I composti organici volatili sono sostanze chimiche emesse come gas che possono avere effetti negativi sulla salute. Si trovano spesso in vernici, prodotti farmaceutici e refrigeranti, tra gli altri prodotti comuni, ma possono anche fungere da marcatori di esplosivi, infestazioni di insetti, deterioramento degli alimenti e malattie.
La tracciabilità dei COV è importante per la sicurezza pubblica e per tutte le questioni relative all'”odore”. A tal fine, a Recensioni di fisica applicata, da AIP Publishing, Liu et al. ha introdotto un design della camera basato sulla meccanica dei fluidi per un naso elettronico (e-nose) che rileva costantemente i COV a basse concentrazioni. La strategia, che include l’utilizzo di un dispositivo simile a uno shunt per controllare il comportamento del flusso del fluido, è un passo avanti nello sviluppo della tecnologia e-nose.
I metodi per rilevare i COV devono affrontare molte sfide in termini di selettività, sensibilità, riproducibilità e stabilità. I nasi elettronici, ispirati al sistema olfattivo, possono superare alcune di queste barriere combinando una serie di sensori chimici con tecniche di riconoscimento dei modelli per riconoscere gli odori.
Tuttavia, molti nasi elettronici generano segnali diversi verso VOC della stessa concentrazione quando il sensore si trova in parti diverse della camera del “naso”.
“Per contrastare questo problema, il comportamento fluidico del flusso di gas deve essere ben controllato”, ha affermato l’autore Weiwei Wu. “Ciò garantisce un campo fluidico uniforme e una concentrazione di COV nella camera ed evita di generare caratteristiche di rilevamento false”.
Il design iniziale del naso elettronico presentava una camera verticale che assomiglia molto a un soffione. Ciò favorisce il flusso verticale mentre il gas si diffonde attraverso i fori nella parte inferiore del dispositivo e intorno ai sensori distribuiti uniformemente.
Usando simulazioni di meccanica dei fluidi, il team ha ottimizzato il volume, la simmetria, la posizione del foro e la posizione del sensore della camera del naso elettronico. Hanno aggiunto un dispositivo simile a uno shunt per promuovere il flusso del fluido e ridurre i tempi di risposta.
Sulla base dei risultati della simulazione, i ricercatori hanno fabbricato una camera in teflon e misurato le prestazioni di rilevamento del loro naso elettronico. Hanno confrontato due camere, una con lo shunt e una senza. La camera con il dispositivo shunt si comportava costantemente circa 1,3 volte meglio nel rilevare un VOC di esempio.
In futuro, gli autori intendono concentrarsi sulla riduzione al minimo della camera e sul miglioramento ulteriore della struttura per ridurre i tempi di risposta e recupero.
“La ricerca sul naso elettronico è un campo altamente interdisciplinare”, ha affermato Wu. “Chimici, fisici, biologi, ingegneri elettronici e scienziati dei dati devono lavorare insieme per risolvere problemi tra cui un rilevamento efficace che consideri i meccanismi fondamentali di assorbimento/desorbimento, algoritmi che raggiungano il riconoscimento preciso dei COV più rapidamente e con un minore consumo energetico, e come nuove tecnologie, come i memristor, dovrebbero essere coinvolte”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
