Il parallelo biologico
L’olfatto è il senso che ci permette di percepire composti volatili come odori. Grazie a un sistema biologico complesso, l’aria entra nelle narici e raggiunge l’epitelio olfattivo, dove neuroni specializzati dotati di ciglia fungono da recettori. Quando una molecola odorigena si lega a queste ciglia, il segnale viene inviato al cervello, che lo interpreta come un odore specifico.
Il naso elettronico nasce come un’alternativa oggettiva all’olfatto umano per la caratterizzazione degli odori, superandone i limiti fisiologici, la soggettività del giudizio e i rischi legati all’esposizione a sostanze pericolose.
Più che un semplice sostituto, si configura come uno strumento analitico avanzato che combina un set di sensori con un software di riconoscimento dei pattern. Grazie a questa architettura, il sistema può essere addestrato a identificare singoli gas o miscele, proprio come il cervello umano impara a distinguere l’aroma del caffè dal profumo della pioggia.
I nasi elettronici sono caratterizzati da una capacità di analisi non distruttiva che trova applicazione in molteplici settori. Il PEN3, ad esempio, è ampiamente impiegato nell’industria alimentare, farmaceutica e in numerosi altri comparti per ottimizzare i processi di controllo qualità, rilevando con precisione contaminazioni o difetti sensoriali. In ambito medico, lo stesso sistema viene utilizzato come supporto diagnostico d’avanguardia per l’individuazione di specifiche patologie attraverso l’analisi dei composti volatili. Parallelamente, nei campi della sicurezza e della tutela ambientale, il sistema OlfoSense garantisce un monitoraggio costante e affidabile di gas tossici o emissioni inquinanti.
Il cuore del sistema: I sensori MOS (Metal Oxide Semiconductor)
Se i recettori dell’epitelio nasale rappresentano il sensore biologico, nei nasi elettronici questi vengono sostituiti dai sensori MOS: un set di 10 unità nel PEN3 e di 4 nell’OlfoSense.
I MOS, semiconduttori a ossido metallico, sono sensori che rilevano la presenza di gas registrando le variazioni nella conduttività elettrica dell’ossido metallico quando interagisce con le molecole volatili. I sensori MOS sono aspecifici, ma a seconda del materiale di drogaggio e della temperatura a cui vengono scaldati hanno maggiore sensitività verso diverse classi di composti volatili.
L’insieme delle risposte fornite dai 10 sensori MOS genera una ‘mappa’ di segnali che definisce il profilo odorigeno, o impronta olfattiva, unico per ogni sostanza. Questi sensori costituiscono il cuore tecnologico e l’elemento fondamentale dell’intero dispositivo.
Dall’analisi al dato
Una volta che i sensori hanno registrato l’insieme dei segnali, il passaggio cruciale per trasformare questi segnali in informazioni utili avviene attraverso l’elaborazione digitale. Il riconoscimento e la classificazione dei campioni vengono eseguiti mediante un apposito software di statistica e tecniche di analisi chemometrica.
Attraverso algoritmi specifici, come ad esempio l’Analisi delle Componenti Principali (PCA), il sistema confronta l’impronta olfattiva appena rilevata con un database di modelli precedentemente registrati. È proprio questa analisi a permettere allo strumento di discriminare con precisione un profilo odorigeno dall’altro. Grazie all’elevata sensibilità, il sistema è in grado di operare con una ripetibilità oggettiva e di eliminare i margini di errore derivanti dalla soggettività umana.
