.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
lxcy0612完成签到,获得积分10
3秒前
精明人达发布了新的文献求助10
5秒前
彩虹屁篓子完成签到 ,获得积分10
5秒前
Beyond095完成签到 ,获得积分10
6秒前
张鑫完成签到 ,获得积分10
11秒前
sailingluwl完成签到,获得积分10
12秒前
彭于晏应助精明人达采纳,获得10
17秒前
yuer完成签到 ,获得积分10
19秒前
tg2024完成签到,获得积分10
22秒前
25秒前
Criminology34应助蓝天采纳,获得10
29秒前
甜蜜舞蹈完成签到 ,获得积分10
31秒前
tough_cookie完成签到 ,获得积分10
34秒前
34秒前
37秒前
蓝天发布了新的文献求助10
40秒前
JasonChan完成签到 ,获得积分10
45秒前
Copyright应助飞天红酒桶采纳,获得10
45秒前
48秒前
老顽童完成签到 ,获得积分10
49秒前
sirhai发布了新的文献求助10
52秒前
白白不喽完成签到 ,获得积分10
53秒前
53秒前
轻松映之完成签到 ,获得积分10
55秒前
LWJ完成签到 ,获得积分10
55秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
55秒前
LZJ完成签到 ,获得积分10
56秒前
端庄的猕猴桃完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Xu完成签到,获得积分10
1分钟前
义气柜子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
宇文青寒完成签到,获得积分10
1分钟前
binshier完成签到,获得积分10
1分钟前
hahaha完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
新嘟发布了新的文献求助100
1分钟前
1分钟前
卢振杰发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
液晶指向矢仿真分析数据集 8888
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Planetary Tectonism Across the Solar System 500
Petrology and Plate Tectonics 500
Writing Systems 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6875840
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8576699
关于积分的说明 18225747
捐赠科研通 6254776
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3053378
关于科研通互助平台的介绍 2060826
邀请新用户注册赠送积分活动 2031013