国立先进产业技术研究所（以下简称“AIST”）[主席：石村和彦]极端功能材料研究部[研究部主任：藤城义信]电子陶瓷组研究员崔四久和研究组组长增田义武发现皮肤因压力而产生气态物质（压力气体)可以识别烯丙基硫醇传感器阵列
AIST基于过去开发的纳米片状氧化锡颗粒（氧化锡纳米片）开发了一种传感器敏感膜，该膜对应力气体具有优异的响应性和高气体选择性。此外，为了区分应力气体和其他气体，我们开发了一种传感器阵列，该传感器阵列结合了四种具有不同气体选择性的传感器敏感膜。这是一种使用传感器阵列响应值的机器学习主成分分析结合通过主成分分析（PCA）分析技术，所开发的传感器阵列能够区分应力气体和其他气体，并且还表现出长期稳定性，可用于实时监测。该技术作为能够检测因压力而从皮肤产生的气体的技术，有望为压力护理领域做出贡献。
该技术的详细信息将于 2022 年 8 月 25 日（英国时间）公布。科学报告发布
由于冠状病毒大流行，社会环境被迫发生重大变化，对压力护理的需求日益增加。由于紧张等原因，皮肤会产生应激气体，这些气体的已知成分有烯丙基硫醇、二甲基三硫醚等。每天监测这些事件预计将有助于了解健康状况和预防疾病。然而，气相色谱质谱法 (GC/MS)的传统分析方法和集中器一起需要大型设备并且需要较长的测量时间，使得实时测量变得不可能。考虑到这一背景，前 AIST 专注于开发一种小型、便携式、任何人都可以在家里或汽车等任何地方使用的气体传感器设备。
AIST电子陶瓷集团以低浓度为主挥发性有机化合物 (VOC)有针对性半导体气体传感器传感器材料和器件的开发。特别是，我们开发了使用氧化铈纳米颗粒的挥发性硫化合物（VSC）气体传感器，并将其作为口臭和牙周疾病的牙科传感器投入实际使用。它还可以作为肺癌诊断的指标生物标记气体，使用由氧化锡纳米片制成的传感器敏感膜。所开发的传感器敏感膜表现出优异的气体响应特性，并且表明该特性归因于氧化锡纳米片的表面结构，其具有高气体反应性。基于这项技术，我们致力于开发一种传感器阵列，可以检测压力气体并将其与其他生物标记气体区分开来，目的是创建一种便携式气体传感器设备，可以通过测量皮肤气体来用于压力护理。
我们开发了一种气体传感器，通过控制由氧化锡制成的传感器敏感膜的纳米结构，可以高灵敏度检测应力气体。具体来说，通过改变晶体生长时间，我们创建了具有四种不同尺寸的氧化锡纳米片的传感器敏感薄膜（图1）。其中，氧化锡纳米片生长处于最早阶段的传感器敏感膜（图1左上）对应力气体烯丙基硫醇的抵抗力优异。传感器响应值（约 50ppm约80），响应速度快，小于5秒。通过测量传感器对应力气体浓度变化的响应值，检测极限约为200ppt此外，相同浓度的其他生物标记气体的传感器响应值约为20，表明所开发的传感器敏感膜对应激气体具有优异的气体选择性。
图1（a）由不同尺寸的氧化锡纳米片组成的四种传感器敏感膜表面的场发射扫描电子显微镜图像。
(b) 敏感膜横截面的透射电子显微镜图像示例。
为了区分应激气体和其他生物标记气体，我们开发了一种传感器阵列，该阵列结合了四种类型的制造传感器敏感膜。使用开发的传感器阵列，我们使用 PCA 分析了四种类型的传感器对应激气体和各种生物标记气体的响应值。通过绘制 PCA 获得的第一和第二主成分（图 2(a)），应力气体被绘制在与其他生物标记气体明显不同的区域中。这表明所开发的传感器阵列可以识别应力气体。
为了证明可以使用开发的传感器阵列实时识别应力气体，我们绘制了将测量气体从空气更改为应力气体时传感器阵列的响应值（图 2(b)）。结果，传感器阵列的响应值在5秒内发生了显着变化，并且即使在应力气体中响应值也保持稳定。这表明可以使用开发的传感器阵列实时识别（监测）应力气体。
图 2 (a) 对各种气体的传感器阵列响应值的主成分分析结果。
(b) 当待测气体从空气变为应力气体时，传感器阵列响应值的时间变化（红色圆圈标记，以 5 秒间隔测量）。
我们将开发一种传感器设备，可以监测皮肤气体中所含的应激气体。通过将该技术投入实际应用，我们将为压力护理等健康管理做出贡献。
*本新闻稿中的图 1 和图 2 摘自并修改自原始论文“用于精神压力监测的纳米片型氧化锡气体传感器阵列”。
已出版的杂志：科学报告
论文标题：用于精神压力监测的纳米片型氧化锡气体传感器阵列
作者：Yoshi-kyu Choi、Yoshijo Masuda