Electronic Noses and Tongues: Applications for the Food and Pharmaceutical Industries
Elizabeth A. Baldwin, Jinhe Bai, Anne Plotto, and Sharon Dea
E-nose

• Электронный нос не разделяет отдельные компоненты, создающие запах, а реагирует на их совокупность в целом. Устройство состоит из приспособления для отбора проб воздуха, датчиков, и устройства обработки их сигналов.
• Основными частями устройства является пробоотборная система, блок детекторов и блок обработки сигналов.
• Для выявления состава компонент, образующих запах, используется группа датчиков, по-разному реагирующих как на одно и то же вещество при разных концентрациях, так и на разные вещества при одинаковых концентрациях.
• Разнородные сигналы датчиков, получающиеся при адсорбции молекул газов, отправляются в вычислительный блок, где они обрабатываются в соответствии со статистической моделью.

E-nose
Для электронных носов чаще всего используют:

• металло-оксидные полупроводники (MOSFET) — транзисторы, которые усиливают или подают/не подают электронные сигналы. Они работают за счёт того, что молекулы, попадающие в датчик, могут иметь или положительный, или отрицательный заряды, и это прямо влияет на электрическое поле внутри датчика. Попадание в детектор извне каждой дополнительной электрически заряженной частицы уникально влияет на транзистор, и меняет его сигнал так, что последний может быть обработан компьютером для распознавания воздействия. Фактически, каждая молекула выявляемого подобным устройством вещества даст свой неповторимый сигнал, который может быть обработан и распознан компьютером.
• электропроводящие полимеры — органические полимеры, которые могут пропускать электрический ток.
• полимерные композиционные материалы — они похожи на электропроводные полимеры, но изготавливаются из не электропроводных полимеров с добавлением электропроводных материалов (например — сажи).
• кварцевые микровесы — измерение поверхностной массы (массы на единицу площади) за счёт измерения частоты (колебаний) кварцевого кристаллического резонатора. Результаты измерений (для эталонных образцов) могут записываться, и затем использоваться для сравнения с новыми результатами.
• поверхностные акустические волны (SAW) — класс микроэлектромеханических систем (MEMS), использующих модуляцию поверхностных акустических волн для реагирования на внешнее физическое воздействие. В некоторых устройствах используются разные типы датчиков, объединённые в одно устройство, например — покрытые полимером кварцевые микровесы QCMs. Использование сигналов от разнородных датчиков позволяет повысить точность и чувствительность устройства.
В последние годы были разработаны электронные носы, использующие масс-спектрометрию или сверхбыструю газовую хроматографию для обнаружения молекул летучих соединений.

---

E-nose

График (PCA) распознавания цитрусовых соков на основе сигналов электронного носа. Наблюдения сгруппированы по типу сока: свежевыжатый апельсиновый сок (OJ), обработанный OJ, обработанный OJ из зараженных фруктов (HLB) и свежевыжатый мандариновый сок.
E-nose

Электронные носы Peres распознают более сотни летучих веществ в пищевых продуктах, определяя степень их свежести и чистоты.

Электронный нос Cyranose 320 изучался как средство обнаружения ХОБЛ, и других заболеваний а также в промышленности для контроля качества и обнаружения загрязнений.
E-tongue

• Электронный язык – это мультисенсорная система, которая состоит из некоторого количества низкоселективных сенсоров и использует математические операции для обработки сигнала, основываясь на распознавании паттернов и/или многомерном анализе данных.
• В электронном языке может быть задействовано множество различных сенсоров: электрохимические (потенциометрические или вольтамперометрические), оптические, пьезоэлектрические, а также сенсоры, основанные на применении импедансной спектроскопии и биомиметических материалов.
• Электронные языки использовались для получения данных о кислоте, горечи и терпкости пищевых продуктов. Исследования включали в себя обнаружение полифенолов и прогнозирование сенсорных характеристик горького, сладкого, кислого, фруктового, карамельного, искусственного, мясного и испорченного вкусов.

E-tongue

Оценка обученной сенсорной панели обработанного сока из апельсинов Хэмлина, собранных со здоровых или больных деревьев (HLB), включая сок из бессимптомных (нормального вида) и симптоматических фруктов (симптоматические для болезни: маленькие, зеленые и однобокие). Показатели здорового сока были значительно выше по аромату апельсина, свежему и сладкому вкусу, а сока HLB были выше по кислому, затхлому и соленому запахам.
E-nose and E-tongue systems for the Bacteria Detection in milk
Jeniffer K Carrillo Gómez, Cristhian M Durán Acevedo, Ramón Ovidio García Rico
Описание работы

• Целью данной работы является описание комбинации E-носа и E-языка, которые были оценены для обнаружения E. coli в разных концентрациях, а также их способности отличать эту бактерию от других, таких как Klebsiella pneumoniae и Salmonella enterica в пастеризованном молоке.
• В составе электронного языка были протестированы золотые и углеродные электроды.
• Для обработки данных измерений использовались методы многомерного анализа, такие как метод главных компонент (PCA) и линейного дискриминантного анализа (LDA).
• Для классификации данных использовались метод опорных векторов (SVM), алгоритмы радиальной базисной функции (RBF) и метод k-ближайших соседей (k-NN).
• При оценке способности обнаруживать и классифицировать E. coli, S. enterica и K. pneumoniae в пастеризованном молоке было отмечено, что электронный нос (датчик TGS 826) и электронный язык (золотой электрод) показали результаты с 94,7% и 92,5% успеха соответственно.

---

E-nose

• В разработке была использована матрица из 16 датчиков оксида металла типа TGS от производителя датчика Figaro.
• Измерительная камера была разработана из метакрилатного материала, с объемной емкостью 30 мл и двумя отверстиями для входа и выхода летучих соединений. Разъем использовался для входа напряжения 5 В постоянного тока и 16-канального выхода. На входе измерительной камеры был размещен шланг длиной 1/4 дюйма 30 см для подключения системы вытяжки летучих веществ с использованием разъемов. Для нагрева и последующего измерения с помощью датчиков требовалось 10 минут. После того, как соединения были измерены электронным носом, было установлено 5 минут для очистки камеры датчика, чтобы избежать эффекта памяти при следующем измерении.
• Для извлечения ЛОС из образцов молока для их анализа электронным носом использовались пробирки объемом 20 мл, в которые добавляли 10 мл образца. После того, как образец нагревали до температуры 50°C в течение 10 минут, газ извлекали из пробирки с помощью иглы и активировали электрический насос для подведения соединений к камере датчика. Во время прогрева контроль температуры осуществлялся с помощью карты сбора данных «Arduino UNO».

E-tongue

• Для работы электронного языка был использован двухканальный потенциостат.
• Для анализа образцов использовались два типа электродов: углеродный электрод (C110) и золотой электрод (220AT).
• Для получения сигналов параметры были настроены с помощью циклической вольтамперометрии.

E-nose

График PCA распознавания бактерий с помощью электронного носа.

Анализ образцов с помощью датчика TGS-826.

1) Стерильная вода,

2) K. pneumoniae, 3) E. coli,

4) S. enterica.
E-tongue

Золотой электрод

Углеродный электрод

---

Смотрите также файлы

• Бл курс 34 саата негізделген, аптасына 1 саат. Курсты масаты.docx

• Организация и информационное обеспечение анализа хозяйственной деятельности предприятий.docx

• Лекции по частной медицинской микробиологии Майкоп 2012 Документ подписан простой электронной подписью.pdf

• Ареал обитания Редкий, находящийся под угрозой исчезновения подвид, численность которого стабилизировалось на крайне низком уровне. Внесен в Красную книгу мсоп. Длина тела 160290 см, хвоста 110. Обитатель лесной зоны. Распространение.docx

• 1. webсайт зірлеу 4 1 азіргі оамдаы Интернет 4.docx