Grupo E-Nose
Expandiendo los límites de los sentidos...
 
 

Mitos y Leyendas sobre Narices Electrónicas


¿Es verdad que las narices electrónicas actuales pueden oler cualquier cosa?

Medición con la PampaNose II   No, todavía las narices están en una etapa muy inicial de su desarrollo y no han madurado aún como tecnología. Las cámaras de medición están dotadas de un número no tan grande de sensores: entre 6 y 32 para la gran mayoría de las narices comerciales, contra los varios o cientos de miles de los mamíferos, que además son de clases diferentes y redundantes, dando un total de varios millones. Esta limitación de los sistemas olfativos electrónicos les imposibilita a veces discriminar algunos olores debido a que, en algunos casos, los gases interfieren entre sí, dando la misma señal en los sensores.

La nariz electrónica toma ciertos aspectos inherentes a una nariz biológica pero, como es obvio, su escasa complejidad en comparación con esta última la hace muy específica y requiere de un diseño apropiado para cada situación particular que se quiera caracterizar. En esto reside su limitación como instrumento universal pero también su potencia como detector específico.


¿Entonces sirven para oler algo?

Cámara de sensores de la PampaNose I   Si, sirven si se selecciona o desarrolla el conjunto de sensores adecuados para una aplicación determinada. Por ejemplo: distinguir cítricos sanos de enfermos, el grado de frescura de la carne de pescado, la calidad del aire ambiental, detectar enfermedades de la piel, diferenciar calidad de alimentos y materias primas, alertar en ambientes gaseosos peligrosos, separar cosméticos, realizar diagnósticos médicos, etc. Para cada caso particular se las “entrena” mediante un software de reconocimiento de olores (patrones de señal de los sensores).

Las narices más avanzadas del mundo poseen conjuntos de sensores de diferentes tecnologías o bien un gran número de sensores de características similares pero no iguales, en el que sólo un subconjunto es adecuado para cada aplicación.


¿Existen narices electrónicas portátiles?

    Si, son sofisticadas y necesitan de sensores de gas de muy bajo consumo, como lo son los de tipo MEMS (sistemas micro-electro-mecánicos). Además requieren de electrónica de control integrada y de una computadora con visor pequeño del tipo Palm.

¿Las narices electrónicas argentinas huelen distinto?

Sensor MOX íntegramente fabricado en nuestro país gracias a la colaboración con el Instituto IMM de Italia   No, en realidad son muy parecidas a las fabricadas en otras partes del mundo. Aquellas que utilizan sensores de gas comerciales (adquiridos en el exterior) están muy limitadas en el espectro de aromas que pueden distinguir. La solución tecnológica a la limitación en su espectro es fabricar sensores sustancialmente distintos, con innovadoras películas sensibles de diferentes materiales, y diseñar y ajustar su arquitectura al caso particular en estudio (portabilidad, consumo, control, interfase, salidas de datos, presentación de resultados).

¿Cuándo nace la primer nariz electrónica en el mundo?

    El poder analítico de un conjunto de sensores fue ya apreciado en la década del ‘80 por investigadores de la Universidad Warwick (UW) de Gran Bretaña y por el Aragonne National Labs. (ANL) de los EE.UU. Estos grupos utilizaron un conjunto de sensores para la detección de ciertos gases. Los investigadores de la UW liderados por K. Persaud orientaron los estudios en entender los procesos del olfato biológico utilizando un conjunto de sensores de óxidos metálicos semiconductores (MOX) y posteriormente ampliaron su investigación a sensores basados en polímeros conductores. Liderados por J. Setter y W. Penrose, el grupo del ANL desarrolló un dispositivo para la detección en casos de emergencias de escapes gaseosos peligrosos, acuñaron el término CPS (espectroscopía química paramétrica) y utilizaron la “huella digital” olfativa para caracterizar las substancias. El primer instrumento comercial conocido con el nombre de “sniffer” (olfateador) fue construído por Baccharach Inc. en la década del ’60. Tenía un solo sensor de gas y si bien se utilizaba para oler no llegó a ser una nariz electrónica.

En 1991 el tema “narices electrónicas” recibiría un renovado interés gracias al Primer Congreso Internacional de Narices Electrónicas (ISOEN 1) en Reikjavik, Islandia (financiado por la OTAN).


¿Cuándo y cómo nace la primer nariz electrónica en Argentina?

PampaNose I

PampaNose I

La primera nariz electrónica de la Argentina: PampaNose I
  Durante 1998 y 1999, el grupo compuesto por investigadores de la CNEA, CITEFA y la Facultad de Ingeniería de la UBA (S. Duhalde y A. Lamagna) recibe la financiación de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (PICT-97) para realizar películas delgadas nanoestructuradas para sensores de gas en colaboración con el Instituto de Microsistemas y Microelectrónica del CNR de Bologna, Italia.

Los primeros trabajos científicos de simulaciones teóricas de un conjunto de sensores de gas para narices electrónicas se llevan a cabo en 1998 por S. Reich y R. Negri. Por otra parte, desde 1998 a 2000, A. Lamagna dirige un proyecto que recibe financiación de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la UNSAM para realizar sensores de gas tipo MEMS para aplicaciones ambientales. El equipo desarrolla un monitor de gases con 6 sensores MEMS, más uno de temperatura y uno de humedad, con bomba de muestreo y cámara de medición, display integrado y salida para PC tipo RS-232. Estaba dotada de una electrónica de control de gran flexibilidad, desarrollada por el Ing. R. Marabini (de la UNLP), J. Giménez y C. Arrieta (de CITEFA). Finalmente, S. Reich y R. Negri completaron el desarrollo del dispositivo con el agregado de un algoritmo de reconocimiento de patrones (PCA) estándar. Nace así a mediados del 2000 la primera nariz electrónica en nuestro país, construída con sensores de gas tipo MEMS, muy apropiados por su muy bajo consumo (50 mW), y cuyas películas sensibles fabricadas por ablación láser en Argentina los hacía innovadores. Con la cooperación del IMM-Bologna, se continuó el desarrollo de sensores de gas MEMS en Argentina, y se dotó a la primera nariz nacional de seis sensores íntegramente construídos en el país, publicitándose por primera vez en el diario Ámbito Financiero el 28/03/2001.


¿En qué se diferencian una nariz electrónica de un monitor de gases?


    Una nariz electrónica distingue y reconoce aromas, que son combinaciones de una gran cantidad de gases y elementos volátiles. Reconoce clases diferentes previamente aprendidas y almacenadas en la memoria de la computadora de la NE. Un monitor de gases está calibrado para medir la cantidad presente en el aire de un determinado gas, usualmente dada en partes por millón (ppm).

¿En qué se diferencian una nariz electrónica (e-nose) de un “sniffer” (olfateador)?

    En realidad son instrumentos que se utilizan con el mismo objetivo y la palabra pude utilizarse indistintamente para describir un aparato que reconoce patrones de olor. Sin embargo, actualmente existe una tendencia a llamar “sniffer” a aquellos que se utilizan en la detección y extracción de datos para su posterior análisis en cromatografos de gas, espectrometria de masa o espectrometria infrarroja, mientras que se llaman e-noses o narices a los que utilizan sensores químicos de estado sólido para la detección, clasificación e identificación de olores.

Más información:

http://electrochem.cwru.edu/ed/encycl
http://www.nose-network.org/review