Thành phần mùi da phức tạp, bao gồm alkan, olefin, hydrocarbon thơm và hydrocarbon thơm đa vòng có điểm sôi thấp. Da thật từ da thô đến thành phẩm trải qua quá trình thuộc da, nhuộm, thêm dầu mỡ, hoàn thiện và các quá trình khác. Các hóa chất còn lại và các hợp chất dễ bay hơi do chính da tạo ra dẫn đến da thật của đồ nội thất văn phòng có mùi nhất định. Kiểm tra mùi da thật của đồ nội thất văn phòng là khâu quan trọng trong đánh giá chất lượng, vấn đề mùi da khá phổ biến trong sản xuất đồ nội thất văn phòng. Hiện nay, đa số doanh nghiệp đồ gỗ nội thất văn phòng Trung Quốc áp dụng phương pháp đánh giá chủ quan để kiểm tra mùi da thật. Phương pháp này dựa trên phán đoán cảm giác, dễ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như con người, thời gian, môi trường, v.v., dẫn đến sự khác biệt lớn về kết quả. Để khắc phục vấn đề trên, cần đưa ra phương pháp đánh giá khách quan hơn để cung cấp hỗ trợ dữ liệu và căn cứ khoa học.
Nghiên cứu này sử dụng công nghệ mũi điện tử để phân tích định tính mùi của da thật của đồ nội thất văn phòng, cung cấp dữ liệu phân tích khách quan, đồng thời kết hợp với đánh giá chủ quan của nhân viên thí nghiệm về mùi da thật, khám phá mô hình phân tích kết hợp công nghệ sinh học và đánh giá chủ quan, nhằm cung cấp cơ sở tham khảo để xác định chất lượng mùi da thật.
01
Mũi điện tử AIRSENSE
Mũi điện tử AIRSENSE là một công cụ chính xác kết hợp các công nghệ tiên tiến, cốt lõi của nó nằm trong việc mô phỏng các cơ chế hoạt động của hệ thống khứu giác sinh học. Bên trong thiết bị được trang bị một mảng nhạy cảm cao bao gồm nhiều cảm biến oxit kim loại (MOS). Mùi hạ bì giải phóng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi cụ thể có thành phần và hàm lượng thay đổi theo vật liệu. Mũi điện tử sử dụng tính năng này để bắt những "tín hiệu mùi" này thông qua một loạt các cảm biến khí bên trong nó.

02
Thiết bị cốt lõi và thiết kế thử nghiệm

01
Dụng cụ và chi tiết chính
Thiết bị thí nghiệm: Mũi điện tử AIRSENSE của Đức.
Nghiên cứu sử dụng mũi điện tử AIRSENSE, được trang bị cảm biến oxit kim loại nhạy cảm cao, có thể nhắm mục tiêu phản ứng với các loại hợp chất dễ bay hơi khác nhau (chẳng hạn như W1S phát hiện ankan chuỗi ngắn, W2S xác định ete alkaloid, W1W bẫy sulfua vô cơ), có lợi thế về phản ứng nhanh, nhận dạng đa khí và tính di động. Thí nghiệm lấy 3 nguồn nguyên liệu khác nhau, công nghệ của đồ nội thất văn phòng làm đối tượng, thực hiện đồng bộ phương pháp mùi chủ quan và phát hiện khách quan mũi điện tử, phương án cụ thể như sau:
02
Chính sách xử lý dữ liệu
Phần mềm WinMuster được sử dụng để phân tích dữ liệu, kết hợp với phân tích thành phần chính (PCA) để trích xuất các tính năng cốt lõi, hình dung sự khác biệt về dấu vân tay mùi thông qua biểu đồ radar và thiết lập mô hình liên kết của phản ứng cảm biến với các thành phần mùi.

03
Kết quả&Thảo luận

Xác minh tính liên quan của phát hiện chủ quan và khách quan
Độ tương ứng của lớp mùi: cường độ phản ứng của mũi điện tử có mối tương quan tích cực với điểm số chủ quan - mẫu 3 điểm chủ quan ướt là cấp 4 (vượt quá tiêu chuẩn), giá trị phản ứng cảm biến của ether alkaloid, ankan chuỗi ngắn tương ứng cao hơn 40% so với mẫu 1 (cấp 1-3 chủ quan); Nhóm đối chứng (thùng rỗng) Cấp độ 1 chủ quan, các phản ứng cảm biến khác nhau của mũi điện tử gần với đường cơ sở.

Trình bày định lượng tác động môi trường: mẫu ướt do độ ẩm tăng tốc độ giải phóng các hợp chất dễ bay hơi, số lượng cảm biến đáp ứng được phát hiện bằng mũi điện tử tăng 3-4 so với trạng thái khô, trong đó phản ứng cảm biến W2S (glycolide ether) tăng mạnh nhất, xác nhận trải nghiệm cảm giác "tăng mùi môi trường ẩm".
Định vị chính xác các thành phần mùi
Phân tích PCA trên mẫu 2 cho thấy tỷ lệ đóng góp phương sai thành phần chính đầu tiên là 87,06%, thành phần chính thứ hai là 8,86%, tích lũy 95,91%, cho thấy mũi điện tử có thể nắm bắt đầy đủ các đặc điểm mùi. Phân tích sâu hơn cho thấy:
Mùi chủ yếu có nguồn gốc từ các thành phần ete alkaloid (cảm biến W2S) và các ankan chuỗi ngắn như metan (cảm biến W1S), đóng góp hơn 90%.

Các thành phần như hydro (W6S), ankan phân cực yếu (W5C) có tác động yếu đến mùi và có thể loại trừ khả năng chúng hoạt động như một chỉ số phát hiện quan trọng.
Đề xuất các tiêu chuẩn kiểm tra tiêu chuẩn
Thiết lập tiêu chuẩn phát hiện mũi điện tử cho mẫu 2 thông qua 100 thí nghiệm trạng thái ướt hiệu quả:
Biểu đồ radar được phân phối theo kiểu "giọt nước", giá trị đáp ứng cảm biến W5S (hợp chất nitơ-oxy) cao nhất (giá trị trung bình 1,83), giá trị đáp ứng cảm biến còn lại nằm trong khoảng 0,77-1,37;
Phát hiện thứ cấp được bắt đầu khi vượt quá mức trung bình ± 20% hoặc bất thường về đường viền của bản đồ radar, giúp tăng độ lặp lại phát hiện từ 65% lên 92% phương pháp chủ quan.

04
Tái tạo hệ thống kiểm soát chất lượng da thật

Kiểm tra nhanh chóng đầu cuối sản xuất: Airsense mũi điện tử một lần thử nghiệm chỉ mất 5-10 phút, rút ngắn hơn 90% so với GC-MS, có thể được tích hợp vào dây chuyền sản xuất, nhận ra việc nhập nguyên liệu, giám sát thời gian thực của kho thành phẩm, tránh dòng chảy của vật liệu không đạt tiêu chuẩn vào quy trình tiếp theo.
Hỗ trợ kỹ thuật thống nhất tiêu chuẩn: Cơ sở dữ liệu dấu vân tay mùi được thiết lập có thể thay thế kinh nghiệm nhân tạo, cung cấp tham chiếu phát hiện thống nhất cho ngành công nghiệp đồ nội thất văn phòng, giải quyết các điểm đau của ngành "sự khác biệt trong kết quả đánh giá của các cơ quan khác nhau".
Cảnh báo sớm về rủi ro sức khỏe: Thông qua phản ứng bất thường của các cảm biến liên quan đến aldehyde, chẳng hạn như cảm biến số 8, nguy cơ tác hại như formaldehyde có thể được cảnh báo gián tiếp, khóa thành phần mục tiêu cho phân tích định lượng GC-MS tiếp theo và giảm chi phí phát hiện.

05
Kết luận

Hiện nay, mũi điện tử AIRSENSE đã kết hợp với GC-MS để xây dựng một hệ thống tích hợp "sàng lọc định tính+xác minh định lượng", mũi điện tử AIRSENSE với các đặc tính khách quan, nhanh chóng và di động, phá vỡ mô hình truyền thống của đồ nội thất văn phòng phát hiện mùi da phụ thuộc vào các giác quan nhân tạo. Bằng cách thiết lập bản đồ dấu vân tay mùi và mô hình liên kết thành phần, công nghệ này không chỉ cho phép phân biệt chính xác các cấp độ mùi, mà còn cung cấp hỗ trợ dữ liệu định lượng cho các đánh giá chủ quan. Với việc nâng cấp công nghệ cảm biến và tối ưu hóa thuật toán, mũi điện tử dự kiến sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp đồ nội thất văn phòng thiết lập các tiêu chuẩn phát hiện mùi tinh tế cạnh tranh với ngành công nghiệp ô tô, xây dựng tuyến phòng thủ đầu tiên cho môi trường lành mạnh trong nhà.