Academic literature on the topic 'Nariz electrónico'

El presente estudio consiste de una nariz electrónica compuesta de 10 sensores de gases de tipo MQ para la clasificación de muestras de CLON ICS-95 de cacao. El desarrollo de las pruebas fue de tipo cualitativo, obteniendo una huella digital que caracterizó cada clase, las cuales fueron: Fermentado deseado: 144 horas, sobre-fermentado y mala fermentación cacao infectado con monilia. Todos los sensores usados en las diferentes pruebas fueron de material de óxidos metálicos con capacidad de medir diversos tipos de gases, butanos, propanos, alcoholes, monóxido de carbono en diferentes concentraciones, donde al hacer contacto con los volátiles asociados producen una alteración en el voltaje de salida. Las señales se adquirieron mediante un sistema de adquisición de datos basado en tarjeta Arduino y uso del software Labview, permitiendo el almacenamiento de los datos. El algoritmo para la extracción de parámetros, pre-procesamiento y procesamiento de datos se realizó mediante el uso de software Python. Los resultados se analizaron implementando análisis de componente principales PCA y ejecución de dos métodos de pre-procesamiento de datos, como el centrado y escalado de datos, logrando un porcentaje de varianza en los componentes principales de 97.8% y con el método Manhattan se obtuvo un 93.8% del porcentaje de varianza en la componente principal PC1. Con estos resultados se logró observar que el sistema de olfato electrónico fue capaz de clasificar los datos de acuerdo a las clases definidas, fermentado deseado: 144 horas, sobre-fermentado y mala fermentación cacao infectado con monilia

Se desarrolló una nariz electrónica que permite la detección de alcoholes de manera sencilla y económica en comparación con las narices electrónicas tradicionales. Está basada en cuatro sensores de gas de SnO2 (dos comerciales y dos fabricados en el laboratorio), un sistema neumático irregular, un hardware y software para adquisición de datos y un software de reconocimiento de patrones. Se evaluó el comportamiento de la nariz y las condiciones de trabajo con muestras de vapor de alcoholes (metanol, etanol, n-butanol y 1-octanol) y se determinó que los alcoholes se pueden detectar con el arreglo de sensores preparado y pueden diferenciarse entre sí haciendo uso del análisis estadístico de componentes principales (PCA). El orden de detección encontrado para los alcoholes lineales fue el siguiente: metanol > etanol > n-butanol > 1-octanol. Se encontró también que haciendo uso del análisis de componentes principales (PCA) y realizando una normalización de los datos en el software de reconocimiento de patrones, la varianza total de las muestras también aumenta del 76% al 85%. Esto demuestra que una nariz simple y económica puede clasificar bien las muestras evaluadas.

Hemos construido un sistema integrado de sensores para la caracterización organoléptica de un licor destilado de la vis llamado pisco, analizando su fase liquida en una celda electroquímica, además se analiza la fase gaseosa en una pequeña cámara donde se encuentran los sensores de gas. Se ha diseñado una nariz electrónica con 4 sensores de gas de diferentes características (Figaro Inc.) y una lengua electrónica basada en una celda electroquímica de dos electrodos de acero inoxidable con Pt y Au, respectivamente. El sistema está compuesto principalmente por sensores de gas, actuadores válvulas, bombas de líquido y gas que están gobernadas por el microcontrolador PICI8F4523 que se encarga del envío de datos hacia el computador. El prototipo desarrollando es robusto, económico y portátil. Para el tratamiento de datos se ha desarrollado un programa en Matlab usando análisis por componentes principales. Se ha realizado pruebas con diferentes piscos, lográndose obtener la huella digital de los piscos analizados.

Se prepararon sensores basados en SnO dopados con paladio (0, 1, 3, 5 y 7%) mediante el método de impregnación húmeda. Para caracterizarlos, se usaron las técnicas de espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), adsorción y desorción de N2 (BET), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX). Los sensores se evaluaron con etanol para que conformaran, junto a dos sensores comerciales, una nariz electrónica (E-nose) que lograse detectar componentes volátiles del aroma en vinos peruanos. Los resultados fueron interpretados a través del análisis de componentes principales (PCA) con la finalidad de buscar una técnica que complementase la información recolectada por la cromatografía de gases (GC) y la cromatografía líquida (HPLC), y justamente comparando los PCAs obtenidos del GC y el HPLC con los resultantes de la E-nose se encontró que estos últimos clasificaban mejor las muestras. Fue posible diferenciar tanto vinos de la misma uva como de distinta cepa. Además, se logró detectar vinos adulterados, lo cual contribuye a la industria vitivinícola en el control de su producción con la finalidad de mejorar la calidad de esta bebida para el consumidor.

INTRODUCCIÓN: las inmunodeficiencias primarias están subdiagnosticadas en todo el mundo, aun en centros de tercer nivel de atención. Los defectos de anticuerpos constituyen el grupo más prevalente y suelen manifestarse clínicamente después de los 6 meses de edad como infecciones respiratorias recurrentes causadas por bacterias encapsuladas. Algunas cirugías de oído-nariz y garganta se indican en pacientes con infecciones respiratorias recurrentes o complicadas que no han respondido adecuadamente al tratamiento médico. Estos niños sometidos a procedimientos quirúrgicos luego de una historia de infecciones respiratorias recurrentes pueden constituir un grupo de alto riesgo para inmunodeficiencias primarias. OBJETIVO: indagar qué tan frecuentes son los defectos de anticuerpos en niños sometidos a cualquiera de tres cirugías de otorrinolaringología. MATERIALES Y MÉTODOS: revisamos los expedientes electrónicos de niños que hubieran sido sometidos a adenoamigdalectomía (ATT), drenaje endoscópico de senos paranasales (ESD) y colocación de tubos timpánicos de ventilación (TVT) en nuestro instituto durante 2011-2012, en busca de niveles séricos de inmunoglobulinas (IgE, IgG, IgA, IgM). RESULTADOS: encontramos 112 procedimientos quirúrgicos en 87 pacientes, de los cuales la indicación para cirugía fue infecciosa en 37 (21 varones, 1 muerto, edad media 7.3 años), más frecuentemente rinosinusitis (19/37) y amigdalitis (9/37) crónicas. Los procedimientos incluyeron: 24 adenoamigdalectomías, 13 drenajes endoscópicos de senos paranasales y 6 colocaciones de tubos timpánicos de ventilación, para un total de 43; ocho pacientes (21.6%) fueron sometidos a más de una cirugía. La IgE sérica se encontró en el expediente de 27 pacientes (72.9%), y “al menos IgG” en 18 (48.6%). Sólo 70% de las pruebas fueron ordenadas antes de la cirugía. Los resultados anormales incluyeron: IgE elevada en 10/27, IgG elevada en 8/18, IgG baja 1/18, IgM elevada 3/17 e IgA elevada en 5/17. Dos niños con enfermedad granulomatosa crónica fueron identificados a través de esta búsqueda electrónica. CONCLUSIONES: describimos 37 pacientes sometidos a cirugía de otorrinolaringología por una historia de infecciones respiratorias recurrentes, complicadas o refractarias, de los cuales al menos nueve eran alérgicos y al menos dos tenían una inmunodeficiencia primaria. Sólo 18 de esos 37 tenían determinación de IgG como parte de su evaluación preoperatoria; un índice alarmantemente bajo de sospecha para defectos de anticuerpos. Estudios previos en adultos con rinosinusitis crónica han encontrado defectos de anticuerpos. Planeamos completar la evaluación inmunológica de los 37 pacientes, incluyendo para deficiencia específica de anticuerpos (SAD). Banderas rojas como IgE >2,000 IU/mL, neumonía complicada o cultivo de Aspergillus pueden ser útiles para detectar pacientes con inmunodeficiencia primaria no diagnosticada.

El presente artículo se muestran los resultados de la investigación realizada en el proyecto sobre eldiseño y desarrolo nueva metodología de diseño, análisis y aplicaciones de micro- y nanoinstrumentación inteligente soportadas en Ingeniería en Nanobiotecnología por tecnología de monitoreo en tiempo real del contenido de fenoles en las aguas residuales industriales flujos de vertimiento en línea de ductos, tanques de tratamiento, piscinas de estabilización a cielo abierto y en la descarga del vertimiento del agua como parte del desafío presentado por ECOPETROL sobre la necesidad de descontaminación de las aguas residuales en la Refinería de Petróleo de Barrancabermeja donde incluyen los resultados sobre el diseño, desarrollo e implementación de una metodología que a través de la detección de contaminantes en tiempo real, utiliza una red de sensores basados en micro_nanobioinstrumetacion con nariz electrónica, lengua artificial y ojo espectrofotométrico, soportada en tecnología móvil para el monitoreo de los parámetros de calidad del agua (contenido de fenoles) en líneas de tubería en vertimiento y efluentes , en el articulo se exponen los resultados desarrollo de un sistema de monitoreo en tiempo real y control on-line por tecnología móvil de parámetros de calidad del agua (fenoles) en línea de tuberías para vertimientos y efluentes ue emulan por replicación funcional el funcionamiento de los sentidos del olfato, sabor y de la visión espectrofotométrica por clonación artificial que se aplica en el diseño de la red de sensores y los sistemas de control

LABURPENA: Telekomunikazioen edo komunikazio elektronikoen sektorea etengabe dabil datuen babesa probatzen; are gehiago, sektoreak oinarrizko eskubide hori edukirik gabe uzten duela ikusiko dugu agian. Sareen interkonexioak, sare-operadoreak edo berehalako mezularitza-sistemak datu pertsonalekin gatazkan sar daitezke, trafikoari buruzko datuekin adibidez. Komunikazioen sekretua edo intimitatea urratzera irits daitezke. Izan ere, Telekomunikazioei buruzko Lege Orokorra, Datuak babesteko Legea, Europar Batasuneko araudia (datuak babesteari buruzko zuzentaraua, e-Privacy zuzentaraua, e-Privacy erregelamendu berri baten proposamena) eta Estatuko nahiz Europako gainerako araudiak saiatu dira sektore horretako datuak babesteko erregimena ezartzen, baina agian ez da erabat lortu. Horregatik aztertu behar da eratu den erregimen juridikoa nahikoa den eta, horrez gain, bateragarria den Datuak Babesteko Erregelamendu Orokorrarekin (DBEO) eta datu pertsonalak babesteari eta eskubide digitalak bermatzeari buruzko abenduaren 5eko 3/2018 Lege Organikoarekin (DPBEDBLO). ABSTRACT: The telecommunications sector (or electronic communications sector) is constantly putting data protection to the test and, it is possible, that we see how this sector empties this fundamental right out. This will be cases such as those of network interconnections, network operators or instant messaging services that may conflict with personal data, such as traffic data, and may even violate the right to respect for communications or for private and family life. Thus, the Spanish General Telecommunications Law, the Data Retention Law or European regulation such as the Data Retention Directive, the e-Privacy Directive, the proposal for a new e-Privacy Regulation (ePR) and other national and European regulations have attempted to build a regime that protects data protection in this sector, but it may not have been achieved at all. Therefore, it is necessary to analyze whether the legal regime built is sufficient and, in addition, if it is compatible with the General Data Protection Regulation (GDPR) and with the Organic Law 3/2018, of 5 December, on the Protection of Personal Data and Guarantee of Digital Rights. RESUMEN: El sector de las telecomunicaciones o comunicaciones electrónicas pone constantemente a prueba la protección de datos y, es posible, que podamos ver cómo este sector vacía de contenido este derecho fundamental. Ello serán casos como los de las interconexiones de redes, operadores de red o sistemas de mensajería instantánea que pueden entrar en conflicto con datos personales, como los datos de tráfico, pudiendo llegar a vulnerar, incluso, el secreto de las comunicaciones o la intimidad. Así, la Ley General de Telecomunicaciones, la Ley de Conservación de Datos o regulación comunitaria como la Directiva sobre Conservación de Datos, la Directiva e-Privacy, la propuesta de un nuevo Reglamento e-Privacy y demás normativa nacional y europea han intentado construir un régimen que proteja la protección de datos en este sector, pero puede que no se haya conseguido del todo. Por ello, es preciso analizar si el régimen jurídico construido es suficiente y si, además, este es compatible con el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) y la Ley Orgánica 3/2018, de 5 de diciembre, de Protección de Datos Personales y Garantía de los Derechos Digitales (LOPDGDD).

Doutoramento em Química
Com o presente trabalho, pretendeu-se, desenvolver um nariz electrónico, composto por uma bateria de sensores piezoeléctricos, capaz de detectar e quantificar diversos compostos, ou pelo menos distinguir padrões de sinais. Este nariz, após selecção dos revestimentos dos sensores mais adequados à aplicação a que se destina, ainda que sejam todos eles não específicos e capazes de se adequarem a diversos tipos de trabalhos, foi utilizado em aplicação em áreas tão distintas como na área ambiental, alimentar, ou clínica. Para além da selecção dos revestimentos dos cristais piezoeléctricos, foi feito um grande esforço na optimização do sistema de aquisição (osciladores e software) para permitir a leitura da frequência de vários sensores em simultâneo e o armazenamento em intervalos de um segundo com uma resolução de 0,1 Hz. A utilização das redes neuronais artificiais em conjunto com a bateria de sensores permitiu desenvolver um nariz electrónico com a capacidade de identificar e quantificar o composto volátil acidentalmente libertado numa sala com 3x3x2,5 m3, aquando da quebra de um frasco de 2,5 L. O sistema desenvolvido permitiu uma rápida e correcta identificação do contaminante de entre um conjunto de dez compostos, bem como a sua quantificação. O nariz electrónico composto por uma bateria de sensores, onde alguns sensores foram substituídos por outros com revestimentos diferentes, aliado a um método de classificação baseado no teorema de Bayes permitiu a classificação de fruta de cinco variedades diferentes, em fruta comestível ou fruta estragada. Esta distinção apresentou uma taxa de sucesso de 95% e, no caso da fruta ser separada por variedades chegou a apresentar, para algumas variedades de fruta, taxas de sucesso de 100%. O sensor revestido com TEA, em conjunto com algumas metodologias analíticas de pré-concentração e de eliminação de interferentes, tornou possível a análise de H2S no hálito. Com este sistema obteve-se um limite de detecção de 50 ppb para o H2S e foi possível distinguir pacientes saudáveis de pacientes com problemas periodontais.
The aim of this work was to develop an electronic nose, based on piezoelectric quartz crystals, to detect and quantify several compounds, or at least to distinguish signal patterns. After selection of the most appropriate coatings, this electronic nose was used in such distinct areas as environmental monitoring, food safety and clinical diagnosis. Besides coating selection, the greatest effort was devoted to the optimization of the frequency acquisition system. Oscillators have been changed and new software has been written in order to monitor and store simultaneously the frequency of several sensors with 0.1 Hz of resolution, and at intervals of 1 second. The combination of the array of sensors with an artificial neural network allowed developing an electronic nose capable of identifying and quantifying the gaseous compound accidentally released in a storage room 3x3x2.5 m3 after the accidental breaking of a 2.5 L flask. The developed system allowed a quick and accurate identification of one compound out of 10, as well as its quantification. The same electronic nose, with a few changes in sensors coatings, combined with a classification method based on Bayes theorem succeeded in classifying fruits from five different varieties in edible or rotten. Without forming fruit variety subsets, discrimination between edible and rotten fruit was achieved with 95 % success. Analysing a single variety of fruit, classification in edible and rotten fruit was achieved with 100 % success for most varieties. An analytical system composed of a sensor coated with TEA a preconcentration column and a few traps and analytical procedures devoted to the elimination of interfering compounds, made possible H2S analysis in breath. Detection limits as low as 50 ppb allowed to distinguish between healthy individuals and patients with periodontal disease.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo
El objetivo de esta memoria de título es la integración de un cromatógrafo rápido de gases que mide los aromas de vinos con un sistema diseñado para clasificarlos según las cepas Cabernet Sauvignon, Merlot y Carménère. El sistema integrado está compuesto por una nariz electrónica (cromatógrafo rápido de gases) que genera una señal con las características del aroma del vino y que interactúa con dos programas computacionales; el primero, de tipo propietario para controlar la nariz electrónica y el segundo, desarrollado en el Laboratorio de Sistemas de Instrumentación que clasifica vinos chilenos. En el desarrollo de la integración se diseña un nuevo clasificador que permite distinguir a aquellos líquidos que tienen compuestos volátiles orgánicos (CVO) que no son vinos. El clasificador es implementado con Máquinas de Soporte Vectorial Una-Clase alcanzando un porcentaje de clasificaciones correctas de 99,42%. Cuando una muestra es presentada a la nariz electrónica, este clasificador verifica si es vino. Si la muestra es vino, entonces es pasado al clasificador diseñado previamente el cual fue mejorado, alcanzando un 93.44% de clasificaciones correctas. El resultado es el desarrollo del software AdiVINO que entrega una interfaz amigable con el usuario. En este software se implementaron además funcionalidades para simplificar la operatoria que el usuario realiza con el sistema en la obtención de datos y en la clasificación de las muestras. Otra característica de este programa, es la reducción de los tiempos de procesamiento de los datos y su representación gráfica, alcanzando tiempos inferiores al segundo en la clasificación y 17 segundos para la representación gráfica. En conclusión, los objetivos de esta memoria fueron cumplidos completamente al desarrollar un sistema portátil permitiendo la movilidad del sistema a los lugares de producción de vinos para la realización de pruebas in-situ.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo
En este trabajo se desarrolla un sistema computacional, que permite normalizar bases de datos de aromas vitivinícolas medidos con una nariz electrónica, en momentos diferentes. Al comparar los perfiles se observan desplazamientos provocados por el envejecimiento de la columna cromatográfica y/o por el hecho de no haber seguido estrictamente el protocolo de limpieza de ella. Esto motiva implementar un método que elimine estos desplazamientos, para comparar la base de datos ajustada con la base original usando el criterio de cual tiene una distribución, que permita discriminar categorías dentro de ella de mejor manera. Para esto se estudian dos casos de normalización. En el primer caso se considera una base de datos construida entre los años 2004 y 2006 de 3330 perfiles, que presentan en diferentes zonas de la señal desplazamientos que varían­ entre distintos aromas. Se pretende ajustar estos desplazamientos a una referencia, para que todos los perfiles queden con la misma forma. Esta referencia es el perfil que tiene la forma que más se repite en la base. El propósito de hacer esto es comparar la capacidad de discriminación, que tiene un clasificador para separar la base de datos en categorías, cuando esta presenta corrimientos entre señales y cuando estos son eliminados. En el segundo caso se ajusta la base de datos descrita anteriormente a un aroma medido en 2009, que presenta un importante desplazamiento respecto a los perfiles en esta base. Esto se hace con el objetivo de entrenar un clasificador usando la base ajustada, para clasificar aromas con el tipo de corrimiento del perfil medido en 2009. Para construir los discriminadores se utilizan las herramientas de análisis: Máquina de Soporte Vectorial, Discriminante Lineal de Fisher y Transformada Wavelet. Se obtiene que la normalización de la base respecto a una referencia dentro de la misma, reduce levemente el rendimiento del clasificador utilizado. Se concluye que la normalización descrita en el primer caso no mejora el rendimiento del clasificador implementado. Por otro lado la normalización de la base respecto a un perfil medido en 2009, permite clasificar correctamente el 100% de los aromas probados, sin embargo este resultado no se puede generalizar, debido al escaso número de ejemplos con que se cuenta para validar el clasificador.

La presente tesis se centra en realizar una diferenciación entre vinos peruanos tintos semisecos jóvenes y la diferenciación de éstos vinos con vinos posiblemente adulterados, utilizando para ello una nariz electrónica constituida por un arreglo de 10 sensores a base de óxido de estaño dopados con Pt y recubiertos con zeolita-Y. La caracterización de estos materiales se realiza mediante FRX, DRX, ATR, FTIR, SEM-EDX, TGA-DTGA, adsorción-desorción de N2 y AA. Se realiza un estudio computacional de la interacción de los centros activos de la zeolita con alcoholes y con algunos componentes volátiles de los vinos, evaluando la energía de adsorción para cada interacción, utilizando el programa Gaussian 09. Se realiza el sensado de los alcoholes, con el software Labview, de los vinos comerciales y vinos posiblemente adulterados utilizando la nariz electrónica, bajo condiciones óptimas de temperatura, tiempo de sensado, concentración de la fase metálica en el dopaje del sensor con y sin recubrimiento de zeolita. Se obtiene las mejores señales de respuesta de los sensores en presencia de etanol al 12 % y metanol al 3 %. La mejor temperatura de sensado es de 260 °C y los mejores sensores son S-0,1 %Pt/SnO2; S-0,2 %Pt/SnO2; S-0,1 %Pt/SnO2/ZY y S-0,2 %Pt/SnO2/ZY. Los datos obtenidos son procesados mediante Análisis de Componentes Principales (PCA). Este método es un tratamiento estadístico que permite reducir la dimensionalidad de un conjunto de datos iniciales de manera que la varianza total sea la mayor posible, el análisis de estas nuevas variables sirve para obtener un patrón característico de una muestra determinada que al ser comparado con otras, permita observar variaciones en base a un patrón inicial. Los PCA obtenidos de los datos de las mediciones de los vinos utilizando los mejores sensores, muestran una varianza más alta y una mejor diferenciación de los vinos comerciales de los vinos posiblemente adulterados, a la vez que se logra diferenciar mejor los vinos comerciales por marca y tipo (tinto y rose).
The present thesis focuses on differentiating between young semi - young red Peruvian wines and the differentiation of these wines with possibly adulterated wines, using an electronic nose consisting of an arrangement of 10 tin oxide - based sensors doped with Pt and coated with zeolite-Y. The characterization of these materials is performed by FRX, DRX, ATR, FTIR, SEM-EDX, TGA-DTGA, adsorption-desorption of N2, DRX and AA. A computational study of the interaction of the active centers of the zeolite with alcohols and with some volatile components of the wines is carried out, evaluating the adsorption energy for each interaction using the Gaussian program 09.The sensing of the alcohols is performed by the Labview software, of the commercial wines and possibly adulterated wines using the electronic nose, under optimum conditions of temperature, sensing time, concentration of the metallic phase in the doping of the sensor with and without covering of Zeolite.The best response signals from the sensors are obtained in the presence of 12 % ethanol and 3 % methanol. The best sensing of temperature is 260 °C and the best sensors are S-0,1 %Pt/SnO2; S-0,2 %Pt/SnO2; S-0,1 %Pt/SnO2/ZY and S-0,2 %Pt/SnO2/ZY. The data obtained are processed through Principal Component Analysis (PCA).This method is a statistical treatment that allows to reduce the dimensionality of a set of initial data, so that the total variance is as large as possible, the analysis of these new variables serves to obtain a characteristic pattern of a given sample that when is compared with others, allow to observe variations based on an initial pattern.The PCA obtained from the data of the measurements of the wines using the best sensors, show a higher variance and a better differentiation of the commercial wines of the wines possibly adulterated, whereas it is possible to differentiate better the commercial wines by brand and type (red and rose).
Tesis

I begin this PhD thesis with an introductory chapter about electronic nose systems, where I describe the sensor system types, electronic nose types and the chemometric and measurement techniques employed in the development of the thesis. Next, I define the general and specific objectives of the thesis. In the following chapters I discuss the different aspects of the measuring device and the journal articles that served as motivation for its design. The first article is based on the proof of concept of the humid electronic nose prototype, whose design relies on the performance of voltammetric measurements. An array of four metallic working electrodes (iridium, rhodium, platinum and gold), housed inside a stainless steel cylinder that acts as counter electrode, and a reference electrode were all put in contact by a nylon mesh dampened with a sodium chloride aqueous solution. This system is used to differentiate between seven different samples by means of two statistical techniques: principal component analysis (PCA) and a type of neural network called self-organizing map (SOM). The results obtained were satisfactory, thus motivating how I approached the study performed in the following chapter. The second article contemplates a more complete study for a very specific application of the humid electronic nose system: the detection of nerve agent mimics. In this study, eight metals formed the array of working electrodes (iridium, rhodium, platinum, gold, silver, cobalt, copper and nickel) and the nylon mesh was dampened with sodium tetraborate. In order to enhance the results of the study, we designed two specific pulse patterns by analyzing the voltammograms (for the electrochemical characterization of the samples) of the eight electrodes on a diethyl cyanophosphate (DCNP) sample. We measured three nerve agent mimics and eight organophosphorous derivatives, in addition to sulphuric acid, ammonia, ethanol, acetonitrile and hexane. The PCA demonstrated that the proposed system was capable of distinguishing nerve agent mimics from the other organophosphorous derivatives. We also performed a partial least squares regression (PLS), which allowed DCNP to be quantified with a limit of detection of a few ppm. The third article is an in depth study about the reproducibility problems that usually arise in voltammetric measurements with the use of electronic tongues (and the electronic nose designed in this PhD thesis). The objective was to improve the reproducibility of the measurements performed with these systems by designing an electrochemical cell that warranted a homogenous distribution of the electric field and improved its limit of detection. Finally, an electronic measuring system was designed and is presented in chapter 4; it integrates voltammetry and potentiometry techniques. This system is composed of a PC application and an electronic measuring system, which can be used to test both measuring techniques on up to eight working electrodes. The PC application was designed to execute sequences of voltammetry and potentiometry tests, and to store and display the measured signals by means of a simple graphical user interface. The voltammetry measurements are based on the potentiostat measuring circuit, which allows 2 and 3 electrode measurements to be taken. To finish, I explain the conclusions drawn from both the general and specific objectives considered at the beginning of this thesis.
La tesis comienza con un capítulo introductorio a los sistemas de nariz electrónica, donde se describen los tipos de sistemas sensores, los tipos de nariz electrónica y las técnicas quimiométricas y de medida usadas en el desarrollo de la tesis. A continuación, se describen los objetivos generales y específicos planteados. El diseño del equipo de medida se ha realizado teniendo en cuenta las conclusiones de las publicaciones en revistas de investigación que forman parte de esta tesis doctoral, las cuales se presentan en los tres capítulos siguientes. El primer artículo está fundamentado en la prueba de concepto del prototipo de nariz electrónica húmeda, en el que se presenta un diseño basado en ensayos voltamétricos. Para ello se utiliza un conjunto de cuatro electrodos de trabajo metálicos (iridio, rodio, platino y oro) encapsulados dentro de un cilindro de acero inoxidable, que actúa como contraelectrodo, y un electrodo de referencia con puente salino, todos ellos en contacto gracias a una membrana de nylon empapada en una solución acuosa de cloruro de sodio. Este sistema se usa para discriminar siete muestras distintas utilizando las técnicas de análisis de componentes principales (PCA) y un tipo de red neuronal, llamada mapa auto-organizado (SOM). Los resultados obtenidos son satisfactorios, por ello han motivado el planteamiento del estudio realizado en el siguiente capítulo. El segundo artículo plantea un estudio más completo para una aplicación muy específica del sistema de nariz electrónica húmeda: la detección de simulantes de agentes nerviosos. En este estudio el conjunto de electrodos de trabajo está formado por ocho electrodos de trabajo metálicos (iridio, rodio, platino, oro, plata, cobalto, cobre y níquel, la membrana de nylon está empapada esta vez en tetraborato de sodio. Para mejorar los resultados de este estudio se diseñan dos trenes de pulsos específicos mediante el análisis de los voltagramas (para la caracterización electroquímica de las muestras.) de los ocho electrodos sobre una muestra de dietil cianofosfato (DCNP). Las medidas se realizan sobre tres simulantes de agentes nerviosos y ocho derivados organofosforados, además de ácido sulfúrico, amonio, etanol, acetonitrilo y hexano. El PCA demuestra que el sistema propuesto es capaz de discriminar los principales simulantes de agentes nerviosos de los otros derivados organofosforados y otros interferentes potenciales. También se ha realizado una regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) que permite la cuantificación de DCNP hasta unos pocos ppm. El tercer artículo es un estudio en profundidad de los problemas de reproducibilidad que habitualmente se dan en las medidas voltamétricas con el uso de lenguas electrónicas (y la nariz electrónica objeto de esta tesis). El objetivo es mejorar la reproducibilidad de las medidas con estos sistemas a través de un diseño de la celda electroquímica que asegure una distribución homogénea del campo eléctrico, y para mejorar su límite de detección. Por último, en el capítulo número 4 se ha diseñado un sistema electrónico de medida que integra las técnicas de voltametría y potenciometría. Los elementos que integran este sistema son una aplicación de PC y un equipo electrónico de medida con el que se pueden realizar ensayos con las técnicas de medida mencionadas sobre hasta ocho electrodos de trabajo. La aplicación de PC está diseñada para la ejecución de secuencias de ensayos de potenciometría y voltametría, y para el almacenamiento y representación de las señales muestreadas mediante una interfaz gráfica de usuario simple. Las medidas de voltametría están basadas en el circuito de medida potenciostato, que permite implementar ensayos a 2 y 3 electrodos. Para finalizar, se exponen las conclusiones a los objetivos generales y específicos planteados al inicio de la tesis.
La tesi comença amb un capítol introductori als sistemes de nas electrònic, on es descriuen els tipus de sistemes sensors, els tipus de nas electrònic i les tècniques quimiomètriques i de mesura utilitzades en el desenvolupament de esta tesi. A continuació, es descriuen els objectius generals y específics plantejats. El disseny de l'equip de mesura s'ha inspirat en les conclusions tretes de les publicacions en revistes d'investigació presentades en els tres capítols següents. El primer article està fonamentat en la prova de concepte del prototip de nas electrònic humit, en el que es presenta un disseny basat en assajos voltamètrics. Per a açò s'utilitza un conjunt de quatre elèctrodes de treball metàl·lics (Iridi, Rodi, Platí i Or) encapsulats en un cilindre d'acer inoxidable, que actua com a contraelectrode, i un elèctrode de referència amb pont salí, tots ells en contacte gràcies a una membrana de niló amerada amb una solució de clorur de sodi. Este sistema s'usa per a discriminar 7 mostres distintes utilitzant les tècniques d'anàlisi de components principals (PCA) i un tipus de xarxa neuronal, anomenada mapa auto-organitzat (SOM). Els resultats obtinguts son satisfactoris, fet que ha motivat el plantejament de l'estudi realitzat en el següent capítol. El segon article planteja un estudi més complet per a una aplicació molt específica del sistema de nas electrònic humit: la detecció de simulants d'agents nerviosos. En este estudi el conjunt d'elèctrodes està format per huit elèctrodes de treball metàl·lics (Iridi, Rodi, Platí, Or, Plata, Cobalt, Coure i Níquel), la membrana de niló està amerada esta vegada amb tetraborat de sodi. Per tal de millorar els resultats d'este estudi es dissenyen dos trens de polsos específics mitjançant l'anàlisi del voltagrames (per a la caracterització electroquímica de les mostres) dels huit elèctrodes sobre una mostra de dietil cioanofosfat (DCNP). Les mesures es realitzen sobre tres simultans d'agents nerviosos i huit derivats organofosforats, a més d'àcid sulfúric, amoni, etanol, acetonitril i hexà. El PCA demostra que el sistema proposat es capaç de discriminar els principals simulants d'agents nerviosos dels altres derivats organofosforats i altres interferents potencials. També s'ha realitzat una regressió per mínims quadrats parcials (PLS) que permet la quantificació de DCNP fins a unes poques ppm. El tercer article és un estudi en profunditat dels problemes de reproductibilitat que habitualment es donen en les mesures voltamètriques amb l'ús de llengües electròniques (y el nas electrònic objecte d'esta tesi). L'objectiu es millorar la reproductibilitat de les mesures amb estos sistemes mitjançant un disseny de la cel·la electroquímica que assegure una distribució homogènia del camp elèctric, i per a millorar el seu límit de detecció. Per últim, en el capítol número 4 s'ha utilitzat un sistema electrònic de mesura que integra les tècniques de voltametria i potenciometria. Els elements que integren este sistema son una aplicació de PC i un equip electrònic de mesura amb el que es poden realitzar assajos amb les tècniques de mesura mencionades sobre fins a huit elèctrodes de treball. La aplicació de PC està dissenyada per a l'execució de seqüències d'assajos de potenciometria i voltametria, i per a l'emmagatzematge de les senyals mesurades mitjançant un entorn d'usuari simple. Les mesures de voltametria estan basades en el circuit de mesura potenciostato, que permet implementar assajos a 2 i 3 elèctrodes. Per concloure, s'exposen les conclusions als objectius generals i específics plantejats al inici de la tesi.
Bataller Prats, R. (2017). Fabricación y puesta a punto de una Nariz Electrónica Húmeda para la detección de gases y vapores [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89083
TESIS

La monitorización del grado de maduración es un tema de gran relevancia en la industria frutícola. En esta tesis doctoral se ha estudiado la viabilidad de utilizar una nariz electrónica como instrumento para monitorizar el proceso de maduración de la fruta de forma no destructiva. Los sistemas de olfato electrónico son instrumentos basados en una matriz de sensores químicos semiconductores cuyas sensibilidades están parcialmente solapadas. Los algoritmos de procesado de señal constituyen una parte fundamental de estos equipos.

En este trabajo se ha seguido una metodología de aproximación sucesiva. Se diseñó un primer prototipo para comprobar la viabilidad de la idea y luego se diseñó un segundo instrumento para realizar tareas más productivas. Una parte fundamental del trabajo ha sido la modificación, evaluación e integración de diferentes algoritmos de procesado de señales. Entre ellos se han estudiado diferentes tipos de redes neuronales (redes feed-forward con entrenamiento back-propagation, redes Fuzzy Art y Fuzzy Artmap), algoritmos paramétricos como el PLS (Partial Least Squares) o algoritmos no supervisados como el PCA (Principal Component Analysis).

Los prototipos se probaron con diferentes variedades de fruta climatérica. En concreto, manzanas, peras, melocotones y nectarinas fueron las variedades escogidas para el estudio. Para evaluar objetivamente las prestaciones de los equipos se compararon sus resultados con los indicadores que habitualmente se utilizan en los estudios de calidad que se realizan sobre diferentes variedades de fruta. Entre ellos destacamos la firmeza, la acidez, el contenido en sólidos solubles, la producción de etileno y el perfil aromático de las muestras.

Además de clasificar la fruta según diferentes estados de maduración, los prototipos revelaron la existencia de buenas correlaciones entre las señales de los sensores y algunos de los indicadores medidos en las muestras de fruta analizadas. El segundo prototipo fue capaz de predecir varios indicadores de calidad a partir de la medida no destructivas de la producción aromática de las muestras utilizadas. Además, predijo con mucha exactitud la fecha óptima de recolecta de las variedades de melocotón y nectarinas estudiadas, variedades que presentan dificultades al intentar determinar con exactitud el momento óptimo de su recolecta.

Los resultados obtenidos en esta tesis permiten concluir que, aunque existen algunos aspectos que deben ser mejorados antes de poder comercializar una nariz electrónica que monitorice el estado de maduración de la fruta, es viable el diseño de un instrumento de estas características para ser operado en condiciones de laboratorio.
The monitorization of the ripening state is becoming a very important issue in the fruit industry. In this doctoral thesis, a viability study has been carried out to see whether an electronic nose could be used as an instrument to assess fruit ripeness in a non-destructive manner. Electronic noses are systems based on an array of gas sensors with overlapped sensitivities. The signal processing algorithms embedded onto these instruments play a very important role since they process the multidimensional information generated at the sensor array to obtain the desired output.

In this thesis, a successive approximation to the problem has been carried out. A first prototype was designed to check the viability of the idea. Afterwards, a second instrument was designed to test specific applications. A great amount of the work done dealt with the modification, evaluation and integration of many signal processing algorithms. Among them, different kinds of neural networks (feed-forward with back-propagation training, Fuzzy Art and Fuzzy Artmap), parametric algorithms (such as PLS, partial least squares) and unsupervised projections such as PCA (principal component analysis) were evaluated.

The prototypes were tested with different cultivars, all of them climacteric; apples, pears, peaches and nectarines were chosen for the study. In order to do an objective evaluation, the results of the second prototype were compared with the ones obtained with techniques regularly used to assess fruit quality and ripeness. In this way, firmness, acidity, soluble solid contents, ethylene and aromatic production values were correlated with sensor signals from the prototype.

Besides classifying fruit regarding to its ripeness state, the second prototype proved there were good correlations between sensor signals and some quality indicators measured on the samples chosen for the study. In fact, the prototype was able to predict some of the quality indicators just using the sensor signals from the non-destructive measurement of the fruit samples chosen. Moreover, it was able to predict with accuracy the optimal harvest date for peaches and nectarines, cultivars whose harvest date is difficult to determine by traditional techniques.

The overall results obtained in this study lead to the conclusion that, although there are some problems that have to be addressed before an electronic nose for fruit ripeness assessment may become commercially available, the design of such as system to be operated under laboratory conditions is viable.

In this thesis, the so-called biomimetic techniques such as electronic tongues and noses have been used. Based on the use of these devices, the detection, classification and/or quantification of samples have been carried out. These studied samples were different in nature including explosive substances, chemical warfare agents and food products, both in liquid and gaseous forms. An electronic tongue system and the electrochemical pulse voltammetry technique have been used to study the explosive substance 2,4,6-Trinitrotoluene (TNT). This study has consisted in the analysis of data using multivariate analysis such as principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS) or artificial neural network (ANN) analysis. The optimal results obtained from data matrix processing make the proposed algorithm a great data compression tool for future trials. The study of simulants for war agents as Sarin, Soman and Tabun, has been carried out by using the electronic nose system. Furthermore, the study of potential interferents with these gases was also carried out. Next, the obtained data was studied by using multivariate analysis techniques such as principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS) or artificial neural network (ANN) analysis. The results have yielded good classification and prediction models with relevant coefficients of determination and remarkable limits of detection. Finally, the electronic nose was used to conduct a classification study of different varieties of persimmon obtaining a clear classification of the samples. Subsequently, the obtained data was processed using a neural network. As a result, a correct distribution of the results was obtained depending on the days of storage of the fruit or the degree of ripeness. It has been possible to reduce the number of gas sensors in the electronic nose by studying the degree of contribution to the prediction model, thus achieving a portable and specific system for each application.
En la presente tesis doctoral se han utilizado las llamadas técnicas biomiméticas, dentro de las cuales se encuentran las lenguas y narices electrónicas. Basándose en la utilización de estos dispositivos se ha procedido a la detección, clasificación y/o cuantificación de muestras de diversa naturaleza, desde sustancias explosivas y agentes de guerra química hasta productos alimenticios, tanto en disoluciones como en muestras gaseosas. Mediante el uso del sistema de lengua electrónica y la técnica electroquímica de voltametría de pulsos, se ha realizado el estudio de la sustancia explosiva 2,4,6-Trinitrotolueno (TNT). Dicho estudio ha consistido en el análisis de los datos mediante técnicas multivariantes como el análisis de componentes principales (PCA), la regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) o el análisis mediante redes neuronales artificiales (ANN). Los óptimos resultados obtenidos del procesamiento de la matriz de datos, convierten el algoritmo propuesto en una gran herramienta de compresión de datos para futuros ensayos. Por otra parte, mediante el uso del sistema de nariz electrónica, se ha realizado el estudio de simulantes de agentes de guerra, en concreto los simulantes de los gases: Sarín, Somán, y Tabún. Además se ha realizado el estudio de posibles interferentes con dichos gases. Se ha realizado un estudio de los datos obtenidos mediante técnicas de análisis multivariante como el análisis de componentes principales (PCA), la regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) o el análisis mediante redes neuronales artificiales (ANN). Los resultados han arrojado buenos modelos de clasificación y predicción, alcanzando un relevante coeficiente de determinación y un notable límite de detección. Por último, y también empleando la nariz electrónica, se ha realizado el estudio de clasificación de distintas variedades de caqui, obteniendo una clara clasificación de las muestras estudiadas. Posteriormente se han procesado los datos mediante una red neuronal, extrayéndose una correcta distribución de los resultados en función de los días de almacenamiento de la fruta o, lo que es lo mismo, del grado de maduración. Se ha logrado reducir el número de los sensores de gases que componen la nariz, mediante el estudio del grado de contribución al modelo de predicción, logrando así un sistema portable y específico para cada aplicación.
En la present tesi doctoral s'han utilitzat les anomenades tècniques biomimètiques, dins de les quals es troben les llengües i nassos electrònics. Basant-se en la utilització d'aquests dispositius s'ha procedit a la detecció, classificació y/o quantificació de mostres de diversa naturalesa, des de substàncies explosives i agents de guerra química fins a productes alimentaris, tant en dissolucions com en mostres gasoses. Mitjançant l'ús del sistema de llengua electrònica i la tècnica electroquímica de voltametría de polsos, s'ha realitzat l'estudi de la substància explosiva 2,4,6-Trinitrotoluè (TNT). Aquest estudi ha consistit en l'anàlisi de les dades per mitjà de tècniques multivariants com ara l'anàlisi de components principals (PCA), la regressió per mínims quadrats parcials (PLS) o l'anàlisi mitjançant xarxes neuronals artificials (ANN). Els òptims resultats obtinguts del processament de la matriu de dades, converteixen l'algoritme proposat en una gran ferramenta de compressió de dades per a futurs assajos. D'altra banda, per mitjà de l'ús del sistema de nas electrònic, s'ha realitzat l'estudi de simulantes d'agents de guerra, en concret els simulantes dels gasos: Sarin, Soman i Tabun. A més, s'ha realitzat l'estudi de possibles interferents amb aquests gasos. S'ha realitzat un estudi de les dades obtingudes per mitjà de tècniques d'anàlisi multivariant com l'anàlisi de components principals (PCA), la regressió per mínims quadrats parcials (PLS) o l'anàlisi per mitjà de xarxes neuronals artificials (ANN). Els resultats han permès obtindre bons models de classificació i predicció, aconseguint un rellevant coeficient de determinació i un notable límit de detecció. Finalment, i també emprant el nas electrònic, s'ha realitzat l'estudi de classificació de distintes varietats de caqui, obtenint una clara classificació de les mostres estudiades. Posteriorment s'han processat les dades per mitjà d'una xarxa neuronal, obtenint una correcta distribució dels resultats en funció dels dies d'emmagatzemament de la fruita o, el que és el mateix, del grau de maduració. S'ha aconseguit reduir el nombre dels sensors de gasos que componen el nas per mitjà de l'estudi del grau de contribució al model de predicció, aconseguint així un sistema portable i específic per cada aplicació.
Olguín Pinatti, CA. (2017). APROXIMACION AL BIOMIMETISMO MEDIANTE LENGUAS Y NARICES ELECTRÓNICAS EN MEDIOS COMPLEJOS: DETECCIÓN DE EXPLOSIVOS, AGENTES NERVIOSOS Y CONTROL DE ALIMENTOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86161
TESIS

El Pisco es una de las bebidas más consumidas en el Perú y posee una importancia comercial e histórica, por lo que se encuentra protegida por una Denominación de Origen en el país, que regula su producción. Sin embargo, son comunes los casos de adulteración y falsificación que dañan su imagen tanto en el mercado nacional como en el extranjero. Por ello, el presente trabajo tiene como objetivo realizar una diferenciación de muestras de Pisco peruano de las variedades Acholado, Italia y Quebranta, así como la diferenciación de mezclas de Pisco Quebranta con aguardiente de caña en distintas proporciones, empleando una nariz electrónica constituida por un arreglo de sensores basados en óxidos metálicos (óxido de estaño dopado con platino y óxido de zinc dopado con plata), ambos tipos de sensores con y sin recubrimiento con zeolita-Y. Se postula que las respuestas generadas por cada sensor para los distintos tipos de Pisco analizados son representativas para cada muestra y que permiten su identificación. La caracterización de los materiales preparados se realiza mediante DRX y FTIR. La configuración y recolección de datos de la nariz electrónica se realiza a través del software LabView2018 y se determinan las condiciones óptimas de temperatura, tiempo de sensado, dopaje metálico del sensor y recubrimiento de la zeolita. Las mejores respuestas son obtenidas con los sensores 0,10%Pt/SnO2; 0,05%Pt/SnO2//ZY y 0,15%Ag-ZnO. Las respuestas registradas por los sensores son analizadas a través de varios análisis estadísticos clasificatorios tanto no supervisados (PCA, HCA) como supervisados (SVM, RF, KNN) con el objetivo de determinar la capacidad de discriminación de muestras de Pisco por parte de los sensores que conforman la nariz electrónica.
Pisco is one of the most consumed beverages in Peru. It has historical and commercial importance and is protected by a Denomination of Origin that regulates its production. However, adulteration and falsification of Pisco are common practices that undermine its reputation both in the domestic and international markets. Therefore, this work aims to differentiate Acholado, Italia and Quebranta Peruvian Pisco varieties, as well as differentiate Pisco Quebranta mixtures with cane liquor in several proportions, using an electronic nose equipment constituted by a sensors array based on metal oxides (platinum-doped tin oxide doped and silver-doped zinc oxide), both types of sensors with and without a zeolite-Y coating. It is postulated that the sensors readings for different Pisco types are representative for each variety and allows their identification. The characterization of the prepared materials is carried out by DRX and FTIR. The configuration of the electronic nose and the data collection is made through LabView2018 software and the optimal conditions of temperature, sensing time, metallic doping of the sensor and zeolite-Y coating are determined. The best responses are obtained by sensors 0,10%Pt/SnO2; 0,05%Pt/SnO2//ZY and 1,5% Ag/ZnO. The sensor readings are subjected to classification analysis both unsupervised (PCA, HCA) and supervised (SVM, RF, KNN) with the objective of determining the discrimination capacity of Pisco samples by the sensors present in the electronic nose.
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