Uciążliwość zapachowa/Instrumentalne pomiary zapachu

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Skocz do: nawigacja, szukaj
« ***
Wstęp
»
Elektroniczny nos

Instrumentalne pomiary zapachu[edytuj]

Analiza instrumentalna[edytuj]

Instrumentalne pomiary zapachu w istotny sposób różnią się instrumentalnych pomiarów chemicznych. Instrumentalna analiza chemiczna polega na pomiarach fizycznych lub fizykochemicznych właściwości badanych substancji. Podstawą analizy jakościowej jest oznaczanie liczbowych wartości, które są charakterystyczne dla badanych substancji (np. długości fal absorbowanego światła), a podstawą analizy ilościowej – zależności określonej właściwości fizycznej od stężenia substancji (np. prawo Lamberta-Beera – podstawa spektrofotometrii). Popularne są np. różne techniki analizy spektroskopowej (emisyjnej, absorpcyjnej, fluorescencyjnej), elektrochemicznej (potencjometrycznej, konduktometrycznej, polarograficznej) [1]. W czasie instrumentalnej analizy gazów przemysłowych jest powszechnie stosowana chromatografia gazowa, umożliwiająca korzystanie z czujników nieselektywnych (składniki próbki są rozdzielane w kolumnie GC przed wejściem gazu do detektora). Badania zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego lub powietrza wnętrz wykonuje się z użyciem rozmaitych czujników, selektywnie reagujących na obecność poszczególnych związków, np. zanieczyszczeń szkodliwych dla zdrowia[2].

Możliwości instrumentalnego monitorowania zapachu[edytuj]

An Electronic Nose Estimates Odor Pleasantness.png

Stosowanie analizy instrumentalnej w czasie monitorowania zapachu powietrza i gazów odlotowych jest wciąż sporadyczne, ponieważ nie jest spełniony podstawowy warunek – nie jest znany zbiór fizykochemicznych właściwości mieszaniny zanieczyszczeń powietrza, które powinny być rejestrowane jako cechy skorelowane z rodzajem i intensywnością zapachu. Konstrukcja urządzeń nazywanych elektronicznymi nosami (i analogicznych) jest wzorowana na biologicznym analizatorze węchowym, w którym może zachodzić równoczesne pobudzenie kilkuset zróżnicowanych czujników, nie w pełni selektywnych. Informacje o pobudzeniu każdego z nich są równocześnie przekazywane do opuszki węchowej, a następnie do hipokampa i kory węchowej.

Dzięki temu człowiek wykonuje „analizę jakościową”:

– ocenia hedoniczną jakość wrażenia,
– identyfikuje ok. 10 tys. zapachów, które wcześniej zarejestrował w pamięci.

Równocześnie określa intensywność zapachu, co jest odpowiednikiem analizy ilościowej (zobacz – Prawa psychofizyczne)[3].

Podejmowane są próby zastąpienia impulsów nerwowych odbieranych z neuronów nabłonka węchowego zbiorem danych – nie zawsze równocześnie gromadzonych – pochodzących z wielu różnych czujników. Wyższe piętra analizatora węchowego zastępują programy komputerowe, umożliwiające wykonywanie statystycznych analiz podobieństwa dużych zbiorów danych (porównywanie próbki z wzorcami). Na tym etapie stosuje się często sztuczne sieci neuronowe (NN). Trening NN jest wykonywany:

– z udziałem ludzi opisujących cechy odczuwanego zapachu (rodzaj, siła, jakość hedoniczna),
– wzorców zapachowych – substancji o znanym zapachu (np. kawa, cytryna, ryby).[3][4].

Elektroniczny nos[edytuj]

Elektroniczny nos jest prymitywnym modelem biologicznego analizatora węchowego. Rolę nabłonka węchowego odgrywa „pole czujników” – płytka, na której umieszcza się kilka, kilkanaście lub kilkadziesiąt różnych czujników, reagujących mało selektywnie na obecność różnych związków lub grup związków chemicznych. Funkcje wyższych pięter analizatora biologicznego spełniają klasyczne programy, umożliwiające określanie stopnia podobieństwa reakcji „pola czujników” na działanie badanej próbki i dostępnych wzorców.

Zobacz: Elektroniczny nos

System GC-NN[edytuj]

W systemie GC-NN dane uzyskiwane z „pola czujników” są zastępowane przez informacje zawarte w chromatogramach mieszanin – zbiorach sygnałów, które są rejestrowane w czasie wymywania badanej próbki z jednej lub z kilku różnych kolumn chromatograficznych, do jednego lub do kilku różnych detektorów GC. Najbardziej obiecujące wydaje się wykorzystanie detektorów MS (spektrometria mas), które umożliwiają m.in. identyfikację mieszanin związków chemicznych na podstawie rodzajów i ilości fragmentów, na które rozpadają się cząsteczki składników badanej mieszaniny. Badania rozpoczęto w Politechnice Szczecińskiej w roku 2006[5].

Zobacz: System GC-NN

Odtwarzacz zapachu[edytuj]

Odtwarzacze zapachów są urządzeniami elektronicznymi, które umożliwiają automatyczne odtwarzanie dowolnego zapachu poprzez mieszanie różnych wonnych składników w proporcjach zależnych od zbioru odpowiedzi czujników elektronicznego nosa na odtwarzany zapach.

Zobacz: Odtwarzacz zapachu

Czy znasz odpowiedź?[edytuj]

  • Czy instrumentalny „pomiar zapachu” jest możliwy?

Przypisy

  1. Jerzy Minczewski, Zygmunt Marczenko: Chemia analityczna. T. 3: Analiza instrumentalna. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1987. 
  2. Czujniki gazów nieorganicznych i organicznych (pol.). W: Czujniki i sensory do pomiarów czynników stanowiących zagrożenia w środowisku - modelowanie i monitoring zagrożeń [on-line]. sensory.pwr.wroc.pl. [dostęp 2012-02-02].
  3. 3,0 3,1 Joanna Kośmider, Barbara Mazur-Chrzanowska, Bartosz Wyszyński: Odory. Wyd. 1. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002. ISBN 978-83-01-14525-5. [dostęp 2012-01-30].  (pol.)
  4. P. Turek, J. Chmielewski (Akademia Ekonomiczna w Poznaniu). Nos elektroniczny jako nowoczesne narzędzie w ocenie jakości wyrobów. „Zeszyty Naukowe Akademii Ekonomicznej w Krakowie”, s. 147- 160, 2006 (pol.). 
  5. J. Kośmider: Oferta dot. kontynuacji programu badań systemu GC-NN (chromatografia gazowa GC + sztuczne sieci neuronowe NN) i jego modyfikacji pt. „Sekwencja sygnałów FID zamiast mapy pobudzeń e-nosa” (pol.). W: [Projekt badawczy zamawiany Nr PBZ-MEiN-5/2/2006 pt.: Nowe metody i technologie dezodoryzacji w produkcji przemysłowej, rolnej i gospodarce komunalnej; zadanie 2: Opracowanie, wzorcowanie i walidacja metod analitycznych wykonywanych nowym urządzeniem analizującym odory z wykorzystaniem technik chromatograficznych oraz tzw. „sztucznego nosa”, urządzenia wyposażonego w sensory wyskalowane na składniki zapachowe [on-line]. ZUT w Szczecinie, 2006. [dostęp 2012-02-02].

Powrót do spisu treści