Home
Accesso / Registrazione
 di 

Il naso elettronico

Il naso elettronico

Il naso elettronico è un dispositivo complesso dotato di una struttura multisensore in grado di emulare il sistema olfattivo dell’essere umano: una matrice di sensori chimici, a bassa selettività, fornisce un’impronta univoca dell’odore, consentendone il successivo riconoscimento. Il naso elettronico risulta di notevole utilità in molteplici settori e potrebbe in futuro rivelarsi un valido aiuto in campo medico relativamente alla prevenzione dei tumori.

naso elettronico

Naso elettronico introduzione

L’importanza del naso elettronico è legata alla necessità di effettuare rilevazioni e misure di odori con un dispositivo a basso costo e in tempo quasi reale, evitando di fare ricorso a sistemi di misura proibitivi per costo e tempi di analisi quali, ad esempio, il Gas Cromatografo.

STRUTTURA E FUNZIONAMENTO DEL DISPOSITIVO NASO ELETTRONICO

A livello strutturale il naso elettronico comprende tre parti fondamentali: la matrice di sensori chimici per la rilevazione dell’odore, il sistema di elaborazione delle risposte dei sensori e il sistema di riconoscimento e classificazione degli odori.

La matrice multisensore è collocata in un’apposita camera di misura; quest’ultima è realizzata in modo da ridurre le variazioni di temperatura al suo interno e ha, solitamente, un volume molto ridotto al fine di evitare che le risposte dei sensori siano influenzate dalla loro posizione nella camera.

Per effettuare un ciclo di misura completo si immette nella camera di misura uno specifico gas di riferimento (solitamente azoto), in modo che le risposte dei sensori si mantengano stazionarie. Successivamente si inietta, in modo controllato, il gas da analizzare, in modo da produrre un fenomeno transitorio nelle risposte dei sensori; tale transitorio, dopo un certo tempo, tende ad esaurirsi e si stabilisce una condizione di regime. Infine si inietta nuovamente azoto nella camera di misura, al fine di riportare le risposte dei sensori alla condizione di riferimento.

Il sistema di elaborazione (un comune Personal Computer) provvede a raccogliere i dati relativi alle risposte dei sensori ed estrae alcuni parametri caratteristici della miscela analizzata costruendo, in tal modo, un’impronta univoca dell’odore. Il sistema di riconoscimento e classificazione degli odori, infine, è costituito da un semplice SW classificatore che, a partire dalle informazioni contenute in un apposito data base, consente di assegnare un nome e un livello di concentrazione alla miscela gassosa presa in esame.

I SENSORI IMPIEGATI NEL NASO ELETTRONICO

La matrice multisensore del naso elettronico può essere realizzata con diverse tipologie di sensori. In particolare, tra i sensori maggiormente utilizzati, troviamo le cosiddette microbilance al quarzo (Quartz Crystal Microbalance, QCM); tali sensori sono costituiti da un risonatore al quarzo coperto da un materiale chimicamente interattivo (ad esempio metallo-porfirine) e forniscono un segnale elettrico in seguito all’assorbimento di molecole di gas.
Nel naso elettronico le QCM sono poste in risonanza imponendo una tensione non nulla agli elettrodi del risonatore e determinando, in tal modo, vibrazioni interne al cristallo di quarzo. Tali vibrazioni sono caratterizzate da una specifica frequenza di risonanza (f0), il cui valore dipende sia dal cristallo di quarzo che dal film sensibile superficiale. Quando il sensore è posto a contatto con una specie chimica in fase gassosa, le molecole del gas vengono assorbite dalla strato sensibile, determinando una variazione della massa del materiale chimicamente interattivo, con conseguente variazione della frequenza di oscillazione del sensore. La relazione che lega la variazione di frequenza alla variazione di massa è espressa tramite la legge di Sauerbrey:

∆f = f1 – f0 = [(-2f0^2)∆m]/[A√(ρμ)]

dove ∆f rappresenta lo shift di frequenza dovuto all’assorbimento di gas, f0 la frequenza di oscillazione della QCM prima dell’assorbimento di gas, f1 la frequenza di oscillazione della QCM dopo la variazione di massa, ∆m la variazione di massa, A l’area del cristallo sensibile alla massa (generalmente coincidente con l’area degli elettrodi), ρ la densità del quarzo (2.648 g/cm^3) e μ la mobilità del quarzo (2.947*10^11g/(cm*s^2 )).
A fronte di quanto appena esposto, dunque, misurando lo shift di frequenza della QCM in presenza di una specie gassosa, è possibile ottenere una risposta analiticamente elaborabile [1].

APPLICAZIONI E SVILUPPI FUTURI DEL NASO ELETTRONICO

Il naso elettronico viene utilizzato prevalentemente nel settore alimentare per il monitoraggio costante della qualità degli alimenti e, soprattutto, per la rilevazione di possibili casi di frode [2].

I primi esperimenti in campo alimentare hanno validamente dimostrato come il sistema olfattivo artificiale possa essere comparato con l’olfatto naturale degli esperti addetti a testare periodicamente la qualità degli alimenti [3,4]. Oltre all’industria alimentare si assiste, negli ultimi anni, a un notevole incremento dell’impiego del naso elettronico in molteplici settori (farmaceutico, cosmetico…), ma, soprattutto, si comincia a utilizzare il dispositivo anche nel campo della medicina per la rivelazione di specifiche infezioni batteriche. I risultati ottenuti finora inducono a pensare che, in futuro, il dispositivo potrebbe rivestire un ruolo di primaria importanza nella prevenzione dei tumori, dal momento che risulta possibile ricavare un’impronta univoca dell’espirato umano che, confrontata con quella di un campione sano di riferimento, potrebbe permettere di rivelare la presenza della malattia.
Un altro importante obiettivo da raggiungere, infine, è quello di rendere possibile la trasmissione a distanza dell’odore, in modo da consentire lo sviluppo della telemedicina.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI naso elettronico

[1] Vasile Mihai Mecea “From Quartz Crystal Microbalance to Fundamental Principles of Mass Measurements”.
[2] Di Natale C., Macagnano A., Davide F., D’Amico A., Paolesse R., Boschi T., Faccio M., Ferri G., “An electronic nose for food analysis”.
[3] Di Natale C., Macagnano A., Martinelli E., Paolesse R., Proietti E., D’Amico A., “The evaluation of quality of post-harvest oranges and apples by means of an electronic nose”.
[4] Di Natale C., Macagnano A., Martinelli E., Paolesse R., Proietti E., D’Amico A., Castellari L., Campani S. “Electronic nose based investigation of the sensorial properties of peaches and nectarines”.

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog
ritratto di Laura Prin

NASO ELETTRONICO

Buongiorno vorrei sapere se la tecnologia del naso elettronico può essere impiegata nel settore di carte e cartoni?. Siete disposti a venire a mostrarci questa tecnologia. Quanto costa?

Grazie

Prin Laura

ritratto di Ionela

Ciao, Laura! Non lo sappiamo

Ciao, Laura! Non lo sappiamo ma abbiamo contattato l'autore di questo articolo.
Grazie!

------
Ionela
L'Elettronica Open Source

ritratto di Igorserrante

naso elettronico

Ciao Laura,
io utilizzo da circa due anni un naso elettronico per il controllo della freschezza degli alimenti e sul packaging alimentare con soddisfazione. Noi utilizziamo un "naso" con sensori MOS che sono di gran lunga più affidabili dei sensori QMB che sono citati nell'articolo (li ho provati e confrontati durante le nostre verifiche quando dovevamo scegliere il modello da acquistare). Non ti posso garantire che su carta e cartone sia applicabile ma di certo sul packaging alimentare funziona molto bene.

ritratto di Senso

Hai avuto risultati così

Hai avuto risultati così differenti con i sensori MOS? Quanti sensori usi? Che strumento usi?

ritratto di Emanuele

Naso elettronico nelle cartiere

Ciao Laura,
penso che molto dipenda dal tipo di applicazione. Tramite il naso elettronico vorreste riconoscere a distanza il tipo di carta/cartone (e quindi anche la qualità o l'eventuale deterioramento) tramite l'odore? Credo sia fattibile, anche se il progetto necessita sicuramente una sperimentazione. Aspettiamo la risposta di Elena, sicuramente potrà essere più precisa sulle potenzialità del sensore.

ritratto di Anonimo

applicazioni naso elettronico

Ciao Laura,io ho utilizzato lo strumento all'università per la tesi di laurea e, fino ad allora, non aveva trovato applicazione nel settore di tuo interesse. Comunque, trovando un adeguato protocollo per il campionamento dell'odore sprigionato dal cartone, sono sicura che il naso elettronico possa dare risultati soddisfacenti anche nel tuo campo. Per quanto riguarda il costo, al momento non penso sia in commercio.
Saluti, Elena.

ritratto di Senso

Buongiorno Laura, Se sei

Buongiorno Laura,
Se sei ancora interessata scrivimi a edoraf@libero.it

ritratto di Marco Remondini c/o Sacmi Imola

Naso elettronico

La Sacmi è l'unica azienda italiana che produce e commercializza nasi elettronici per monitoraggio ambientale e per laboratorio. Il sottoscritto è il responsabile tecnico dello sviluppo del naso elettronico. Per preventivi la prego di contattare il nostro direttore commerciale ing. Demattè, email fabridio.dematte@sacmi.it

Cordiali saluti
Marco Remondini

ritratto di Emanuele

Sarebbe interessante avere

Sarebbe interessante avere degli aggiornamenti sullo sviluppo del naso elettronico. Come ad esempio la sperimentazione per quanto riguarda la diagnosi precoce del tumore, assolutamente NON invasivo, come mi sembra di capire, il naso elettronico fiuta anche il minimo odore, impercettibile al naso umano.

ritratto di franhk77

info sensori mos per tesi

Salve a tutti,sto elaborando una tesi sul naso elettronico applicato al marketing e, considerando che sul web non ci sono informazioni tecniche precise, vorrei chiedervi se potreste darmi ulteriori indicazioni sui sensori Mos(dove acquistarli,di che tipo) e sul funzionamento del naso elettronico per gli odori quotidiani (esistono odori base con cui si compongono tutti gli altri, come per i colori RGB?)

Spero possiate aiutarmi perche' sono ancora in alto mare.Grazie.

ritratto di Luca Francioni

reperibilità del sensore

Salve a tutti,
qualcuno sa dove e se è possibile reperire o acquistare un sensore olfattivo??
attendo risposta
saluti

ritratto di Emanuele

sensore olfattivo

Il naso elettronico credo sia ancora un progetto sperimentale. Considerando "naso elettronico" un sistema in grado di riprodurre odori.

Nello specifico invece, relativamente ad alcuni tipi di "odori" sono in commercio vari sensori. Ad esempio qui puoi trovare alcuni esempi
http://www.futurlec.com/Gas_Sensors.shtml

ritratto di diego hwsw

naso per odori in cucina

Salve,

volevo sapere se conoscete alcuni sensori (nasi elettronici) specifici per rilevare la presenza dei gas sprigionati in seguito alla cottura dei cibi.

 

Grazie mille :)

 

ritratto di Fatjon

Naso elttronico

Buona sera a tutti. E' in grado questo naso elettronico di riconoscere gli odori esempio degli alberi da frutta, vegetazione in generale?? Grazie

ritratto di Marco Remondini c/o Sacmi Imola

Alcune delucidazioni sui nasi elettronici

Buongiorno a tutti. Devo innanzitutto rettificare il nome del ns. commerciale SACMI: Fabrizio Demattè.
Vorrei dare alcune risposte ai quesiti avanzati dai cortesi partecipanti:
1)Esistono alcuni sensori agli ossidi semiconduttori in vendita in commercio per sostanze specifiche: oltre al sito segnalato dal sig. Emanuele c'è anche la ditta giapponese Figaro, i cui dispositivi sono normalmente venduti da RS, Distrelec, Farnell ecc. Per quanto riguarda Sacmi: noi produciamo autonomamente i sensori per le nostre apparecchiature ma, essendo una piccola produzione artigianale, non li commercializziamo, anche perchè noi siamo innanzitutto produttori di macchine (impianti ceramici, macchine per tappi e bottiglie di plastica).
2)Per quanto riguarda il tipo di impiego: noi abbiamo messo a punto una macchina da esterno per monitoraggio ambientale (siti industriali, discariche, impianti di compostaggio ecc.) che è validata dall'Istituto Natta del Politecnico di Milano ed è già stata venduta in diversi esemplari. Abbiamo anche una corrispondente macchina da laboratorio che ha il seguente limite: per leggere un odore senza problemi ha bisogno di almeno mezzo litro di campione. Stiamo studiando una modalità di funzionamento che potrà verosimilmente ridurre la quantità di campione necessario alla misura.
3)Abbiamo fornito macchine ad alcuni centri di ricerca: uno è l'Istituto Nazionale Dei Tumori di Milano, che sta operando delle ricerche sul riconoscimento precoce dei tumori. Un altro è il reparto di Gastroenterologia dell'ospedale di Imola che sta facendo ricerche analoghe. Non nascondo che le cose non sono così facili, perchè gli odori da riconoscere sono mascherati da odori più forti che creano un notevole disturbo. Per quanto riguarda le piante e le loro malattie: sono già in corso ricerche in tal senso presso la Facoltà di Agraria dell'Università di Bologna.

A disposizione per ulteriori chiarimenti.

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 6 utenti e 76 visitatori collegati.

Ultimi Commenti