Sztuczny nos powstaje we Wrocławiu. Zobacz, do czego ma służyć

Andrzej Zwoliński
Andrzej Zwoliński
Nad stworzeniem sztucznego nosa pracują naukowcy z Politechniki Wrocławskiej.
Nad stworzeniem sztucznego nosa pracują naukowcy z Politechniki Wrocławskiej. PWr
Elektroniczny nos nie zastąpi póki co nosa ludzkiego, ale może znacznie pomóc w wykrywaniu źródeł uciążliwych zapachów, zanieczyszczeń i monitorowaniu ich poziomu w naszym otoczeniu – przekonują naukowcy z Politechniki Wrocławskiej pracujący nad skonstruowaniem e-nosa w ramach projektu pod nazwą Sensodor.

Nad stworzeniem takiego urządzenia pracuje dr Justyna Jońca z Wydziału Inżynierii Środowiska wrocławskiej Politechniki, wspierana przez zespół prof. Izabeli Sówki i dr inż. Jarosława Szreka z Wydziału Mechanicznego.

- Bardzo trudno jest zmierzyć zapach. Typowe techniki analityczne pozwalają określić chemiczny skład mieszaniny odpowiedzialnej za pojawienie się zapachu, ale nie odpowiedzą nam na pytanie, czy jest on przyjemny, jakie ma stężenie, czy intensywność - wyjaśnia dr Justyna Jońca. - Jak dotąd najlepszym instrumentem do oceny uciążliwości zapachowej jest nasz nos. Techniki pozwalające oszacować uciążliwość zapachową nazywane są olfaktometrią – dodaje. W dużym skrócie można więc powiedzieć, że technika tzw. olfaktometrii dynamicznej wykorzystuje ludzkie nosy. Zespół minimum czterech osób - tzw. panel ludzkich nosów - po odpowiednim przeszkoleniu i przy użyciu odpowiednich procedur jest w stanie precyzyjnie określić stężenie zapachowe, intensywność i jakość różnego rodzaju mieszanin zapachowych.

Elektroniczny nos ma wspomóc ludzkie nosy

Elektroniczne nosy, które chce stworzyć nasza badaczka mają być uzupełnieniem w prowadzeniu wyżej opisanych badań.

- Zebranie zespołu i przeprowadzenie oceny jest kosztowne i czasochłonne, a w tym czasie źródło uciążliwości zapachowej może zostać zniwelowane na skutek zmiany charakteru emisji i warunków jej towarzyszących. Rozwiązaniem mogą być właśnie nosy elektroniczne, tworzące sieć monitorującą wokół interesującego nas obiektu np. zakładu gospodarki odpadami komunalnymi. Pozwoli to na prowadzenie ciągłego monitoringu danego obiektu - wyjaśnia dr Justyna Jońca.

Jest to o tyle istotne, że o ile zazwyczaj substancje zapachowe nie są niebezpieczne dla ludzkiego życia, o tyle dłuższe ich oddziaływanie może powodować m.in. problemy z koncentracją, podrażnienia oczu i gardła, co przekłada się na obniżenie jakości życia i pracy.

Jak zbudowany będzie elektroniczny nos?

Tego typu urządzenia składają się przede wszystkim z matrycy czujników, a sercem każdego z nich jest tzw. warstwa czuła, która może być wykonana z polimerów lub tlenków metali półprzewodnikowych, czyli np. tlenku cynku, tlenku cyny, czy tlenku miedzi.

- W każdym urządzeniu takich czujników będziemy mieli kilka lub kilkanaście, ale nie będą one selektywne. Oznacza to, że nie będą wykrywały konkretnego związku, ale każdy z wybranych czujników będzie inaczej reagował z analizowaną mieszaniną - wyjaśnia dr Justyna Jońca. Całość będzie zamknięta w skrzynce ochronnej z wbudowanym systemem przepływu powietrza.

Na podstawie zebranych z matrycy sygnałów powstanie tzw. odcisk zapachu. Warto bowiem wiedzieć, że podobnie jak odcisk palca u człowieka, każda mieszanina zapachowa ma swój niepowtarzalny wzór. Próbki będą także analizowane przez panel ludzkich nosów.

Wyniki z obu pomiarów zostaną wprowadzone do komputera, który dzięki zastosowaniu algorytmów uczenia maszynowego będzie się stopniowo uczył. I to do tego stopnia, że ostatecznie sam będzie w stanie określić stężenie oraz intensywność zapachu nieznanej mu próbki.

E-nos ma trafić na drony

- Mam nadzieję, że dzięki zastosowaniu nanotechnologii uda mi się uzyskać lepsze parametry, niż w dotychczas stosowanych czujnikach. Dzięki zaprojektowaniu warstwy czułej w nanoskali uzyskać można m.in. wyższą czułość urządzenia. Finalnym etapem projektu, po opracowaniu elektronicznego nosa i stworzeniu sieci monitorującej, będzie zainstalowanie go na dronie. Tego typu autonomiczne urządzenie mogłoby być wykorzystane m.in. do poszukiwania źródeł uciążliwości zapachowych – zapowiada dr Justyna Jońca.

Dr Jońca zajmowała się wcześniej czujnikami elektrochemicznymi do pomiaru fosforanów i krzemianów w wodzie morskiej, a swoje urządzenia testowała m.in. podczas dwóch wypraw oceanicznych. Badaczka z W7 jest absolwentką Uniwersytetu Warszawskiego, a doktorat przygotowywała we współpracy z Laboratorium Badań Geofizyki i Oceanografii Satelitarnej (LEGOS) Narodowego Centrum Badań Naukowych (Tuluza, Francja) oraz z Interdyscyplinarnym Centrum Nanotechnologii Uniwersytetu w Aarhus w Danii.

Dr Justyna Jońca pracowała w Tuluzie nad syntezą i zastosowaniem nanocząstek metali i tlenków metali do konstrukcji nosów elektronicznych przeznaczonych do badania jakości powietrza i zastosowań w katalitycznym usuwaniu czadu ze spalin. Po powrocie do kraju dołączyła do grupy dr hab. inż. Izabeli Sówki, prof. uczelni z Wydziału Inżynierii Środowiska. To właśnie na PWr przez najbliższe trzy lata będzie realizować swój projekt w zakresie stworzenia innowacyjnego elektronicznego nosa pod nazwą Sensodor.

Praca nad elektronicznym nosem potrwa trzy lata

Projekt będzie realizowany trzy lata, a wysokość grantu to 224 tys. euro. Na Politechnice Wrocławskiej oprócz zespołu prof. Izabeli Sówki w jego realizację włączył się również dr inż. Jarosław Szrek z Wydziału Mechanicznego. Część badań zostanie przeprowadzona w Laboratorium Chemii Koordynacyjnej Narodowego Centrum Badań Naukowych w Tuluzie. Za kwestie związane z uczeniem maszynowym odpowiedzialny będzie dr Adalbert Arsen – absolwent oraz były pracownik PWr. Testy elektronicznego nosa natomiast będą prowadzone najprawdopodobniej we współpracy z wybranym Zakładem Gospodarowania Odpadami w województwie dolnośląskim.

– Gdy urządzenie będzie gotowe, chciałabym także nawiązać współpracę z odpowiednimi służbami na poziomie wojewódzkim i być może udałoby się wdrożyć stały monitoring w wybranych miejscach na terenie Dolnego Śląska – zapowiada dr Justyna Jońca.

emisja bez ograniczeń wiekowych
Wideo

Krokusy w Tatrach. W tym roku bardzo szybko

Dołącz do nas na Facebooku!

Publikujemy najciekawsze artykuły, wydarzenia i konkursy. Jesteśmy tam gdzie nasi czytelnicy!

Polub nas na Facebooku!

Dołącz do nas na X!

Codziennie informujemy o ciekawostkach i aktualnych wydarzeniach.

Obserwuj nas na X!

Kontakt z redakcją

Byłeś świadkiem ważnego zdarzenia? Widziałeś coś interesującego? Zrobiłeś ciekawe zdjęcie lub wideo?

Napisz do nas!

Polecane oferty

Materiały promocyjne partnera

Materiał oryginalny: Sztuczny nos powstaje we Wrocławiu. Zobacz, do czego ma służyć - Gazeta Wrocławska

Wróć na i.pl Portal i.pl