Un "nez" artificiel pour détecter les fruits abîmés et la viande avariée
L'odeur de l'herbe coupée ou les vapeurs qui se dégagent lorsque vous faites le plein de votre voiture sont toutes le résultat de la présence de composés organiques volatils. Une nouvelle approche de la technologie des antennes permet de les détecter et de les identifier.
Bien que l'odorat ait historiquement joué un rôle important dans la lutte contre des maladies telles que la peste et la tuberculose, le nez humain n'est généralement pas assez sensible pour être utilisé comme un outil de diagnostic fiable.
Des chercheurs de l'université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) ont créé un nez d'antenne dans un laboratoire du campus de Gjøvik.
Mads Wang-Svendsen
Toutefois, un nouveau "nez" artificiel inspiré de notre odorat pourrait désormais permettre de détecter des maladies non diagnostiquées, des gaz dangereux et des aliments qui commencent à se détériorer.
Et tout cela est possible grâce à une technologie qui existe déjà.
Entourés d'antennes
Quel est le point commun entre votre téléphone portable, votre ordinateur et votre téléviseur ? Les antennes.
"Nous sommes littéralement entourés de technologies qui communiquent à l'aide d'antennes", explique Michael Cheffena.
Professeur de télécommunications à l'université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) de Gjøvik, M. Cheffena pense que cette technologie peut être utilisée pour bien plus que la simple communication :
"En donnant aux antennes des fonctions de capteur, l'infrastructure existante peut être utilisée dans de nouveaux domaines d'application. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles nous avons cherché à savoir si les antennes pouvaient être utilisées à ces fins", ajoute-t-il.
La solution la plus simple est souvent la meilleure
M. Cheffena a expliqué que les tentatives précédentes de création de "nez électroniques" n'avaient pas l'avantage de disposer d'une infrastructure existante. Elles ont également été affectées par un certain nombre d'autres problèmes que la technologie des antennes peut potentiellement résoudre.
"Les autres nez électroniques peuvent comporter plusieurs centaines de capteurs, souvent recouverts de matériaux différents. Cela rend leur fonctionnement très gourmand en énergie et leur fabrication très coûteuse. Ils consomment également beaucoup de matériaux. En revanche, le capteur à antenne se compose d'une seule antenne avec un seul type de revêtement", a déclaré M. Cheffena.
Cela doit certainement se faire au détriment de la précision et de la fonctionnalité ?
Au contraire", affirme Yu Dang, chercheur doctorant au département de fabrication et de génie civil de la NTNU à Gjøvik et auteur principal d'un article de recherche récemment publié sur le nouveau "nez d'antenne" dans la revue Sensors and Actuators B : Chemical.
L'odeur de l'essence et de l'herbe fraîchement coupée
M. Dang explique que son capteur distingue les différents gaz testés avec une précision de 96,7 %. Ce résultat n'est pas seulement comparable aux performances des meilleurs nez électroniques à ce jour, mais dans certains domaines, il les dépasse même.
Pour comprendre comment, voici comment fonctionne le nez d'antenne :
L'antenne émet des signaux radio à différentes fréquences dans l'environnement. Elle analyse ensuite la façon dont ils sont réfléchis. La façon dont les signaux se comportent change en fonction des gaz présents, et comme l'antenne transmet des signaux à plusieurs fréquences, les changements créent des modèles uniques qui peuvent être liés à des composés organiques volatils spécifiques.
Les composés organiques volatils sont des gaz que l'on trouve couramment dans l'air. Ils se caractérisent par un point d'ébullition bas, ce qui signifie qu'ils ont tendance à s'évaporer à basse température. Bien qu'ils ne soient ni visibles ni palpables, vous en avez certainement senti plusieurs.
Tous les organismes vivants, y compris les plantes, émettent des composés organiques volatils, souvent pour se protéger des parasites ou communiquer entre eux. L'odeur de l'herbe fraîchement coupée en est un exemple bien connu.
Les vapeurs d'essence de votre tondeuse à gazon en sont un autre exemple. Étant donné que de nombreux produits que nous utilisons et les matériaux dont nous nous entourons émettent également des composés organiques volatils, un grand nombre de gaz dans diverses combinaisons seront présents dans la plupart des environnements. Il est donc extrêmement difficile de distinguer les gaz importants des gaz insignifiants.
M. Dang explique que la tâche devient encore plus ardue lorsque des isomères viennent s'ajouter au mélange.
Les jumeaux difficiles
"Les isomères sont des composés chimiques qui ont la même formule moléculaire, mais dont les atomes sont liés entre eux de manière légèrement différente", explique-t-il.
Selon les chercheurs, ils sont un peu comme des jumeaux : très semblables, mais pas identiques.
"Ces composés constituent depuis longtemps un défi pour ce type de technologie de détection. Même les nez électroniques les plus sophistiqués, composés de nombreux capteurs différents, ont du mal à les maîtriser", a déclaré M. Dang.
Il est par conséquent très satisfait que leur capteur à antenne fonctionne si bien, même avec ces composés difficiles.
Possibilité de détecter des maladies
Jusqu'à présent, la technologie des capteurs a été testée sur des fruits et des viandes d'âges différents endommagés par des chocs. En ajustant les algorithmes qui détectent les "empreintes" uniques des différents gaz, les chercheurs pensent que la technologie pourrait également permettre de détecter des maladies.
"Les composés organiques volatils permettent à des chiens dressés de détecter des changements dangereux pour la santé dans la glycémie et des maladies comme le cancer, le principe est donc largement le même", a déclaré M. Dang.
Toutefois, contrairement aux chiens, le capteur à antenne ne nécessite pas des mois de formation ou des maîtres-chiens spécialisés pour être utilisé. La technologie de base est quelque chose que vous avez déjà dans votre salon.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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