Arriva TruffleBot: il naso elettronico che “annusa” veramente

La tecnologia E-nose, ossia del naso elettronico, è in uso già da tempo. L’esempio più comune è l’etilometro che viene utilizzato per testare i livelli di alcol nel sangue, ma ci sono molti altri settori in cui tale tecnologia viene utilizzata, tra i quali diverse industrie (agricole, ambientali, alimentari, manifatturiere e militari) e il campo medico (si pensi al breath test, un esame diagnostico rapido e non invasivo per rilevare intolleranze alimentari, la presenza dell’Helicobacter pylori o i livelli di glucosio nel sangue).

La stragrande maggioranza dei nasi elettronici in commercio ha un principio di funzionamento basato su una matrice di sensori che simula il funzionamento dei recettori del naso umano, in grado di rilevare e memorizzare l’impronta olfattiva di una miscela odorosa grazie ad un  particolare software di analisi dati.

Il sistema TruffleBot

Al fine di migliorare tale tecnologia Jacob Rosestein, un ingegnere elettrico della Brown University, e il suo team di ricercatori hanno progettato TruffleBot, l’e-nose che fa un ulteriore passo avanti e “annusa” fisicamente, riuscendo a classificare gli odori di una più ampia varietà di composti e andando ad estendere la funzionalità e la precisione dei tradizionali nasi elettronici.

Rosenstein e il suo team sono stati ispirati dal modo in cui gli animali fiutano gli odori specifici: non lasciano che l’aria entri nel loro naso e passi attraverso i recettori degli odori in maniera passiva, ma inspirano attivamente quell’aria per identificare gli odori che stanno cercando. TruffleBot funziona allo stesso modo in quanto usa piccole pompe ad aria per spingere l’aria attraverso i suoi sensori. A questo proposito afferma:

“Sembrava una cosa naturale, creare un’estensione di un naso elettronico che aggiungesse più  informazioni contestuali”

Oltre ad annusare, il loro dispositivo, misura piccole variazioni di pressione e temperatura, caratteristiche fisiche che possono essere utilizzate per identificare un odore. Ad esempio gli odori della birra provocano una leggera diminuzione della pressione dell’aria e un leggero aumento della temperatura a causa delle proprietà fisiche del vapore alcolico.

I nasi elettronici  in circolazione sono disponibili in una varietà di strutture, ma la maggior parte si basa esclusivamente su sensori chimici, come ossidi metallici o polimeri conduttori. Il TruffleBot fa un passo in più: si tratta di un circuito stampato su un Raspberry Pi  che contiene in totale 16 sensori posizionati. Otto di questi sono i tradizionali sensori elettronici per il naso, e gli altri otto sono barometri digitali meccanici che monitorano la pressione e la temperatura dell’aria. Ogni sensore chimico è associato a un sensore meccanico e le coppie sono disposte su quattro file di due coppie ciascuna.

Nel test effettuato, TruffleBot è stato utilizzato per analizzare nove odori e potrebbe farlo con una precisione dell’80% utilizzando i soli sensori chimici. Con le pompe ad aria in funzione, il salto è salito al 90% , fino ad arrivare al 95% di precisione con i sensori meccanici.

Gli ingegneri lavoreranno per migliorare l’accuratezza e i tempi di risposta del dispositivo e per aggiungere nuovi sistemi di campionamento. La ricerca è stata sponsorizzata da DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), che ha una storia di investimenti nelle tecnologie dei sensori.