EO

Elektronische neus onderscheidt muntgeuren

05 mei 2021 om 12:49 uur

De combinatie van sensoren en materialen maakt het kunstmatige reukvermogen mogelijk. Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT

In de natuur trekken kruidengeuren bijvoorbeeld insecten aan. Maar ze worden ook in de industrie gebruikt, bijvoorbeeld bij de vervaardiging van parfums en smaakstoffen. Om op een betrouwbare, snelle en objectieve manier onderscheid te maken tussen muntgeuren, ontwikkelden onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in een interdisciplinaire samenwerking een elektronische neus met een kunstmatige reukzin: hij kan met grote precisie verschillende soorten munt herkennen. Dat maakt hem geschikt voor toepassingen als farmaceutische kwaliteitscontrole of de observatie van muntolie als milieuvriendelijk bioherbicide.


Het onderzoek is gepubiceerd in Chemosensors.

 

 De industriële controle van muntolie is onderworpen aan strikte wettelijke voorschriften om namaak te voorkomen, is tijdrovend en vereist veel vaardigheid. Een nieuwe elektronische neus op basis van sensoren met gecombineerde materialen moet dit ondersteunen. Hij is al getest met zes verschillende soorten munt.

 

Bij de ontwikkeling van de elektronische neus is men zo dicht mogelijk bij het biologische model gebleven: de olfactorische cellen die via elektrische impulsen informatie naar het menselijk brein sturen, worden vervangen door twaalf sensoren (Quartz Crystal Microbalance, kortweg QCM). Deze bestaan ​​uit twee elektroden met een kwartskristal. Dergelijke componenten zijn bijvoorbeeld ook ingebouwd in mobiele telefoons, omdat ze op een kosteneffectieve manier een hoge nauwkeurigheid van de frequenties van mobiele telefoons garanderen. "De geur van de munt zet zich af op het oppervlak van de sensoren. Hierdoor verandert hun resonantiefrequentie en krijgen we een reactie op de betreffende geur", aldus professor Christof Wöll.

 

Geuren bestaan ​​uit organische moleculen in verschillende samenstellingen. Opdat de nieuwe sensoren die leerden vastleggen, gebruikten de onderzoekers twaalf speciale sensormaterialen, waaronder metaal-organische raamwerken (Engelse Metal-Organic Frameworks, MOFs). "Deze materialen zijn zeer poreus en bijzonder geschikt voor sensortoepassingen omdat ze als een spons veel moleculen kunnen absorberen", zegt Wöll. "Door de sensoren te combineren met de verschillende materialen, verbinden we virtueel een neuraal netwerk met elkaar." 

 

Training met machine learning

De wetenschappers testten de elektronische neus met zes verschillende soorten munt, waaronder klassieke pepermunt, paardenmunt en kattenkruid. "We trainen de sensoren met verschillende machine learning-methoden, zodat ze de vingerafdruk van de respectieve geur kunnen maken uit de verzamelde gegevens en zo de geuren van elkaar kunnen onderscheiden", zegt Wöll . Na elk geurmonster wordt de neus ongeveer een half uur met kooldioxide gespoeld, zodat de sensoren kunnen regenereren.

 

De elektronische neus is een gebruiksvriendelijk, betrouwbaar en goedkoop alternatief voor conventionele methoden zoals massaspectrometrie, zegt de wetenschapper. De focus voor verdere ontwikkeling ligt op sensoren die sneller regenereren. De onderzoekers willen ook MOF-materialen ontwerpen voor andere toepassingsgebieden, zoals voor kunstmatige geurdetectie in de medische diagnostiek.

 

 

 

 

Gerelateerd nieuws

Nieuwe materialen: wanneer geluidsgolven achteruit lopen

Nieuwe materialen: wanneer geluidsgolven achteruit lopen

Akoestische golven in gassen, vloeistoffen en vaste stoffen hebben meestal een bijna constante geluidssnelheid. Uitzondering vormen zogenaamde rotons: de geluidssnelheid verandert sterk met de golflengte en ook…

Oplaadbare batterijen op basis van cement

Nieuw concept maakt compleet gebouw tot batterij

Stel je een volledig betonnen gebouw van twintig verdiepingen voor dat energie kan opslaan als een gigantische batterij. Dankzij onderzoek van de Chalmers University of Technology, Zweden, kan dit werkelijkheid worden.…

Nucleaire reacties smeulen weer in Tsjernobyl

Nucleaire reacties smeulen weer in Tsjernobyl

Vijfendertig jaar nadat de kerncentrale van Tsjernobyl in Oekraïne explodeerde bij het ergste nucleaire ongeval ter wereld, smeulen de splijtingsreacties opnieuw in de uraniumbrandstofmassa's die diep in een…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

7 juni 2021, online

Vision, Robotics & Motion business event

Het online alternatief voor de vakbeurs Vision, Robotics & Motion.

15 juni 2021

Webinar: Hoe data inzichtelijk te maken en te gebruiken via Cloud-toepassingen

Gericht op het inzichtelijk en bruikbaar maken van machine- en procedata

17 juni 2021

Schneider Electric Webinar: Cloud-oplossingen voor industriële processen

Gericht op op het hoe en waarom van Cloud-oplossingen

Meer agendapunten »