Войти
Электронный нос был настроен на ось восприятия приятного запаха, т. Е. Ось от очень приятного (например, роза) до очень неприятно (например, скунс). Это позволило eNose почувствовать запах новых запахов, с которыми он никогда раньше не сталкивался, но все же генерировать оценки приятности запаха, хорошо согласующиеся с оценками человека, независимо от культурного фона субъекта. Это говорит о врожденном компоненте приятного запаха, который тесно связан с молекулярной структурой электронный нос - это устройство, предназначенное для обнаружения запахов или вкусов.
через В последние десятилетия технологии «электронного зондирования» или «электронного зондирования» претерпели важные изменения с технической и коммерческой точки зрения. Выражение «электронное зондирование» относится к способности воспроизводить человеческие чувства с использованием массивов датчиков и систем распознавания образов. С 1982 года проводятся исследования по разработке технологий, обычно называемых электронными носами, которые могут обнаруживать и распознавать запахи и привкусы. Этапы процесса распознавания аналогичны человеческому обонянию и выполняются для идентификации, сравнения, количественной оценки и других приложений, включая хранение данных и поиск. Однако гедонистическая оценка - это особенность человеческого носа, поскольку она связана с субъективными мнениями. Эти устройства претерпели большое развитие и теперь используются для промышленных нужд.
Во всех отраслях промышленности оценка запаха обычно выполняется с помощью сенсорного анализа человека химиосенсорами, или с помощью газовой хроматографии. Последний метод дает информацию о летучих органических соединениях, но корреляция между аналитическими результатами и средним восприятием запаха не является прямой из-за возможных взаимодействий между несколькими пахучими компонентами.
В детекторе запаха Wasp Hound механический элемент представляет собой видеокамеру, а биологический элемент - пять паразитических ос, которые были обучены роиться в ответ на присутствие определенного химического вещества.
Ученый Александр Грэм Белл популяризировал представление о том, что трудно измерить запах, и в 1914 году сказал следующее:
Вы когда-нибудь измеряли запах? Можете ли вы сказать, является ли один запах вдвое сильнее другого? Можете ли вы измерить разницу между двумя видами запаха и другим? Совершенно очевидно, что у нас есть очень много разных запахов, от запаха фиалки и розы до асафетиды. Но пока вы не сможете измерить их сходство и различия, у вас не будет науки об запахе. Если вы стремитесь открыть новую науку, измерьте запах.
— Александр Грэм Белл, 1914За десятилетия, прошедшие с тех пор, как Белл сделал это наблюдение, такая наука об запахах не материализовалась, и так было только в 1950-х годах и позже.
Электронный нос был разработан, чтобы имитировать человеческое обоняние, которое функционирует как нераздельный механизм: то есть запах / вкус воспринимается как глобальный отпечаток пальца. По сути, прибор состоит из модулей отбора проб в свободном пространстве, матрицы датчиков и модулей распознавания образов для генерации образца сигнала, который используется для характеристики запахов.
Электронные носы включают три основные части: систему доставки образца, систему обнаружения и вычислительную систему.
Система доставки образца позволяет создавать свободное пространство (летучие соединения) образца, которое является анализируемой фракцией. Затем система вводит это свободное пространство в систему обнаружения электронного носа. Система доставки образцов необходима для обеспечения постоянных рабочих условий.
Система обнаружения, состоящая из набора датчиков, является «реактивной» частью прибора. При контакте с летучими соединениями датчики реагируют, что означает изменение электрических свойств.
В большинстве электронных носов каждый датчик чувствителен ко всем летучим молекулам, но каждая по-своему. Однако в биоэлектронных носах используются рецепторные белки, которые реагируют на специфические молекулы запаха. В большинстве электронных носов используются матрицы датчиков, которые реагируют на летучие соединения при контакте: адсорбция летучих соединений на поверхности датчика вызывает физическое изменение датчика. Конкретный ответ регистрируется электронным интерфейсом, преобразующим сигнал в цифровое значение. Записанные данные затем вычисляются на основе статистических моделей.
Биоэлектронные носы используют обонятельные рецепторы - белки, клонированные из биологических организмов, например люди, которые связываются со специфическими молекулами запаха. Одна группа разработала биоэлектронный нос, который имитирует сигнальные системы, используемые человеческим носом для восприятия запахов с очень высокой чувствительностью: фемтомолярные концентрации.
Наиболее часто используемые датчики для электронного носа включают
Некоторые устройства объединяют несколько типов датчиков в одном устройстве, например ККМ с полимерным покрытием. Независимая информация ведет к гораздо более чувствительным и эффективным устройствам. Исследования воздушного потока вокруг собачьего носа и тесты на моделях в натуральную величину показали, что циклическое «обнюхивание», подобное действию реальной собаки, полезно с точки зрения увеличения дальности и скорости реакции
В последние годы другие были разработаны типы электронных носов, которые используют масс-спектрометрию или сверхбыструю газовую хроматографию в качестве системы обнаружения.
Вычислительная система работает, чтобы объединить отклики всех датчиков, что представляет собой вход для обработки данных. Эта часть прибора выполняет глобальный анализ отпечатков пальцев и предоставляет результаты и представления, которые можно легко интерпретировать. Более того, результаты электронного носа можно сопоставить с результатами, полученными с помощью других методов (сенсорная панель, GC, ГХ / МС ). Многие системы интерпретации данных используются для анализа результатов. Эти системы включают искусственную нейронную сеть (ИНС), нечеткую логику, модули распознавания образов и т. Д. Искусственный интеллект, в том числе искусственная нейронная сеть (ИНС), является ключевым методом определения запаха окружающей среды.
В качестве первого шага необходимо обучить электронный нос квалифицированными образцами, чтобы создать справочную базу данных. Затем прибор может распознавать новые образцы, сравнивая отпечатки летучих соединений с теми, которые содержатся в его базе данных. Таким образом, они могут выполнять качественный или количественный анализ. Однако это также может создать проблему, поскольку многие запахи состоят из нескольких различных молекул, которые могут быть ошибочно интерпретированы устройством, поскольку оно будет регистрировать их как разные соединения, что приведет к неправильным или неточным результатам в зависимости от основной функции носа. Также доступен пример набора данных e-носа. Этот набор данных можно использовать в качестве справочного материала для обработки сигналов электронного носа, особенно для исследований качества мяса. Две основные цели этого набора данных - многоклассовая классификация говядины и прогнозирование микробной популяции с помощью регрессии.
Электронный нос, разработанный на кафедре аналитической химии (химический факультет Гданьского технологического университета ), позволяет быстро классифицировать образцы пищевых продуктов или окружающей среды. Электронные носовые приборы используются научно-исследовательские и опытно-конструкторские лаборатории, лаборатории контроля качества и производственные и технологические отделы для различных целей:
В различных примечаниях к применению описывается анализ в таких областях, как вкус и аромат, продукты питания и напитки, упаковка, фармацевтика, косметика и парфюмерия, а также химические компании. В последнее время они могут также решать общественные проблемы с точки зрения мониторинга неприятных запахов с помощью сетей полевых устройств. Поскольку уровни выбросов на объекте могут быть чрезвычайно разными для некоторых источников, электронный нос может служить инструментом для отслеживания колебаний и тенденций и оценки ситуации в режиме реального времени. Это улучшает понимание критических источников, что приводит к активному управлению запахом. Моделирование в реальном времени представит текущую ситуацию, позволяя оператору понять, какие периоды и условия подвергают объект риску. Кроме того, существующие коммерческие системы могут быть запрограммированы на получение активных предупреждений на основе заданных значений (концентрация запаха, смоделированная в рецепторах / точках оповещения или концентрация запаха в носу / источнике), чтобы инициировать соответствующие действия.
Решение BreathBase
Breathomix B.V. - инновационный голландский стартап в области медицинских технологий, который занимается улучшением здравоохранения и сокращением затрат. Их решение BreathBase включает eNose, платформу, которая передает высококачественные измерения дыхания для создания и проверки диагностических моделей, а также клинически подтвержденную базу данных по дыханию, которая служит справочным материалом для новых пациентов. Их решение способно различать пациентов с ХОБЛ, у которых в течение года развивается рак легких, и тех, у кого нет. Эти результаты показывают, что оценка eNose может обнаруживать ранние стадии рака легких и, следовательно, может иметь значение при скрининге пациентов с ХОБЛ.
Они также использовали свое решение для определения фенотипа пациентов с астмой и ХОБЛ. Фенотипирование комбинированной выборки пациентов с астмой и ХОБЛ с использованием eNose позволило получить подтвержденные кластеры, которые определялись не диагнозом, а скорее клиническими / воспалительными характеристиками. ENose идентифицировал системную нейтрофилию и / или эозинофилию дозозависимым образом.
Cyranose 320 с маркировкой Cyranose
Cyranose 320 - это портативный «электронный нос», разработанный Cyrano Sciences из Пасадены, Калифорния, в 2000 году. Cyrano Sciences была основана в 1997 году, через 9 лет после того, как концепция «электронного носа», основанная на использовании нескольких полуселективных датчиков в сочетании с электронными вычислениями, была впервые предложена Гарднером и Бартлеттом. Cyranose 320 основан на исследовании сенсоров, проведенном профессором Натаном Льюисом из Калифорнийского технологического института. Приложения, исследуемые с помощью Cyranose 320, включают обнаружение ХОБЛ и других заболеваний, а также промышленные приложения, обычно связанные с контролем качества или обнаружением загрязнения. Cyranose 320 все еще производится в США компанией Sensigent LLC, преемником Cyrano Sciences.
