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La nariz electrónica y sus aplicaciones.

Estimados barineses, quizas les parezca cómica la fotografía de este artículo, y ciertamente lo es, pero en esta oportunidad quiero traerles información referente a la utilización de dispositivos imitadores del sentido del olfato. Resulta muy interesante observar como la ciencia trata de copiar el funcionamiento de los sistemas biológicos para sustituir ciertas carencias, espandir nuestro mundo o simplemente, para mejorar nuestra calidad de vida.

La nariz electrónica se define como un instrumento dotado de sensores químicos y de un programa quimiométrico de reconocimiento de modelos, que es capaz de reconocer y comparar olores individuales o complejos. Al igual que el sistema olfativo humano, su objetivo es relacionar el aroma que se percibe con una respuesta que, tras ser almacenada en la memoria, servirá como modelo en ulteriores análisis. Este dispositivo procesa la fracción volátil de la muestra (y, por lo tanto, el aroma) de forma global, igual que hace la nariz humana, permitiendo clasificar los diferentes sustancias en función de su similitud aromática, aunque no determina la composición de dicho aroma.

Desde un punto de vista funcional una nariz electrónica está formada fundamentalmente por cuatro bloques bien definidos, imitando el sentido del olfato en el humano:

1.-     Un bloque de transducción cuyo elemento fundamental es un arreglo de sensores químicos . En estos sensores ocurre alguna reacción o modificación quimicofísica de la sustancia que se está analizando. Es lo mismo que pasa cuando una particular toca nuestras centros olfativos. 

2.-     Un segundo bloque de adquisición de señal y conversión a un formato digital apropiado en la que se incluye circuitería de adquisición de datos. El cambio en los sensores debe ser convertido en una señal eléctrica mediante componentes electrónicos adecuados. En el caso de los humanos, la estimulación sensorial debe transformarse en una señal eléctrica que viaja por los nervios hacia el cerebro.

3.-     El bloque de procesamiento, donde la señal eléctrica proveniente del bloque anterior, debe ser almacenada, clasificada y "aprendida", tal como lo haria un cerebro humano. En los humanos, eso lo hace el cerebro.

4.-     Y un cuarto bloque de presentación de resultados, donde los resultados deben ser mostrados, ya sea en una pantalla de computadora o un registrador, por ejemplo. El resultado, en los humanos, se expresa por acciones como rechazar una comida, un perfume, taparse la nariz, etc. 

La diferencia fundamental entre los sistemas de olfato electrónico reside en la tipología de los sensores empleados. Los llamados sensores de gases son los más consolidados. Estos sensores, que funcionan en batería (dispuestos en serie, como una batería de carros) y están constituidos por diferentes materiales (óxidos metálicos, polímeros conductores, cristales piezoeléctricos, etc.), modifican sus propiedades eléctricas cuando interaccionan con los compuestos volátiles, proporcionando una huella olfativa de la fracción volátil que han percibido.

Los sensores suelen poseer alta sensibilidad, es decir que pueden llegar a detectar niveles muy bajos de la especien en cuestión, dependiendo de la aplicación específica. Los sensores son generalmente de bajo costo, con capacidad de miniaturización y tienen la posibilidad de diseñarse especialmente para cada aplicación.

El poder analítico de un conjunto de sensores fue ya apreciado en la década del „80 por investigadores de la Universidad Warwick (UW) de Gran Bretaña y por el Aragonne National Labs. (ANL) de los EE.UU. Estos grupos utilizaron un conjunto de sensores para la detección de ciertos gases. Los investigadores de la UW liderados por K. Persaud orientaron los estudios en entender los procesos del olfato biológico utilizando un conjunto de sensores de óxidos metálicos semiconductores (MOX) y posteriormente ampliaron su investigación a sensores basados en polímeros conductores. Liderados por J. Setter y W. Penrose, el grupo del ANL desarrolló un dispositivo para la detección en casos de emergencias de escapes gaseosos peligrosos, acuñaron el término CPS (espectroscopía química paramétrica) y utilizaron la “huella digital” olfativa para caracterizar las substancias. El primer instrumento comercial conocido con el nombre de “sniffer” (olfateador) fue construído por Baccharach Inc. en la década del ‟60. Tenía un solo sensor de gas y si bien se utilizaba para oler no llegó a ser una nariz electrónica.

En 1991 el tema “narices electrónicas” recibiría un renovado interés gracias al Primer Congreso Internacional de Narices Electrónicas (ISOEN 1) en Reikjavik, Islandia (financiado por la OTAN).

Las narices electrónicas son utilizadas actualmente en una gran variedad de aplicaciones de determinación de olores y compuestos volátiles. Las aplicaciones más comunes están en procesos de la industria alimenticia y control de calidad, diagnóstico médico, monitoreo del medio ambiente, control de procesos industriales, desarrollo de fragancias y cosméticos, seguridad y toxicología, detección de narcóticos, sistemas de acondicionamiento de aire, etc.

Entre las aplicaciones especificas dentro de la industria de la alimentación está la determinación de la calidad materias primas, evolución durante la producción, control de procesos de cocción, monitoreo de procesos de fermentación, inspección de pescado en almacén, chequeo de ranciedad, deterioro por envejecimiento, verificación de ingredientes para jugos, monitoreo de bebidas, graduación alcohólica de licores, inspección de olores en contenedores y “packaging” de alimentos y determinación del tiempo en que se produce la pérdida de calidades de aroma en producto conservados. En restaruantes se utiliza para saber si la comida está apta para consumo pues la descomposición de alimentos por bacterias produce especies volátiles que pueden ser detectados por la nariz electrónica.Se está pensando colocar este dispositivo en neveras y refrigeradores de uso masivo para evitar el consumo de alimentos en mal estado.

 

El término médico “Diabetes Mellitus” literalmente significa “orina dulce” y tiene origen en la época en que los médicos utilizaban el olfato y hasta el gusto como técnicas de análisis. La evolución fue relegando estas prácticas aplicándolas sólo en aislados casos. Hoy, las narices electrónicas ofrecen un nuevo potencial para esta técnica debido a su reproducibilidad, objetividad y una aceptable aproximación analítica. Con estos dispositivos se pueden examinar distintos olores del cuerpo humano presentes en: respiración, heridas, y fluidos corporales, entre otros, e incluso identificar posibles problemas de salud. El análisis del aire exhalado puede ser usado para diagnosticar irregularidades gastrointestinales, sinusitis, infecciones respiratorias, fuentes bacterianas de mal olor bucal, diabetes e insuficiencias hepáticas. 

En la industria cosmética también se utiliza las narices electrónicas. Investigadores de la Universidad Pablo de Olavide en España desarrollaron un aparato olfativo electrónico que cuenta con la capacidad de detectar si un perfume es original o una falsificación. En el caso de las falsificaciones, la sensibilidad del aparato es tan precisa que a pesar de la calidad imitativa de estos productos -que incluso engañan a los expertos-, para el dispositivo no presentan mayores problemas, diferenciando aspectos imposibles de detectar por una nariz humana entrenada.

Los microsensores de aroma pueden ser incluídos en los teléfonos celulares para que los aparatos alerten a sus usuarios de variaciones químicas en el aliento que determinen no estar en su mejor estado de salud y les alerten que deben consultar a un médico. Esto se basa en que os patrones “aromáticos” de personas sanas y enfermas son distintos ya que al respirar, la persona emite partículas químicas, las cuales podrían ser detectadas a nivel médico para establecer si está o no en su mejor estado de salud.Los científicos trabajan en un mecanismo olfativo para la detección de enfermedades, entre ellas el cáncer, tuberculosis y el parkinson, cuando apenas se estén desarrollando en el paciente. Pero el aparato, que podría estar listo para su producción en masa en octubre de 2013 y también sería útil para detectar otras enfermedades pulmonares como el cáncer de pulmón.POr otra parte, Científicos del Instituto de Tecnología de Israel desarrollaron una nariz electrónica capaz de detectar la presencia de enfermedades renales por medio del aliento. En principio, el dispositivo fue probado con éxito en ratas de laboratorio, pero en un futuro permitirá realizar un diagnóstico temprano a personas con enfermedades en los riñones, y ofrecer un tratamiento.

Científicos israelíes han diseñado una 'nariz electrónica' capaz de detectar el olor específico de cada persona, que podría ser utilizada tanto en la medicina como en criminología. Algo similar a los análisis de ADN, pero mucho más simple y barato."Es como una huella digital, todos tenemos un olor particular y la investigación trata de descubrir si se puede establecer una vínculo concluyente que pueda ser empleado en tribunales", dijo Tzvika Kanfer, director de Ciencias Exactas y Tecnología en el ministerio de Seguridad Interior de Israel.

Debido a nuestros limites biológicos naturales en el sentido del olfato, los humanos no podemos diferenciar olores como lo haría un perro, por ejemplo, ya que no poseemos el mismo número de células olfativas ni tampoco las tenemos tan especializadas. Un humano puede detectar el olor de una sopa, mientras que un perro puede detectar facilmente cada componente de esa sopa, solo por el olor. Pero los humano utilizamos el cerebro para crear dispositivos que nos permitan expandir nuestros sentidos y percibir al mundo de otra manera. Aparentemente, no existen límites para este tipo de investigación cuya potencialidad es increible.

Compilado por el equipo de Barinas.net.ve
El Hogar Virtual de la Familia de Barinas. 

Referencias

Texto

http://es.wikipedia.org/wiki/Nariz_electrónica

http://www.acenologia.com/ciencia60_2.htm

http://www.ate.uniovi.es/8695/documentos/trabajos%202009-10/2%BA%20trabajo%202009-10/22%20enero%201030/NARIZ%20BIONICA.pdf

http://www.lr21.com.uy/tecnologia/1081598-desarrollan-nariz-electronica-para-celulares-nos-avisara-si-estamos-enfermos

http://actualidad.rt.com/ciencias/view/82461-crean-nariz-electronica-capaz-identificar-posibles-delincuentes-olor

http://www.cocolink.com.ar/?p=5109

http://www.20minutos.es/noticia/1688005/0/nariz/sospechoso/cientificos/

http://www.noticias24.com/tecnologia/noticia/16272/cientificos-desarrollan-una-nariz-electronica-para-localizar-a-sospechosos/

http://elperiodiquito.com/article/41855/-Nariz-electronica--permitira-detectar-tuberculosis-y-cancer-en-aliento

http://www.weblog.com.ar/2009/06/23/una-nariz-electronica-detecta-enfermedades-renales-por-medio-del-aliento/

Imagen

http://www.cocolink.com.ar/?p=5109

http://vinoperfecto.blogspot.com/2012/04/nariz-electronica-para-cata.html

http://navegante2.elmundo.es/navegante/2007/11/14/gadgetoblog/1195067310.html

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