Informative nature of the electronic nose output signals based on the piezoelectric sensors

Abstract

Поступила в редакцию 27 февраля 2017 г., после исправления -20 марта 2017 г.Обсуждается влияние температуры, влажности, режимов измерения, собственных характе-ристик пьезорезонаторов, природы и массы сорбента, природы и содержания аналита, типа проб на выходные данные массива пьезосенсоров, в том числе на параметры, используемые для иден-тификации веществ в смесях, и пути устранения или минимизации этого влияния. Показано, что аналитическая информация «электронного носа» на пьезосенсорах не более зависима от условий эксперимента, чем популярные, широко распространенные методы анализа. Описана информатив-ность выходных сигналов массива сенсоров, используемых для идентификации веществ. Установ-лены идентификационные параметры массива пьезосенсоров для обнаружения аминов, органиче-ских кислот, спиртов, этилацетата, ацетона в равновесной газовой фазе над водными растворами. Продемонстрировано влияние порядка расположения сенсоров в массиве на значения трехэле-ментных идентификационных параметров. Предложена схема применения идентификационных параметров, в том числе неселективных, для обнаружения органических веществ по совпадению не менее двух параметров. Доказана возможность применения данных параметров для идентифи-кации аминов, кислот, спиртов, кетонов в равновесной газовой фазе над водными растворами их смесей. Данный подход характеризуется высокой чувствительностью и специфичностью и может быть использован для идентификации веществ в равновесной газовой фазе над пробами с боль-шим содержанием воды (кровь, моча, лимфа, пот, соки, напитки).Ключевые слова: пьезосенсоры, электронный нос, вещества-маркеры, аналитический сиг-нал, идентификационные параметры, информативность.For citation: Analitika i kontrol' [Analytics and Control], 2017, vol. 21, no. 2, pp. 72-84 DOI: 10.15826/analitika.2017.21.2.001 Informative nature of the electronic nose output signals based on the piezoelectric sensors Avenue,19, Voronezh, 394036, Russian Federation *Corresponding author: Anastasiia A. Shuba, Submitted 27 February 2017, received in revised form 20 March 2017 T.A. Kuchmenko and A.A. Shuba* Voronezh State University of Engineering Technologies, faculty of ecology and chemical technology, RevolutionThe purpose of this research was assessing the influence of the various factors on the output signals of the static "electronic nose" based on the piezoelectric sensors, and determining the informative nature of these signals for the identification and determination of the marker-substances related to the pathogenic processes in the equilibrium gas phase over the aqueous solutions. Individual substances contained in bio samples in the presence of pathogenic and neoplastic processes, such as ammonia, amines, carboxylic acids, ethanol, 1-butanol, acetone, ethyl acetate, phenol, hydrogen sulfide and water were selected as the marker-substances. The selective coating of sensors was chosen based on the results of the numerous studies for the living systems of different nature in order to determine the deviations from the norm, which in...

Portable Electronic Nose for Analyzing the Smell of Nasal Secretions in Calves: Toward Noninvasive Diagnosis of Infectious Bronchopneumonia

“…It is shown that the parameters A i/j can be used as identification parameters subject to certain conditions and assumptions. Previous studies [ 42 , 43 , 60 , 66 ] demonstrated that the fulfillment of these conditions is ensured when measuring the gas phases of biological samples using arrays of sensors, including those with the selected types of coatings.…”

“…The calculated values of the parameters A i/j and criterion d are determined for the given experimental conditions, taking into account the nature of volatile substances, the composition of the sample, and the mode of supplying the gas phase to the detection cell ( Table 4 ). A more detailed list of identification parameters was presented in [ 66 ]. The detection limits, calculated with the implementation of the efficiency curves, for the substances are in the range of 0.8–40 ppm [ 60 , 66 ].…”

“…A more detailed list of identification parameters was presented in [ 66 ]. The detection limits, calculated with the implementation of the efficiency curves, for the substances are in the range of 0.8–40 ppm [ 60 , 66 ]. If the content of substances in the gas phase is above the indicated detection limits, the reliability is more than 99%.…”

Intensification of data processing and obtaining new information on multidimensional signals of the "electronic nose"

“…К многомерным аналитическим сигналам относятся отклики мультисенсорных систем типа искусственных "носа, глаза, языка". Для таких систем не характерны, но возможны традиционные качественный (идентификация отдельных компонентов сложных смесей) и количественный (определение содержания каждого компонента) анализ [1][2][3][4][5]. Для сравнения двух и более проб, для установления причин возможных различий их состояния применяют метод хемометрикиметод обработки сразу всех матриц выходных данных.…”

Изучение Сорбционных Свойств Карбоксилированных Углеродных Нанотрубок На Пьезомикровесах Оав-Типа

“…МУНТ с малыми массами проявляют к парам веществ с потенциально наибольшей вероятностью взаимодействия со всеми возможными центрами сорбции. Аномально высокое сродство фаз сорбента к парам фенола подтверждает ранее неоднократно установленную тенденцию сорбции и самосорбции паров фенола на пленках и фазах разной природы (полимерные, био-, природные, с хемореагентами)[13].Для оценки эксплуатационных свойств фазы МУНТ-СООН, как модификатора газовых сенсоров, рассчитана массовая селективность микровзвешивания относительно паров воды (S=∆Fmax/∆Fmax(воды)) при инжекционном вводе пробы паров. Установлено, что фаза МУНТ-СООН массой 5.0 мкг проявляет селективность к парам амилацетата, хлороформа и бензола, а МУНТ-СООН малой массы 2.0 мкг -к хлороформу, бензиламину, амилацетату, уксусной и масляной кислотам (рис.…”