Il Naso Elettronico

Il  naso elettronico: cos’è e come funziona

Il naso elettronico è un dispositivo che utilizza sensori di odore per rilevare e identificare specifiche molecole nell’aria. Questi sensori possono essere realizzati con diverse tecnologie, ma tutti funzionano in modo simile: quando una molecola entra in contatto con un sensore, provoca una reazione chimica che viene tradotta in un segnale elettrico. Il naso elettronico è stato sviluppato come alternativa al naso umano, che può essere soggetto ad errori di giudizio e a limiti fisici. Grazie ai sensori di odore, il naso elettronico è in grado di rilevare e identificare odori che altrimenti sarebbero sfuggiti all’olfatto umano. Inoltre, il naso elettronico può essere utilizzato in situazioni in cui l’essere umano non può essere presente o in cui l’odore è troppo pericoloso per essere rilevato direttamente.

Il naso elettronico può essere utilizzato in diversi settori, come l’industria alimentare, la medicina, la sicurezza e l’ambiente. Ad esempio, in industria alimentare, il naso elettronico può essere utilizzato per controllare la qualità degli alimenti, rilevando eventuali contaminazioni o odori sgradevoli. In campo medico, il naso elettronico può essere utilizzato per diagnosticare alcune malattie, come la fibrosi cistica, che causa un odore caratteristico nella sudorazione. Nella sicurezza, il naso elettronico può essere utilizzato per rilevare sostanze pericolose, come esplosivi o droghe. In sintesi, il naso elettronico è un dispositivo che utilizza sensori di odore per rilevare e identificare specifiche molecole nell’aria. Grazie alla sua versatilità e alla sua capacità di rilevare odori al di là dei limiti dell’olfatto umano, il naso elettronico ha molteplici applicazioni in diversi settori e continua a svilupparsi come tecnologia di interesse per il futuro.

Storia della tecnologia dei sensori di odore: dalla sua origine ai giorni nostri   

La tecnologia dei sensori per il naso elettronico, nota anche come elettronica degli odori, ha una storia relativamente breve rispetto ad altre tecnologie. Tuttavia, negli ultimi decenni, questa tecnologia ha fatto passi da gigante e ha trovato applicazioni in vari settori.

La storia dei sensori di odore risale agli anni ’50, quando il chimico tedesco Gerhard Johannes Meinema sviluppò un sensore di odore che utilizzava un metallo poroso per assorbire le molecole di odore. Tuttavia, il dispositivo era ancora poco preciso e aveva difficoltà a distinguere tra diversi odori. Negli anni ’60 e ’70, il chimico giapponese Susumu Honjo sviluppò un sensore di odore che utilizzava un film di polimeri per rilevare le molecole di odore. Il sensore di Honjo era più preciso del sensore di Meinema e riusciva a distinguere tra diversi odori. Tuttavia, il dispositivo era ancora costoso e difficile da produrre in grandi quantità. Negli anni ’80, la tecnologia dei sensori di odore iniziò a svilupparsi rapidamente, grazie all’avvento dei sensori a conduzione elettrica. Questi sensori utilizzano materiali come l’ossido di metallo per rilevare le molecole di odore, producendo un cambiamento nella loro resistenza elettrica.

Questa tecnologia si è dimostrata molto efficace per la rilevazione di odori e ha trovato applicazioni in vari settori, come l’industria alimentare, la medicina e la sicurezza. Negli anni ’90 e 2000, la tecnologia dei sensori di odore ha continuato a evolversi, con lo sviluppo di nuove tecnologie come i sensori a cristalli piezoelettrici e i sensori a fibra ottica. Inoltre, l’intelligenza artificiale e il machine learning sono stati integrati nei sensori di odore, migliorando la loro capacità di distinguere tra diversi odori e di rilevare anche odori molto deboli. Oggi, la tecnologia dei sensori di odore continua a evolversi, con la ricerca di nuovi materiali e nuove modalità di rilevamento. I sensori di odore sono utilizzati in vari settori, come l’industria alimentare, la medicina, l’ambiente, la sicurezza e la robotica, e continuano a trovare nuove applicazioni

I principi fisici dei sensori di odore: come i sensori di odore rilevano le molecole e le trasformano in un segnale elettronico

I sensori di odore rilevano le molecole odorose nell’aria attraverso l’interazione tra le molecole di odore e il materiale del sensore. Ci sono diversi meccanismi fisici coinvolti nella rilevazione degli odori, ma il più comune è quello della resistenza elettrica. I sensori di odore a resistenza elettrica sono costituiti da un substrato solido che viene rivestito da un materiale sensibile agli odori, come un metallo o un semiconduttore. Quando le molecole odorose entrano in contatto con il materiale sensibile, si verificano reazioni chimiche che modificano la resistenza elettrica del materiale. Questa variazione di resistenza è proporzionale alla concentrazione delle molecole di odore nell’aria. Un altro meccanismo fisico utilizzato nei sensori di odore è quello della capacitanza. Questi sensori sfruttano la capacità di un materiale di immagazzinare carica elettrica, che viene modificata quando le molecole odorose si legano al materiale sensibile. La variazione di capacità è quindi convertita in un segnale elettrico che rappresenta la concentrazione delle molecole di odore nell’aria. Un terzo meccanismo utilizzato nei sensori di odore è quello della piezoresistenza. In questo tipo di sensore, le molecole di odore agiscono sulla resistenza meccanica del materiale sensibile, che a sua volta modifica la resistenza elettrica del sensore. La variazione di resistenza viene poi convertita in un segnale elettrico. Oltre a questi meccanismi, ci sono anche sensori di odore basati sulla fibra ottica, che utilizzano la capacità di una fibra ottica di propagare la luce. In questi sensori, le molecole di odore si legano al rivestimento sulla fibra ottica, modificando il modo in cui la luce viene trasmessa attraverso la fibra. Questa variazione di trasmissione viene poi convertita in un segnale elettrico. In generale, tutti i sensori di odore sono basati sulla capacità di un materiale di interagire con le molecole di odore e di trasformare questa interazione in un segnale elettrico. La scelta del materiale e del meccanismo di rilevamento dipende dalle specifiche applicazioni del sensore, ma tutti si basano sui principi fisici dell’interazione tra le molecole di odore e il materiale sensibile.

In alcune applicazioni si è utilizzato un PID  (Photo Ionization detector) Tiger al posto del naso elettronico. Un’applicazione importante è la ricerca dei terpeni nei boschi . Le emissioni devono essere solo BVOC. In questo specifico caso il PID rileva i terpeni in maniera specifica e selettiva e può funzionare come naso elettronico.