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ıllı Nariz electrónica wiki: info, historia y vídeos


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Una nariz electrónica es un sistema electrónico con capacidad analítica cuya finalidad es advertir los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) que son parte de una muestra olorosa pudiendo de esa forma reconocerla o bien discriminarla en un conjunto de substancias olorosas. Estos sistemas imitan de una forma exageradamente simplificada el principio del sistema olfativo de los mamíferos.

wikiDiagrama de bloques funcional de una nariz electrónica genérica (se da una descripción detallada de cada bloque en el artículo).

Desde un punto de vista funcional una nariz electrónica genérica está formada esencialmente por cuatro bloques bien definidos:



  • Un bloque de transducción cuyo elemento esencial es un array de sensores químicos o bien de gas. Este array acostumbra a estar formado por un número determinado de sensores. El número de sensores en el array como la tecnología empleada para incorporar los sensores influye de forma esencial en las posibilidades de la aplicación. En secciones siguientes se va a describir tanto la tecnología como el funcionamiento de estos sensores.


  • Un segundo bloque de adquisición de señal y conversión a un formato digital apropiado en la que se incluye circuitería de adquisición de datos, esencialmente un conversor analógico-digital, como componentes electrónicos para el acondicionamiento de la señal analógica entregada por el array, los que pueden ser desde un amplificador operacional hasta un simple condensador,...


  • Otro bloque de procesado, encuadrándose en general dicho procesado en el campo del Aprendizaje Automático (este término es una traducción del original en inglés Machine Learning).


  • Y una cuarta parte bloque de presentación de resultados, esta parte en su versión más básica podría estar formada por una fácil pantalla LCD.

En la una parte de transducción el factor esencial es un array de sensores químicos. Estos sensores normalmente son no concretos y reaccionan frente a un fantasma parcialmente grande de compuestos (o sea, no han sido diseñados para reconocer ningún compuesto específico sino más bien, por contra, cuanto mayor sea el número de compuestos frente a los que pueden reaccionar en teoría mayor es el número de campos de aplicación). La circuitería de adquisición y acondicionamiento de señal es completamente estándar comprendiendo desde el citado conversor analógico-digital hasta amplificadores operacionales pasando evidentemente por elementos circuitales pasivos. La única característica concreta de la aplicación que deberían tener dichos elementos circuitales es que sean de bajo estruendo puesto que las señales inducidas por ciertos compuestos pueden ser exageradamente enclenques.


Las técnicas empleadas en la una parte de procesado pertenecen como se comentó previamente al campo del Aprendizaje Automático mas adaptadas a las señales entregadas por los sensores químicos. Dicho conjunto de técnicas son conocidas con el nombre de Aprendizaje Olfativo Automático (esta acepción procede del término en lengua inglesa, Machine Olfaction). Los aspectos diferenciales entre las señales entregadas por los sensores y otros géneros de señales sobre los que asimismo se empleen técnicas de Aprendizaje Automático, como señales de voz, de audio o bien señales de control, van a ser expuestos ahora.


Hay que decir que asimismo existen dispositivos que fundamentan su procesado en técnicas propias de la cromatografía de gases.




El científico Alexander Graham Bell hizo ver a la sociedad que era bastante difícil medir un fragancia, como podemos observar en la próxima cita:


¿Alguna vez habéis medido un fragancia? ¿Podéis decir si un fragancia es justo el doble de fuerte que otro? ¿Podéis medir la diferencia entre un género de fragancia y otro? Está claro que hay muchos diferentes géneros de olores… toda la gama existente entre el fragancia de las violetas hasta el fragancia de la asafétida. Mas hasta el momento en que no podáis medir el gusto de un fragancia y sus diferencias, no vais a tener ciencia del fragancia. Si tenéis la ilusión de hallar una nueva ciencia: medid un fragancia.


—Alexander Graham Bell, 1914


Durante décadas, desde el momento en que Bell hizo esta observación no se generó ningún género de avance científico en este aspecto, en verdad hasta el momento en que no pasaron los años cincuenta no se generó ningún progreso significativo.


La función de estos sensores es dar sitio a una magnitud física (conductancia, resistencia,...) la que pueda ser capturada por el hardware de adquisición. Dicha magnitud debería reflejar en menor o bien mayor la exposición de los sensores a la muestra olorosa.


La magnitud empleada para „tomar la huella“ (en verdad el término en inglés fingerprint es extensamente usado en este campo) de la muestra olorosa bajo test depende prácticamente solamente del género de sensor químico empleado en la aplicación.


El funcionamiento de estos sensores es esencialmente el siguiente: tras ser expuestos los sensores a un determinado gas o bien mezcla de ellos la magnitud física ya antes citada se ve perturbada en una forma en teoría diferente conforme la substancia a la que se expone. En el caso más simplificado en el que solo se emplee un sensor, este debería padecer una alteración de magnitud tal que esta fuera característica de la substancia a la que se expone.


A continuación se van a describir los primordiales géneros de sensores químicos usados en estos dispositivos.


Tipos de sensores químicos


Los géneros de sensores más extensamente empleados son cuatro: basados en semiconductor de óxido metálico (Metal-Oxide Semiconductor), basados en onda acústica de superficie (Surface Acoustic Wave, SAW), ópticos, basados en fotoionización y los basados en resistencia (Chemiresistors).



  • basados en semiconductor de óxido metálico, estos sensores están formados por una fina lámina de semiconductor de determinado óxido metálico. Tras la exposición tiene sitio un cambio en la conductancia del material y esto es el lo que se usa para caracterizar la substancia olorosa.Estos sensores son de manera comercial alcanzables y tienen buena sensibilidad mas para su adecuado funcionamiento deben operar a temperaturas entre cien °C y seiscientos °C lo que hace que consuman más potencia que aquellos que pueden marchar a temperatura entorno siendo difícilmente acomodables a dispositivos portátiles por razones evidentes.


  • basados en onda acústica de superficie, estos sensores usan las ondas acústicas conocidas como ondas Rayleigh en honor de su descubridor. El funcionamiento es el siguiente: estos sensores están formados por un material piezoeléctrico (generalmente un cuarzo) el que se cubre con una delgada capa de un material (en la mayor parte de los casos se utiliza un polímero) que reacciona en contacto con determinados gases, dicha estructura es excitada a través de señales de radiofrecuencia las que cambian su frecuencia inicial de excitación tras la aparición de las citadas ondas de superficie las que se inducen en la estructura cuando esta entra en contacto con la substancia olorosa objetivo. Los beneficios de esta clase de sensores son su alta sensibilidad y que pueden ser producidos en masa con alta reproducibilidad (o sea, se puede fabricar una cantidad elevada de exactamente los mismos y su comportamiento es semejante con determinada tolerancia). No obstante, puesto que tienen que excitarse con radiofrecuencia el incremento de la miniaturización puede ser un inconveniente en el momento de aplicar dicha excitación.


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