Narices electrónicas para detectar compuestos orgánicos volátiles
La mejora del flujo de fluidos en el interior de las cámaras nasales puede mejorar la detección de sustancias químicas nocivas
Los compuestos orgánicos volátiles son sustancias químicas emitidas en forma de gases que pueden tener efectos perjudiciales para la salud. Suelen encontrarse en pinturas, productos farmacéuticos y refrigerantes, entre otros productos comunes, pero también pueden actuar como marcadores de explosivos, infestación de insectos, deterioro de alimentos y enfermedades.
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Rastrear los COV es importante para la seguridad pública y todas las cuestiones relacionadas con el "olor". Con este fin, en Applied Physics Reviews, de AIP Publishing, Liu et al. presentaron un diseño de cámara basado en la mecánica de fluidos para una nariz electrónica (e-nose) que detecta de forma consistente COV a bajas concentraciones. La estrategia, que incluye el uso de un dispositivo similar a una derivación para controlar el comportamiento del flujo de fluidos, supone un paso adelante en el desarrollo de la tecnología de la nariz electrónica.
Los métodos de detección de COV se enfrentan a numerosos retos en términos de selectividad, sensibilidad, reproducibilidad y estabilidad. Las e-narices, inspiradas en el sistema olfativo, pueden superar algunas de estas barreras combinando conjuntos de sensores químicos con técnicas de reconocimiento de patrones para reconocer olores.
Sin embargo, muchas narices electrónicas generan señales diferentes hacia COV de la misma concentración cuando el sensor está situado en distintas partes de la cámara de la "nariz".
"Para contrarrestar este problema, hay que controlar bien el comportamiento fluídico del flujo de gas", explica el autor Weiwei Wu. "Así se garantiza un campo fluídico y una concentración de COV uniformes en la cámara y se evita generar características de detección falsas".
El diseño inicial de la e-nose presentaba una cámara vertical muy parecida a una alcachofa de ducha. Esto favorece el flujo vertical a medida que el gas se propaga a través de los orificios de la parte inferior del dispositivo y alrededor de los sensores distribuidos uniformemente.
Mediante simulaciones de mecánica de fluidos, el equipo optimizó el volumen, la simetría, la ubicación de los orificios y la ubicación de los sensores de su cámara e-nose. Añadieron un dispositivo similar a un shunt para favorecer el flujo de fluidos y acortar el tiempo de respuesta.
Basándose en los resultados de la simulación, los investigadores fabricaron una cámara de teflón y midieron el rendimiento de detección de su e-nose. Compararon dos cámaras, una con el dispositivo de derivación y otra sin él. La cámara con el dispositivo de derivación obtuvo unos resultados 1,3 veces mejores en la detección de un COV de ejemplo.
En el futuro, los autores pretenden reducir al mínimo la cámara y mejorar la estructura para reducir el tiempo de respuesta y recuperación.
"La investigación de la nariz electrónica es un campo muy interdisciplinario", afirma Wu. "Químicos, físicos, biólogos, ingenieros electrónicos y científicos de datos tienen que trabajar juntos para resolver cuestiones como una detección eficaz que tenga en cuenta los mecanismos fundamentales de absorción/desorción, algoritmos que logren un reconocimiento preciso de los COV más rápidamente y con menor consumo de energía, y cómo deben participar las nuevas tecnologías, como los memristores."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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