Elektroniczny nos

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Prototyp elektronicznego nosa skonstruowany w Katedrze Chemii Analitycznej Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej umożliwia dokonanie szybkiej klasyfikacji próbek środowiskowych lub żywności

Elektroniczny nos (e-nos) — analogia biologicznego zmysłu powonienia; zespół detektorów chemicznych reagujących na różne rodzaje cząstek zawartych w otoczeniu lub różne ich cechy (jak np. obecność specyficznych wiązań chemicznych, kwasowość, zasadowość, zdolność do stabilizacji sąsiednich dipoli itd). Fuzja informacji uzyskiwanych za pomocą takiego zespołu pozwala wnioskować nt. chemicznego składu otoczenia. E-nosy mogą być konstruowanie przy użyciu różnorakich detektorów w tym detektorów optoelektronicznych i akustoelektronicznych.

Konduktometria – metoda elektroanalityczna oparta na pomiarze przewodności elektrolitów, zmieniającej się wraz ze zmianą stężenia jonów.Statystyka (niem. Statistik, „badanie faktów i osób publicznych”, z łac. [now.] statisticus, „polityczny, dot. polityki”, od status, „państwo, stan”) – nauka, której przedmiotem zainteresowania są metody pozyskiwania i prezentacji, a przede wszystkim analizy danych opisujących zjawiska, w tym masowe.

Zasada działania[ | edytuj kod]

Elektroniczny nos jest prymitywnym modelem biologicznego analizatora węchowego. Rolę nabłonka węchowego odgrywa „pole czujników” – płytka, na której umieszcza się kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt różnych czujników, reagujących mało selektywnie na obecność różnych związków lub grup związków chemicznych (model węchowej komórki receptorowej). Funkcje wyższych pięter analizatora biologicznego spełniają klasyczne programy, umożliwiające określanie stopnia podobieństwa reakcji „pola czujników” na działanie badanej próbki i wzorca (np. rodzaj perfum, gatunek sera, zapachowy ślad przestępcy itp.).

Analiza głównych składowych (ang. Principal Component Analysis, PCA) – jedna ze statystycznych metod analizy czynnikowej. Zbiór danych składający się z N obserwacji, z których każda obejmuje K zmiennych, można interpretować jako chmurę N punktów w przestrzeni K-wymiarowej. Celem PCA jest taki obrót układu współrzędnych, aby maksymalizować w pierwszej kolejności wariancję pierwszej współrzędnej, następnie wariancję drugiej współrzędnej, itd.. Tak przekształcone wartości współrzędnych nazywane są ładunkami wygenerowanych czynników (składowych głównych). W ten sposób konstruowana jest nowa przestrzeń obserwacji, w której najwięcej zmienności wyjaśniają początkowe czynniki.Haplotyp (z gr. ἁπλοῦς, haploûs − "prosty", "pojedynczy") − w genetyce zestaw polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP), położonych na jednej chromatydzie, który dziedziczy się jako zestaw sprzężonych ze sobą alleli.

Czujniki elektronicznego nosa („receptory” i „nabłonek węchowy”)[ | edytuj kod]

Zjawisko piezoelektryczne
Zmiany napięciowego sygnału czterech czujników e-nosa w czasie

Pole czujników elektronicznego nosa (E-Nose Sensor Field) tworzy zwykle kilkanaście lub kilkadziesiąt różnych elementów. Są one – w urządzeniach komercyjnych - montowane w wymienialne moduły (przygotowane do stosowania w konkretnym celu). Elementami takiego „sztucznego nabłonka węchowego” są takie same czujniki, jakie są stosowane w klasycznych analizatorach składu gazów (np. detektory chromatografów gazowych, kieszonkowe detektory metanu i gazów toksycznych itp). Są to najczęściej czujniki konduktometryczne i piezoelektryczne. Istotą działania czujników konduktometrycznych są zmiany elektrycznego przewodnictwa materiału aktywnego, na przykład półprzewodzących tlenków metali (MOS, Metal Oxide Sensors) lub niektórych polimerów, zachodzące pod wpływem sorpcji określonych zanieczyszczeń powietrza. Zjawisko piezoelektryczne jest wykorzystywane w tzw. kwarcowych mikrowagach. W wyniku sorpcji zanieczyszczeń powietrza na powierzchni kryształu ulega zmianie jego masa i charakterystyczna częstość drgań. Niezbędne zróżnicowanie wrażliwości poszczególnych czujników-”receptorów” na różne rodzaje związków chemicznych osiąga się przez wprowadzanie różnych domieszek do półprzewodzących tlenków metali lub pokrywanie kryształów piezoelektrycznego kwarcu filmem wysokowrzących cieczy (np. fazy stacjonarne dla GC). Pola sensorów mogą zawierać również inne rodzaje czujników, np. czujniki potencjometryczne, optoelektroniczne i akustoelektroniczne lub bioczujniki.

Chromatografia gazowa (ang. Gas chromatography, GC) - technika analityczna chromatograficzna, w której fazą ruchomą jest gaz (najczęściej hel, argon, azot wysokiej czystości, coraz rzadziej wodór), a fazą stacjonarną adsorbent lub absorbent, pokrywający nośnik (wypełnienie kolumny lub jej ścianki). Technika GC umożliwia ustalenie procentowego składu mieszanin związków chemicznych, w których występuje ich nawet kilkaset. Stosując klasyczną detekcję (np. z użyciem katarometrów) można dokonać orientacyjnej identyfikacji składników mieszaniny na podstawie ich czasów retencji. Niemal jednoznaczną identyfikację umożliwia użycie spektrometru mas jako detektora (Gas chromatography - mass spectrometry, GC-MS).Mikrowaga kwarcowa (ang. akronim QCM lub rzadziej QMB ozn. Quartz Crystal Microbalance). Rodzaj czujnika przeznaczonego do detekcji bardzo małych zmian masy. Nazwa mikrowaga jest analogią do wagi szalkowej.


Podstrony: 1 [2] [3] [4]




Warto wiedzieć że... beta

Piezoelektryki lub materiały piezoelektryczne – kryształy, w których obserwowane jest zjawisko piezoelektryczne, polegające na pojawieniu się pod wpływem naprężeń mechanicznych ładunków elektrycznych na ich powierzchni.
Sorpcja – pochłanianie jednej substancji (gazów, par cieczy, par substancji stałych i ciał rozpuszczonych w cieczach), zwanej sorbatem, przez inną substancję (ciało porowate), zwaną sorbentem.
Detektor - urządzenie służące do wykrywania (detekcji) i ewentualnie rejestracji . Detekcji podlegać mogą różne obiekty, zjawiska i parametry fizyczne Detektory stosuje się wówczas, gdy badany sygnał nie możne być zarejestrowany bezpośrednio zmysłami człowieka lub wówczas, gdy działa jako element urządzenia automatycznie reagującego na nadejście sygnału oraz wtedy, gdy pożądana jest bezobsługowa rejestracja sygnałów. Detektor zamienia wykrywany sygnał na formę możliwą do obserwacji lub rejestracji.
System GC-NN – nazwa koncepcji specyficznego dla olfaktometrii wykorzystania chromatografii gazowej (GC) i sztucznych sieci neuronowych (NN) do określania cech zapachu próbki (np. intensywności wrażenia). Zasada systemu GC-NN jest wzorowana na koncepcji elektronicznego nosa. Chromatogramy nie są wykorzystywane do identyfikacji poszczególnych eluatów (jak w analizie jakościowej) i określenia ich stężenia w próbce (jak w analizie ilościowej), lecz ich interpretacja polega na określaniu stopnia podobieństwa chromatogramów próbek i wzorców o określonym zapachu. Porównywany jest kształt linii na wykresie, wyrażany przez sekwencję liczb – sygnałów detektora GC. Stopień podobieństwa określa się z użyciem sieci neuronowych lub innych metod analizy statystycznej (np. PCA).
Sieć neuronowa (sztuczna sieć neuronowa) – ogólna nazwa struktur matematycznych i ich programowych lub sprzętowych modeli, realizujących obliczenia lub przetwarzanie sygnałów poprzez rzędy elementów, zwanych sztucznymi neuronami, wykonujących pewną podstawową operację na swoim wejściu. Oryginalną inspiracją takiej struktury była budowa naturalnych neuronów, łączących je synaps, oraz układów nerwowych, w szczególności mózgu.
Nabłonek węchowy – część wyściółki jamy nosowej, w której znajdują się zakończenia włókien nerwu I (węchowego) odbierające bodźce węchowe. Poza komórkami węchowymi wyróżniamy w nabłonku węchowym komórki podporowe i podstawne oraz gruczoły Bowmana. Nabłonek ten znajduje na górnej powierzchni małżowiny górnej, górnej powierzchni małżowiny środkowej oraz na przegrodzie nosa w rzucie wymienionych małżowin.
Komórka (łac. cellula) – najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmów żywych zdolna do przeprowadzania wszystkich podstawowych procesów życiowych (takich jak przemiana materii, wzrost i rozmnażanie). Jest podstawową jednostką morfologiczno−czynnościową ustroju.

Reklama