Os narizes eletrônicas ou “e-noses”, alimentados por Sensores de gás, desempenham um papel fundamental em várias aplicações para decodificar informações químicas e ambientais. Essa tecnologia tem avançado significativamente nos últimos anos, com avanços tanto em hardware quanto em algoritmos. Como resultado, eles têm uma ampla gama de casos de uso potenciais, desde monitoramento ambiental até diagnóstico médico. No entanto, apesar dos muitos avanços nessa tecnologia, a estabilidade e confiabilidade dos sensores permanecem um problema. Neste artigo, exploramos as novas avanços em narizes eletrônicos e como eles resolvem os desafios da detecção de gases.

O que são os narizes eletrônicos?

Um nariz eletrônico, também conhecido como e-nose, é uma tecnologia fascinante que foi desenvolvida para replicar os sistemas olfativos encontrados em humanos e animais. Nosso sentido do olfato, muitas vezes dado como garantido, depende de um processo complexo envolvendo neurônios receptores olfatórios (ORNs). Quando expostos a moléculas odoríferas, esses neurônios são ativados, desencadeando uma resposta eletroquímica que, em última análise, leva à percepção de um determinado cheiro.

Os e-noses são projetados para imitar esse processo intricado, utilizando uma matriz de sensores. Esses sensores são capazes de detectar e analisar uma ampla gama de moléculas odoríferas complexas, permitindo ao e-nose diferenciar entre vários odores. Os dados coletados por esses sensores são então processados e analisados usando algoritmos sofisticados, permitindo que o nariz eletrônico identifique e classifique diferentes odores.

As aplicações dos narizes eletrônicos são diversas e abrangentes. Eles têm utilidade em diversos campos, como indústrias de alimentos e bebidas, monitoramento ambiental, cuidados de saúde e até mesmo na área da ciência forense. Ao aproveitar o poder dos narizes eletrônicos, cientistas e pesquisadores podem obter insights valiosos sobre a composição, qualidade e características dos diferentes odores, levando a avanços e melhorias em diversos aspectos de nossas vidas.

Esforços estão sendo feitos para melhorar a sensibilidade, seletividade e estabilidade desses sensores. No entanto, ainda existem algumas limitações, como leituras imprecisas ao longo do tempo e dificuldade em diferenciar entre odores similares.

IA e ML podem ajudar a melhorar o desempenho desses dispositivos. Os cientistas utilizam algoritmos de aprendizado profundo para analisar as respostas dos sensores e identificar compostos específicos. No entanto, alguns tipos de odores podem não estar adequadamente representados no conjunto de dados de aprendizado, o que pode afetar a precisão.

Como funcionam o e-noses na prática?

e-noses atuando na saúde

Cientistas da Universidade de Massachusetts Amherst criaram recentemente um nanofio cultivado com bactérias e usado para identificar produtos químicos. Esses nanofios podem ser agrupados em um sensor vestível para ajudar no diagnóstico médico. Eles são mais ecológicos do que os nanofios de carbono convencionais porque são orgânicos e biodegradáveis.

Pesquisadores usaram uma bactéria chamada Geobacter Sulfurreducens para criar um filme biológico que produz eletricidade a partir de doces. Essas bactérias têm a capacidade de desenvolver fios condutores de eletricidade, mas precisam de um ambiente específico para crescer. Os cientistas modificaram uma bactéria chamada Escherichia Coli para criar um sensor que pode detectar a presença de amônia em pacientes com doenças renais. A equipe descobriu que o nanofio modificado é mais sensível à amônia do que antes. Isso pode ajudar a identificar diferentes condições de saúde, além de doenças renais.

e-noses no combate a incêndios

Narizes eletrônicos também podem detectar incêndios florestais na primeira hora de combustão lenta. Isso ajuda a extinguir o fogo mais rapidamente e reduzir os danos causados. Os sensores da startup Dryad Networks são capazes de identificar incêndios em poucos minutos, dando mais tempo para os bombeiros agirem.

Os sensores Dryad podem detectar incêndios florestais e monitorar o clima, temperatura, umidade, pressão do ar e qualidade do ar. O Silvanet Wildfire Sensor da Dryad é movido a energia solar e detecta hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Ele utiliza supercapacitores em vez de baterias tradicionais e possui capacidade de comunicação de longo alcance (LoRaWAN). Esses sensores podem funcionar por até 10 a 15 anos sem a necessidade de substituição dos capacitores.

Cheirando pragas agrícolas

Narizes eletrônicos são usados na pesquisa agrícola para identificar infestações de moscas-brancas em tomateiros. Esses dispositivos farejam os compostos orgânicos que as plantas liberam quando estão infestadas. Leia mais aqui. A equipe criou um dispositivo chamado nariz eletrônico para a estufa. Ele possui sensores que convertem amostras de VOC em sinais digitais. Um algoritmo reconhece os diferentes tipos e concentrações. O sistema é capaz de detectar plantas de tomate saudáveis e infestadas através do olfato.

A equipe acredita que, com testes e desenvolvimento adicionais, seu sistema pode ser uma ferramenta de monitoramento útil para os proprietários de estufas combaterem as moscas-brancas antes que atinjam níveis prejudiciais.

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