Sensores eletrônicos já podem cheirar como um nariz humano? Saiba mais

Sábado | 5 de agosto, 2023

Estudo divulgado pela Comissão Europeia relata sobre os projetos CARBO-IMmap e SMELLODI, no qual pesquisadores usaram aromas de cravo, eucalipto, limão e rosa para testar um sensor de e-olfação baseado em grafeno e habilitado para aprendizado de máquina.

Dispositivos de detecção eletrônica destinados a detectar odores, como o nariz humano, têm grande potencial em uma ampla gama de aplicações modernas. Pesquisadores apoiados em parte pelos projetos CARBO-IMmap e SMELLODI, financiados pela União Europeia (UE), desenvolveram sensores de e-olfação e introduziram um método para avaliar seu desempenho olfativo em relação a compostos orgânicos voláteis (VOCs, volatile organic compounds). O estudo deles foi publicado na revista ‘Applied Physics Reviews’.

Digitalizando o olfato

VOCs são produtos químicos usados ​​e produzidos na fabricação de tintas, produtos farmacêuticos e refrigerantes. A exposição aos vapores de VOC pode causar problemas de saúde que vão desde irritação nos olhos e dores de cabeça até danos ao fígado e rins. Nossa capacidade de detectar VOCs potencialmente nocivos e identificar sua origem usando nosso olfato é uma ferramenta valiosa para a sobrevivência. Em aplicações modernas, narizes eletrônicos, ou e-narizes, visam alcançar a mesma coisa digitalizando o sentido do olfato.

O dispositivo de detecção de e-olfação possui um nanossensor de canal único – ao contrário dos sistemas convencionais de nariz eletrônico que utilizam matrizes de sensores – e opera em temperatura ambiente. “Este design exclusivo mostra grande potencial para miniaturização e portabilidade”, escreveram os autores em seu estudo.

Testando com quatro aromas

Para testar o desempenho olfativo de seu dispositivo de detecção em termos de desempenho de limite de odor, discriminação de odor e identificação de odor, a equipe selecionou quatro odores baseados em VOC amplamente usados ​​para avaliar o olfato das pessoas: eucaliptol (aroma de eucalipto), 2-nonanone (aroma de limão), eugenol (aroma de cravo) e 2-feniletanol (aroma de rosa). O dispositivo foi exposto ao aroma de rosas em concentrações decrescentes, variando de 19 a 4,4 partes por milhão, e foi capaz de captar o aroma mesmo na concentração mais baixa. Para o teste de discriminação de odores, o sensor foi exposto aos quatro odores e conseguiu discriminar entre eles com uma precisão próxima a 83,3%. Além disso, o uso de algoritmos classificadores de aprendizado supervisionado de máquina, como análise discriminante linear, resultou em alta precisão de identificação de odor (97,5%).

Dois odores

Além dos odores individuais, a equipe também investigou a resposta do dispositivo a misturas de dois odores, descobrindo que ele é capaz de processá-los com eficiência. “A resposta a misturas binárias de odores se comporta perto de um odor individual, enquanto a resposta do outro odor é parcialmente suprimida. Esse fenômeno é análogo ao efeito ofuscante na percepção do olfato humano ao processar misturas binárias de odores”, relatam os autores.

Futuro

A plataforma e-olfaction “alavanca matrizes de nanomateriais altamente sensíveis funcionalizados de diversas maneiras, permitindo assim a detecção e discriminação de uma quantidade muito maior de moléculas de odor alvo e suas misturas complexas. Quando acoplado a dispositivos móveis para análise de dados, é uma grande promessa para ajudar indivíduos com distúrbios olfativos em um futuro próximo. Além disso, tem potencial para ser aplicado em inúmeras áreas emergentes, como monitoramento ambiental ou segurança pública.”

O estudo CARBO-IMmap (Mapeamento de atividade imunológica de nanomateriais de carbono) terminou em 2022. O projeto SMELLODI (Smart Electronic Olfaction for Body Odor Diagnostics) termina em março de 2025.

Quem tiver interesse pode acessar os projetos completos:
CARBO-IMmap project
SMELLODI project

Destaque – Imagem: aloart