Головна

генерація запахів

  1. Генерація та споживання активної та реактивної потужностей в проектованої мережі
  2. генерація ключів
  3. генерація коду
  4. Генерація операційної системи
  5. Залози: загальна характеристика. Класифікація, будова і регенерація екзокринних залоз.
  6. Класифікація запахів

Запах є невід'ємною частиною навколишнього середовища, внаслідок чого грає величезну роль в житті людини.

Створення запахів затребуване в багатьох областях життєдіяльності людини, таких як:

парфумерія, для створення парфумів, кремів, лосьйонів і інших продуктів;

реклама для залучення уваги до товарів;

ароматерапія, для створення лікарських средст.

На основі запахів запропоновані ряд послуг [37]:

- Одна з мереж недорогих готелів Британії запропонувала своїм постояльцям нову послугу - вибрати запах постільної білизни. Поки можна вибрати один з п'яти ароматів - морського бризу, свіжоскошеної трави, домашнього яблучного пирога, шоколаду або ж дитячої присипки. Відібраним запахом будуть ароматизовані наволочки і простирадла. Запах зберігається протягом тижня. Якщо аромат дуже сподобається клієнтові, простирадла і наволочки можна купити і забрати з собою. Ця ідея вже реалізована в готелях Единбурга, Ньюкасла, Бірмінгема, Ноттінгема і в готелі біля терміналу 5 аеропорту Хітроу;

- Дві німецькі фірми запатентували технологію, яка дозволяє надсилати текстові повідомлення з запахом на мобільні телефони. Як повідомляють розробники "люди зможуть надсилати своїм друзям з курортів запах пляжу і сонця ...". Над технологією, яка буде включати близько 100 встановлених популярних запаху, працюють вже 8 років. Готові пристрої на базі цієї технології обіцяють випустити на ринок через два роки. Вартість запахових "чіпів" буде доступною, але споживачам треба буде мати телефони, що дозволяють їх використовувати. Зараз ведуться переговори з дистриб'юторами і провайдерами мобільних телефонів з приводу запуску ароматичних "чіпів", які також можна буде використовувати для цілей ароматичної реклами і в електронних іграх;

- Одні з номерів журналу Vanity Fair ( "Ярмарок марнославства", американський журнал про культуру, моду, політиці) вийшов з двома ароматичними рекламними сторінками нового одеколону Dolce & Gabbana, який називається The One for Men. Обличчям цієї рекламної кампанії став актор Matthew McConaughy. Сам одеколон з'явився на ринку в грудні 2007 року, зараз же рекламна кампанія посилена за допомогою ароматичної реклами у пресі .;

- Приборкати норов закоренілих злочинців допомагає запах апельсинів. Незвичайний досвід проводиться зараз в тюрмах голландського Роттердама. Через систему вентиляції в камери там надходить аромат цитрусових. Тюремні психологи стверджували, що у такий спосіб вдасться знизити агресивність засуджених. Експеримент повністю виправдався. Кількість бійок у в'язниці знизилося на 10%, арештанти навіть стали менше конфліктувати з охоронцями. Як пояснити цей феномен, медики не знають, але лікувати злочинців за допомогою ароматерапії тепер збираються і в інших в'язницях Голландії. До речі, використовувати запахи для упокорення бандитів першими придумали в США. Правда, там пішли зовсім іншим шляхом. В Америці злочинців, які забарикадувалися від поліції, часто викурюють з їх притулку за допомогою нешкідливого газу з запахом скунса. Всидіти в приміщенні з таким амбре вдається дуже небагатьом;

- Новий підхід до соціальної реклами безпеки на дорогах продемонструвало празький відділення Saatchi & Saatchi. Оскільки прості заклики не базікати по телефону за кермом через небезпеку аварій і нещасних випадків, мало доходять до свідомості співгромадян, до відповідного тексту в журнальній рекламі був доданий неприємний запах. Медицина вважає, що таке комбіноване вплив краще запам'ятовується. Для жінок запах і картинка - Accident ( «нещасний випадок»), для чоловіків - Crash ( «Аварія»);

- За дорученням компанії CafeScribe (США, Солт-Лейк-Сіті), яка продає електронні книги було проведено опитування серед студентів 600 коледжів з приводу їх ставлення до книг електронним і паперовим. Опитування дав наступні результати: 43% студентів вважають запах книги (не важливо нової або старої) як властивість, яке вони цінують найбільше в книзі як фізичному об'єкті, а 62% з них вважають за краще купувати старі використані підручники, а не нові і не електронні ( хоча електронні книги стоять на третину дешевше). І однією з основних причин цього є приємний запах старих книг. Щоб завоювати прихильність покупців компанія оголосила про випуск першої електронної книги з запахом. З запахом старого фоліанта.

Існують два основних способи генерації запахів:

1) Використання набору первинних (базових) запахів з присвоєнням оригінального коду, відповідним заздалегідь встановленим пропорціям і інтенсивністю змішуються запахів. Таким чином, виходить кодова таблиця, в якій записані коди бажаних запахів. Один з варіантів запропонований в роботі Вчені з ізраїльського інституту Вейцмана створили першу в світі карту запахів, яка визначає місце кожного з них щодо інших подібно до того, як вибудовуються ноти в музичній гаммі. Результати їх роботи опубліковані в журналі Nature Method ..

«Дослідники розраховують, що карта запахів допоможе в майбутньому" оцифровувати "аромати і навіть передавати їх по електронній пошті або за допомогою мобільного телефону.

На відміну від нот, які розподілені по музичній гаммі завдяки тому, що кожна з них має строго певну частоту, запахи не пов'язані настільки ж строгими співвідношеннями. Щоб створити "гамму запахів" учені підібрали близько 250 ароматичних речовин. Для кожного з них був створений список з 1,6 тисячі хімічних характеристик. Потім вони скоротили список показників, необхідних для того, щоб точно визначити місце кожного запаху на карті, до 40.

На наступному етапі дослідники перевірили, чи може мозок розпізнавати співвідношення між запахами тим же способом, як він розпізнає музичну гамму. Для цього вони проаналізували численні колишні дослідження, що стосуються реакцій нервової системи на запахи, і встановили, що запахи, які опинилися поруч на їх карті, викликають подібні нервові реакції.

Дослідники також протестували 70 запахів, намагаючись за допомогою карти передбачити можливу реакцію нервової системи. Потім ці дані були зіставлені з результатами експерименту, проведеного їх колегами з Токійського університету. Як з'ясувалося, передбачення за допомогою карти запахів дуже точно збіглися з результатами експериментів »[38] /

Відкриття ізраїльських вчених - ще один аргумент на підтримку теорії, що сприйняття запахів підпорядковується строгим хімічним закономірностям, всупереч загальноприйнятій точці зору, що це лише суб'єктивне відчуття.

2) Використання електронного носа для визначення компонентів бажаного запаху.

Варто зазначити, що:

перший метод передбачає створення запахів відповідно до задуму автора творіння;

другий метод має на меті передати запахи, близькі до природних.

Очевидно, що другий метод більш придатний до прямої передачі відео з передачею запахів.

Основними проблемами, які необхідно враховувати при створенні генератора запахів для широкої аудиторії є:

сприйняття запахів відрізняється для окремих індивідуумів і популяцій;

повільна частота оновлення;

наявність в приміщенні будь-якого запаху може спотворити бажаний запах;

один і той же запах може бути приємним для однієї групи людей і неприємним інший;

у запаху немає спрямованості, досягнення якої могло б дати відчутні переваги; необхідно запобігти появі запаху, що викликає алергію або інші небезпечні реакції.

Особливо необхідно звернути увагу на останній пункт, а саме, на алергічні реакції, такі як астма.

Очевидно, що той чи інший запах є невідповідним, по крайней мере, для 1-2% від людей, і домашніх тварин. [39]. До того ж відсоток хворих на алергію і респіраторним захворюванням збільшується.

Отже, обов'язковою вимогою при створенні таких пристроїв є необхідність мінімізувати побічні ефекти.

2.4.1 Системи з використанням кодової таблиці

До кінця 1950-х років, Ханс Лаубе винайшов Smell-O-Vision, систему, яка створює запах під час демонстрації фільму так, щоб глядач міг "відчувати запах", відповідний сцені у фільмі. Запах проникав в зал через трубки, підведені до крісел. Подібна система AromaRama, винайдена Чарльзом Вайсом, в якій випромінюється аромат потрапляв в зал через системи кондиціонування театру [40}.

Однак Smell-O-Vision не відповідав вимогам проектувальників. Відповідно до різних рецензіями на фільм містичної комедії «Таємниця запаху» (1960), який єдиний і використовував технологію Smell-O-Vision, аромати були випущені з відволікаючим шипінням, а глядачі на балконі скаржилися, що аромати досягли їх кілька секунд після того, як дію було показано на екрані. В інших частинах театру, запахи були занадто слабкими, в результаті чого глядачі голосно втягували повітря, намагаючись зловити запах. Ці технічні проблеми в основному були виправлені після перших кількох показів, але народний поголос, в поєднанні з негативними відгуками про сам фільм, поклало кінець Smell-O-Vision [41].

У 1999-2001 фахівцями DigiScents були розроблені комп'ютерні периферійні пристрої, які називаються iSmell, які були призначені випускати запах, коли користувач відвідає веб-сайт або відкриває електронну пошту [42].

Пристрій містив картридж з 128 первинними запахами, які можуть бути змішані для реплікації природних і техногенних запахів. DigiScents були проіндексовані тисяч простих запахів, які можуть бути закодовані, оцифровані і вбудовані в веб-сторінки або електронну пошту.

Пристрій iSmell, як показано на малюнку 2.3, діяло за наступним принципом: цифровий код, отриманий з Інтернету, конвертувався в команди по змішуванню відповідних інгредієнтів, які мають той чи інший запах.

Малюнок 2.3 - Принципова схема роботи пристрою iSmell [43]

Однак компанія збанкрутувала в результаті вибуху міхура дот-комів.

Пузир утворився в результаті зльоту акцій інтернет-компаній (переважно американських), а також появи великої кількості нових інтернет-компаній і переорієнтування старих компаній на інтернет-бізнес в кінці XX століття. Акції компаній, що пропонували використовувати Інтернет для отримання доходу, нечувано злетіли в ціні. Такі високі ціни виправдовували численні коментатори і економісти, які стверджували, що настала «нова економіка», насправді ж ці нові бізнес-моделі виявилися неефективними, а кошти, витрачені в основному на рекламу і великі кредити, привели до хвилі банкрутств, сильного падіння індексу NASDAQ, а також обвалу цін на серверні комп'ютери.

У 2000 році AromaJet розробив прототип пристрою генерує аромат під назвою Pinoke. Однак подальших публікацій не було [44].

У 2003 році Trisenx (заснований в 1999) запустила пристрій генерує аромат під назвою Scent Dome, який в 2004 році був протестований службою Великобританії Інтернет-провайдера. Це пристрій був розміром з чайник і могло генерувати до 60 різних запахів, випускаючи частки з одного або декількох 20 рідких капсул, заповнених запахом. Комп'ютери, оснащені блоком Dome Scent, використовували програмне забезпечення, щоб створити запах, відповідний ідентифікаційним кодам, переданим через електронну пошту або веб-сторінки [45].

У 2004 році Tsuji Wellness і France Telecom розробили пристрій генерує аромат під назвою Kaori Web, який поставлялося з 6 різними картриджами для різних запахів [46]. Японська фірма K-Opticom поставила даний пристрій в інтернет-кафе та інших місцях.

Також в 2005 році фірма Thanko розробило P @ D Aroma Generator, пристрій USB, представлене на малюнку 2.4, яке поставлялося з 3-х різними картриджами для різних запахів [47].

Більш успішно розвивався бізнес компанії Trisenx. За повідомленнями керівництва компанії, вона вела спільні проекти з NASA зі створення симуляторів віртуальної реальності, що, мабуть, дозволило довести технологію до промислової реалізації.

Малюнок 2.4 - Пристрій Scent Dome

У розробленій системі носії запаху зберігаються в картриджах пристрої Scent Dome [48,49]. Кожен картридж має 20 відділень, що містять відповідно 20 запахів. Маючи 40 вихідних запахів (картриджі «Аромати» і «Запахи їжі» по 20 камер кожен), Scent Dome може створювати тисячі відтінків запаху.

Scent Dome підключається до ПК і отримує команди, які генеруються програмою користувача. Користувач може визначити тривалість подачі повітря з тим або іншим ароматом, записати цю інформацію в файл і передати його, наприклад, поштою абонента, якому встановлено Scent Dome. Файли можна публікувати на сайті, завантажувати з Мережі і генерувати потрібний аромат.

Scent Dome управляється за допомогою спеціального програмного забезпечення SenxWare Scent Design Studio (SDS). Програма має зручний, інтуїтивно зрозумілий інтерфейс і пропонує два режими. Перший - режим створення запахів (Creating Fragrances) - дозволяє вибрати чотири різних інгредієнта, визначаючи частку кожного в процентах. Після цього SDS ПО активує Scent Dome, в якому резервується індивідуальна камера для зберігання необхідної концентрації, і через з невеликою вентилятор доставляє запах користувачеві. Приблизно через одну хвилину Scent Dome-камери закриваються, і вентилятор працює ще 5 с, на чому процес закінчується.

При роботі в режимі ароматерапії (Aroma Therapy) знову-таки пропонується вибір з чотирьох інгредієнтів, а також надається можливість визначити час включення (Time on - час випускання запаху) і виключення (Time off - час закриття камери) пристрою. Цикл автоматично повторюється чотири рази, після чого пристрій вимикається і готово до виконання наступної команди.

В даний час Scent Dome не випускається.

Як можна побачити з короткого огляду розроблених пристроїв, жодне з них не знайшло широкого застосування. Складність завдання створення запахів на вимогу, полягає в тому, що наука про запахи, не дозволяє вирішити задачу створення суворої, систематичної і відтворюється системи класифікації запахів. Складність полягає в тому, що не існує абстрактного або більш високого рівня визначення запаху. Ми можемо сказати, що існує запах троянди, дещо вищий рівень категорій, відповідає поняттю квітковий запах. Навіть при такому рівні різні люди можуть по-різному охарактеризувати запах шипшини, ромашки і т.д. Це походить на спробу розробити систему кольорової класифікації, називаючи зелені предмети, як «колір трави», а червоний колір, як колір «пожежної машини». Змішуючи колір трави з кольором пожежної машини, важко уявити який вийде колірний тон і з якою насиченістю.

Якщо порівнювати із зором, то у людей є тільки три різних види кольору червоний, зелений і синій. Тому порівняно легко організувати уявити колірне простір і синтезувати бажаний колір в тривимірному просторі. Хоча і в цьому випадку теорія кольорів безперервно розвивається, а равноконтрастной системи так і не з'явилося. Виконання того ж самого з запахом зайняло б тисяча-мірне місце. Це основна проблема синтезування довільних ароматів на вимогу.

Складність цього завдання - в тому, що наука про запахи, що не була успішна в створенні суворої, систематичної, і відтворюється системи класифікації для запаху. Складність полягає в тому, що у нас немає ніякої гарної абстракції або більш високого рівня категорій, крім запахів безпосередньо. Як уявити запах м'яти. Крім як назвати цей запах м'ятним, ніяк його більше не охарактеризувати. Більш високий рівень категорій, а саме "квітковий", просто вказує, що "цей набір запахів властивий квіткам". Навіть у цій категорії є проколи; багато людей вважають аромат ромашки неприємним і не описали б його як квітковий, якби вони нюхали його, не бачачи квітка безпосередньо перед ними. Це походить на спробу розробити систему кольорової класифікації, називаючи червоні предмети як "пожежна помпа, пофарбована" або зелені предмети як "кольору шпинату.

У ряді досліджень [26,50] були зроблені спроба вивчити характеристики нюху в термінах бітрейта і пропускної здатності. При цьому кількість запаху і якість розглядаються як метрики в вимірі пропускної здатності. Кількість визначається кількістю рівнів інтенсивності, які можливо відчути, а якість визначається кількістю різних запахів, які можливо відчути, що не вимірюючи достовірність аромату.

кількість

Engen і Pfaffman [51, 52] поглянули на оцінку інтенсивності аромату і спробували визначити пропускну здатність запахів з точки зору теорії інформації. Вони використовували чотири простих аромату, в яких аромат забезпечується єдиною беспримесной молекулою, і розбавили аромати в різних ступенях: Для кожного набору розбавлених ароматів суб'єкти спробували розташувати вибірки в порядку інтенсивності. Висновок полягало в тому, що суб'єкти могли визначити приблизно 1.5 біта інформації, або три категорії, перш ніж ступеня точності спадали до випадкової.

Однак автори не включали нуль як біт. Цифра 1.5 біта була досягнута, спостерігаючи, що суб'єкти могли розташувати три балони, що містять послідовно розбавлений одорант на 100, 50 і 25-відсотків, в правильному порядку успішно, і точність зменшувалася після цієї точки; передбачалося, що суб'єкти могли розрізнити 0 і 25-процентні аромати. Вважаючи нульову точку, ми описали б цей результат як значення, що суб'єкти могли відрізнити два біта або чотири розряду інтенсивності запаху, які можна охарактеризувати, як і сприймається, слабкий, помірний, сильний.

Існують і інші шкали інтенсивності запаху, як показано в таблиці 2.3, запропоновані іншими дослідниками [53].

Слід зазначити, що рівні цих інтенсивностей змінюються в широких межах, як по популяції, так і по фізичних особах. Варіації в відчуттях людей, що вивчаються протягом довгого часу, показали, що варіація для окремих індивідуумів такі ж, як варіація в популяції в цілому. Крім того, ми швидко адаптуємося до ароматів навколо нас. Дослідження показали, що частково, а то й повністю, адаптація відбувається протягом хвилини].

Тому, покладатися на інтенсивність аромату для інформаційного відображення вкрай важко.

Таблиця 2.3 - Категорії інтенсивності запаху

 сила запаху  рівень інтенсивності
 екстремально сильний
 Дуже сильний
 сильний
 виразний
 слабкий
 Дуже слабкий
 Чи не сприймається

якість

Engen і Pfaffman [52] також займалися дослідженнями, яка кількість запахів може розрізнити людина. Висновки, які вони зробили, були то, що суб'єкти могли впізнати тільки 16 запахів достовірно, чи чотири біта інформації. Однак цей результат суперечить тому, що парфумери і дегустатори ароматів можуть впізнати тисячі запахів, а порівняно непідготовлений суб'єкт може розпізнати, по крайней мере, десятки запахів.

Якість запаху можна оцінити або описуючи запах, або порівнюючи зразок запаху з добре відомим запахом. Однак оцінка якості запаху надзвичайно складна проблема, тому що вона пов'язана з необхідністю опису запаху - присвоєння найменування запаху.

Наприклад, важко для суб'єктів запам'ятати запах, який має назву "рибний, цапиний, жирний". Коли експериментатор пропонує для запаху назву "шкіра", з'являється набагато вищий потенціал розпізнання на послідовних експозиціях аромату.

Технології генерації запаху

По суті, є тільки кілька методів, щоб отримати аромат в атмосферне повітря з джерела. Сторона управління порівняно проста: комп'ютер, будь то повнофункціональний настільний машиною або просто вбудований чіп, посилає сигнал через послідовний або паралельний порт до виконавчого пристрою, яке включає генератор запаху протягом заданого проміжку часу.

Щоб зробити найбільшу кількість запаху, розсіяного в найкоротший проміжок часу, можна розпорошити розчин аромату в повітря, використовуючи стиснене повітря подібно фарборозпилювача, щоб забезпечити необхідну швидкодію. Цей підхід використовувався в inStink проект в лабораторії MIT [54].

Хоча такий пристрій легко побудувати, проте контроль вихідних величин вимагає ретельної калібрування, а апарат, що вимагає компресора або джерела з бутильованим стисненим повітрям, виходить громіздким і незграбним.

Також можливо використовувати балони аромату, подібні стандартним флаконах для парфумів, з головною частиною, натиснутою або соленоїдами або керованим кулачком двигуна. Перевага цих пристроїв полягає в тому, що вони забезпечують необхідну кількість аромату в короткий час. Однак управління кількістю аромату обмежена кратними числами кількості аромату, розпорошеного одиночним натисканням [55].

Для більш точного управління можна використовувати струменеві технології, щоб розпорошити аромати в повітря. Ці технології дозволяють управляти по виходу з точністю до нано літра. Однак використання для поставлених цілей вимагає подальших досліджень, щоб забезпечити практичне використання таких систем.

Інший підхід полягає у використанні тепла, щоб збільшити випаровування ароматизованого масла або воску, який тримав в резервуарі або гніт. Запах може бути донесено користувачеві вентилятором, якщо це необхідно. Пристрій, розроблений компанією Olfacom, використовує подібний метод, і крім цього використовує полімерні мембрани, щоб герметизувати аромат, а не віск або гніт [56].

З метою досягнення швидкодії нагріву в одному з патентів для нагріву використовується лазер [57].

Точно так же воски можуть бути зроблені досить летючими, щоб випаровуватися без нагріву, потребуючи лише вентиляторі, щоб донести аромат в кімнату.

Інша можливість для того, щоб герметизувати аромат полягає в тому, щоб використовувати систему потри і понюхай (засіб залучення до активних дій, що використовується в рекламі; являє собою поверхню, просочену ароматичною речовиною, яке починає пахнути, якщо її злегка потерти), яка використовує механічне пристрій, щоб терти поверхню, таким чином, викликаючи аромат. Знову ж, генератор запахів можна реалізувати як з вентилятором, так і без нього, щоб забезпечити дифузію аромату в кімнату. [58]

Коли ароматизируются великі простори, може бути корисно, включити пристрій виведення аромату, засноване на системах кондиціонування повітря або вентиляції простору, яке буде ароматизований. Це - метод, який використовується ScentAir, Aromasys, DaleAir, і іншими.

Можна ще відзначити, що в якості базових ароматів використовуються в більшості випадків розчини ароматів, але в деяких випадках використовуються аромати в твердому вигляді.

Розглянемо одне з цих пристроїв, яке було продемонстровано на кафедрі телебачення ЛЕІС в 80- х роках [59]. Автор запропонував пристрій для ароматизації повітря, що містить корпус, забезпечений циліндричним кожухом, розташованим концентрично корпусу, в останньому утворені додатково розміщені по його окружності осередку для розташування ємностей із запашним речовиною і гніздо для розміщення балона з аерозоль. У кожній з комірок встановлені змінний склянку для кріплення різних по діаметру ємностей і нагрівальний елемент. У корпусі під осередками виконані канали для подачі повітря. Гніздо для розміщення балона з аерозоль має підпружинений шток, на одному кінці якого укріплена насадка з отвором для взаємодії з клапаном балона з аерозоль, а на іншому - ручка для управління його роботою. У патрубку для подачі повітря встановлений вентилятор, а в стінці патрубка виконані повітрозабірні вікна з засувками.

Пристрій працює наступним чином. Перед початком роботи ємності з запашними речовинами вставляються в осередку корпусу. Кількість осередків залежить від поставленого завдання. Виділення запашних речовин досягається нагріванням елементів в будь-який з осередків, при цьому може бути досягнуто різне поєднання запашних речовин, що знаходяться в різних ємностях. У пристрої передбачена можливість різного ступеня розігріву нагрівальних елементів і тим самим швидкість виділення запахів.

Далі здійснюється випуск аерозолі. При включенні вентилятора повітряним потоком проводиться активний примусовий викид запашних речовин. Під час роботи можна періодично включати і відключати іонізатор повітря. Відмінною особливістю цього пристрою є використання твердих запашних речовин, що практично усуває необхідність заміни запашних речовин.

Слід зазначити, що автором був розроблений промисловий зразок пристрою під назвою одорофон, який можна було придбати.

Таким чином, існує кілька технологій для того, щоб генерувати аромат під контролем комп'ютера; це важливо для дослідників, які цікавили додаванням таких пристроїв до їх проектам розглянути кількість аромату, який вони хочуть випустити, тривалість виходу і проекту, і номери користувачів, до яких буде спрямований вихід аромату.

2.4.2 Системи з використанням електронного носа

Однією з найбільш відомих спроб була розробка такої системи американо-ізраїльської фірми DidgiScent. На жаль, ця фірма не виконала ряд зобов'язань своєчасно і лопнула.

Інженери з Токійського технологічного інституту (Японія) під керівництвом доктора Памбука Сомбун (Pambuk Somboon), За повідомленням преси, створили прилад, здатний записувати і відтворювати запахи [60], точно так же, як звук або зображення, повідомляє NewScientist. Для запису досить направити прилад, наприклад, на свіжоспечений торт, і після нетривалої процедури аналізу пристрій зможе відтворити його запах, використовуючи вбудований набір нетоксичних хімічних речовин.

Прилад допоможе поліпшити сервіс онлайн-магазинів, даючи можливість покупцям «понюхати» харчові продукти або парфумерні товари, додаючи тим самим додатковий вимір віртуального світу. Він може стати в нагоді також військовим хірургам при дистанційних операціях, дозволяючи краще діагностувати жовч, сечу і кров пацієнтів.

«Не дивлячись на те, що багато компаній вже проводять генератори запахів для комп'ютерних ігор, телешоу і кінотеатрів, вони поки не мають помітного комерційного успіху, оскільки діапазон відтворюваних запахів існуючих установок дуже обмежений, - коментує д-р Сомбун. - Тому ми відмовилися від використання готових ароматів і розробили систему запису оригінального запаху. Завдання виявилося непростим. Для запису і відтворення зображення досить комбінації трьох основних кольорів: червоного, зеленого і синього. Що ж стосується запаху, то люди мають 347 нюхових рецепторів, тому нам довелося використовувати дуже багато вихідних хімічних сполук »[61].

Нова система буде використовувати 15 хімічних рецепторів - «електронних носів» - для аналізу і запису широкого діапазону ароматів. Отриманий цифровий рецепт можна буде відтворити за допомогою набору з 96 хімічних речовин. При відтворенні прилад автоматично змішує, нагріває і розпорошує необхідну кількість рідини з певним запахом.

При тестових випробуваннях система успішно записала і відтворила запах апельсина, лимона, дині, банана і яблука. Чутливість приладу, як стверджують його творці, дозволяє навіть визначити сорт яблука.

Електронний ніс

Спільними для всіх варіантів «електронного носа» є наступні принципи: висока чутливість (нижня межа виявлення складає десятки пикограмм речовини), швидкість аналізу, розпізнавання величезної кількості різних запахів, мініатюрність, технологічність у виготовленні, надійність в роботі і необхідність забезпечувати проведення моніторингу об'єктів протягом тривалих періодів (години, дні, тижні і навіть місяці) [62].

Класичний електронний ніс, Що складається з масиву датчиків, в як і раніше, є найбільш поширеним підходом, хоча нові технології недавно увійшли в цю область. Є дві причини триваючої популярності даного рішення. Це накопичений досвід їх використання для різноманітного набору додатків, і установки електронного носа, засновані на сенсорах, нагадують найближче біологічну модель.

Кожна частина носа ссавців має свій технічний еквівалент. У той час як всі технології розпізнавання вимагають подібного підходу до оцінки даних, головна особливість масиву сенсорів, їх модульний принцип. Для виявлення газоподібних речовин, взаємозамінні частини біологічних приймачів є газовими сенсорами, які, як біологічні приймачі, забезпечують певну множинність виявлення, не будучи повністю селективними.

Технічні реалізації завжди представляють обхідний шлях між високою специфічністю і оборотністю сенсорів. Висока специфіка вимагає необоротне взаємодію між сенсором і цільовим газом. Навіть після мільйонів років розвитку у людських рецепторних клітин термін служби складає лише декількох тижнів. Це демонструє високі витрати нюху в природі і труднощі, з якими стикаються в технологічному розвитку, де термін служби чутливих елементів повинен бути набагато довшим.

Можливий вибір різних принципів перетворення сенсорів, і для кожного типу сенсора, різновид можливість для налаштування специфіки сенсора доступна.

Важливо відзначити, що при об'єднанні всіх типів можливих датчиків, існують обмеження на розміри корисного масиву, і замість отримання нової інформації про газовий склад, збільшення розміру масиву може привести до посилення шумів, наприклад, чутливість до непотрібної інформації. Отже, для створення електронного носа кращий спосіб це не використовувати багато різних сенсорів, наявних, а вибрати їх, виходячи з необхідного додатку і знання аналітичних даних. Це єдиний спосіб гарантувати, що речовини, які повинні бути виявлені, викликають сигнал.

Такий прилад може швидко встановити приналежність досліджуваної речовини до одного з відомих, тобто він розпізнає речовину як би по запаху або за смаком, як це робить досвідчений дегустатор. Датчики, що входять в матрицю електронного носа, можуть не мати високу селективність до якого-небудь аналіту, головне, щоб вони мали різну селективність і достатню чутливість. При такому підході одна з труднощів створення датчиків, а саме труднощі підбору речовини для виготовлення виборчої чутливої ??плівки, відпадають. Однак, чинники, пов'язані з недостатньою воспроизводимостью виготовлення чутливих матеріалів і, головне, з різними швидкостями старіння різних чутливих матеріалів в різних датчиках призводять до суттєвих недоліків таких аналізаторів в цілому. Дійсно, для роботи таких приладів, так як в них проводиться порівняння вихідних сигналів кожного датчика з сигналами, раніше занесеними в базу даних, потрібна висока стабільність параметрів. В результаті такої аналізатор вимагає частого і складної перенастроювання і калібрування, що значно звужує функціональні можливості приладу.

нові підходи

Можна показати, що при використанні сенсорів з різними принципами перетворення, можливе посилення корисної інформації, корелятивною зі збільшенням наборів сенсорів. Чутливі елементи з різними принципами перетворення, будуть селективним для різних класів речовин і можуть, тому забезпечувати додаткову інформацію. Тому, в останні роки початкові типи сенсорів, які використовуються для електронних носів, були не тільки поліпшені, але доповнені іншими технологіями, введеними в цій області. Діапазон електронних носів, доступних сьогодні, не обмежений тільки пристроями, заснованими на хемо резисторах або гравиметрических чутливих елементах, але також і включає датчики з матрицею оптичних сенсорів, а також системи без модульного принципу побудови, таких як хроматографи, що працюють в режимі реального часу, або мас-спектрометри. На розвиток машинного нюху вплинули наукові розробки в інших областях, починаючи від оптичних технологій, розроблених телекомунікаційною галуззю до удосконалень в аналітичній хімії. Ця тенденція також скоротила розрив між традиційним електронним носом, використовуваним як чорний ящик і класичної аналітикою, яка прагне визначати кількість кожного компонента даної вибірки.

хроматографія

Класичним методом поділу аналізу сумішей, а також вивчення фізико-хімічних речовин є хроматографія [63].

Хроматографія - це метод розділення і визначення речовин, заснований на розподілі компонентів між двома фазами - рухомої і нерухомої. нерухомою(стаціонарної) фазою служить тверде пористе речовина (часто його називають сорбентом) Або плівка рідини, нанесена на тверду речовину.

рухомафаза являє собою рідину або газ, що протікає через нерухому фазу, іноді під тиском.

Компоненти аналізованої суміші (сорбат) Разом з рухомою фазою пересуваються уздовж стаціонарної фази. Її зазвичай поміщають в скляну або металеву трубку, звану колонкою. Залежно від сили взаємодії з поверхнею сорбенту (за рахунок адсорбції або по якій-небудь іншій механізму) компоненти будуть переміщатися уздовж колонки з різною швидкістю. Одні компоненти залишаться в верхньому шарі сорбенту, інші, в меншій мірі взаємодіють з сорбентом, виявляться в нижній частині колонки, а деякі і зовсім покинуть колонку разом з рухомою фазою (такі компоненти називаються неутримуючими,а час їх утримування визначає "мертве час"колонки).

Спочатку метод хроматографії вимагав громіздкою апаратури і тривалого часу аналізу.

Однак досягнення в розробці датчиків і методів реалізації хроматрона дозволили забезпечувати експрес-аналіз і портативність апаратури.

Прикладом може послужити вітчизняний портативний газовий хроматограф ФГХ-1 - це повністю автономний прилад із застосуванням високочутливого фотоіонізаціонний детектора [64]. Хроматограф ФГХ-1 є сучасним автоматизованим засобом експрес визначення концентрацій шкідливих речовин і призначений для комплектування пересувних і стаціонарних аналітичних лабораторій, інспекцій санепіднагляду і рятувальних груп МНС.

Обумовлені з'єднання - граничні і ненасичені вуглеводні, спирти, прості і складні ефіри, ароматичні вуглеводні, кетони, нафтопродукти, розчинники, хлорпохідні вуглеводнів, хлористий вініл, стирол, сірковуглець та ін.

Хроматографічні методи за видами тих допоміжних засобів, які в них використовуються, по техніці виконання класифікуються на колоночную (нерухома фаза знаходиться в колонці) і площинну - паперову і тонкошарову [65].

З точки зору методичних особливостей, тонкошарова хроматографія (ТШХ) є найбільш простим методом хроматографії, що поєднує такі якості, як універсальність, висока чутливість, швидкість і простота виконання аналізу. Завдяки цим якостям, а також простоті обладнання, наочності, чіткого розподілу мізерно малих кількостей речовин, що розділяються (від 0,1 до 0,005 мкг) і надійності їх ідентифікації, метод ТШХ широко використовується для аналізу харчових продуктів.

ТШХ можна розглядати як різновид методу паперової хроматографії. Замість вільно звисаючих смуг паперу використовують скляні пластинки, на які тонким шаром наносять відповідний сорбент. На такий шар на стартову лінію наносять анализируемую суміш речовин, а край пластинки нижче стартової лінії занурюють в систему розчинників. У міру просування рідини на платівці відбувається поділ суміші речовин через дію сил адсорбції, розподілу, іонообміну або сукупності дії всіх перерахованих факторів.

ТШХ міцно увійшла в практику сучасних аналітичних лабораторій. Цим методом досліджують ліпіди, амінокислоти, нуклеотиди, цукру, феноли, вітаміни, алкалоїди та інші сполуки.

Недоліком хроматографічного методу є вузька селективність. Хроматографи працюють у вузькому діапазоні досліджуваних речовин.

Оптичні системи датчиків

Оптичні сенсорні системи найбільш близькі класичним системам матриці датчиків, тому що розмір виведення даних може бути точно визначено і адаптований. Натомість принципів перетворення, заснованих на зміні провідності, потенціалу, струму або частоти, вимірюється модуляція світлових властивостей [66]. Взагалі, оптичні прилади більш складні, але надають безліч різних вимірювальних можливостей. Вибір застосовних технологій високий в діапазоні від різноманітних джерел для передачі по оптичних волокнах, до детекторів, таких як фотодіоди, CCD і CMOS камери. Тому, різні режими роботи були розроблені і втілені за допомогою зміни оптичної щільності, флуоресценції, оптичної товщини шару і поляризації.

Найбільш прямий метод вимірює поглинання аналізованого газу в специфічному діапазоні частот. Цей метод можна застосовувати, наприклад, для двоокису вуглецю, але занадто нечутливий (в межах виправданих технічного зусиль) для інших компонент в нижньому діапазоні концентрацій. Тому, в інших випадках використовується взаємодія з чутливим рівнем. Найпростіший підхід використовує змінює колір індикатори, такі як металлопорфирин, і вимірювання з LED і системою фотодетекторов з аналізом їх заходи поглинання від експозиції аналізованого газу. Ще більш чутливим є флуоресцирующие методи; вони використовують подібну установку, але детектируют НЕ міру поглинання світла, а світлову емісію на більш низьких довжинах хвиль.

Для рефлектрометріческой інтерференційної спектроскопії чутливі шари подібні полімерним верствам, використовуваним для гравіметричних методів. Однак в цьому випадку зміни в оптичній товщині шару, а не збільшення ваги приймаються як сигнал датчик.

Мас-спектрометрія

Комбінація мас-спектрометрів з газовими хроматографами часто застосовується для лабораторної аналітики або як автономні пристрої для ідентифікації чистих хімічних продуктів [67]. Після іонізації складів, використовуючи термоелектронні емісію електронів (електронна іонізація) або взаємодія з іонами реагенту (хімічна іонізація), молекули іонів і їх фрагменти поділяються залежно від їх маси до заряду (m / z). Це має місце в електричному та / або магнітним полем, і в даний час безліч мас-аналізаторів встановлено. Щоб згадати лише кілька з них, секторний інструмент - класичний підхід з перебудовувати статичними полями, тоді як квадрупольний мас-аналізатор складається з чотирьох паралельних металевих стрижнів і фільтрує кілька іонів, що генерується електричним полем. Нарешті, іони стикаються в електронному умножителе, і струм виміряно. Недолік всіх типів мас-спектрометрів - то, що їх робота вимагає вакууму, і тому, вони не настільки зручні як твердотільні масиви датчиків.

Ця обставина також призводить до додаткових витрат. Коли система використовується в якості електронних носів з газоподібної вибіркою без попередньої сепарації, хромотографіческая послідовність відсутня. Кожне m / z відношення можна розглядати як окремий віртуальний сенсор і аналізувати, використовуючи алгоритм розпізнавання образів. Незважаючи на більш високу технічну складність, цей підхід, взагалі, показує чи не краще результати для виявлення аромату, в порівнянні з класичними електронними носами, але має переваги для певних завдань. Наприклад, мас-спектрометр довів свою можливість виявити пептиди в більш високій області мас і був використаний для сумішей феромонів пептиду.

Спектрометрія рухливості іонів

Принцип роботи спектрометрії іонної рухливості (ion mobility spectrometry - IMS) полягає в фільтруванні іонів також, як і в випадку мас-спектрометрії [68]. У IMS це легше реалізувати, тому що мета полягає не в тому, щоб відокремити цільові молекули виключно за їх різниці відносини маса / заряд реагуючих речовин, але також використовувати їх різну мобільність. Це означає, що їх зменшується маса і їх заряд, різні зіткнення в поперечних перетинах, що визначаються розміром і формою, мають прямий вплив на роздільність іонів. Таким чином, використовуються зіткнення між іонами і молекулами навколишнього повітря, і вимір може бути виконано при нормальним тиску.

інфрачервона спектроскопія

Інфрачервона (ІЧ) спектроскопія може також розглядатися як електронний ніс [69]. В діапазоні між 4000 і 200 см-1 молекулярних коливань і вище вищі енергетичні рівні порушено. Через характерні смуги поглинання може бути визначений тип хімічних зв'язків, і чисті хімічні продукти можуть бути ідентифіковані їх унікальним спектром цифрового відбитка. Спектр, відповідний сумішей, оцінюється класичними електронними алгоритмами носа. Для виявлення матерій в газовій фазі доступні два можливих методи для мобільних пристроїв. У фотоакустичної інфрачервоної спектроскопії, модуляція інтенсивності джерела ІК викликає температурну варіацію, і в результаті, розширення і стиснення газу вимірюється як звукові частоти з мікрофону. Альтернативно, поглинена енергія від вузькосмугового інфрачервоного променя вимірюється, методом інфрачервоної спектроскопії з використанням фільтрів. Комерційно доступні пристрої (наприклад, Sapphire MIRAN), головним чином використовуються для абсолютних вимірювань концентрації або виявленні єдиною різновиди, у якого є унікальна довжина хвилі поглинання або для аналізу безлічі довжин хвиль для відомої газової суміші. Однак там, де компоненти газової суміші невідомі, ці інструменти можуть також бути комбіновані з методами розпізнавання образів і використовуватися в якості електронного носа. Незважаючи на підтверджену здійсненність, електронний ніс, заснований на інфрачервоному випромінюванні, не став популярним і комерційно доступним пристроєм, швидше може бути розглянутий як мобільний аналітичний інструмент, ніж як електронний носи.

Сенсори речовин

Обговорювані типи електронних носів мають одну загальну характерісті, вони вимірюють ряд функцій, згодом аналізованих встановленим алгоритмом, щоб порівняти вибірки якісним або кількісним способом, не ставлячи завдання точної ідентифікації або концентрації компонентів складів [70]. Аналогічно людському нюху, результат тільки повинен визначити ідентифікацію вибірки (апельсин або яблуко), перевірити варіації (порівняти партії), або прогнозувати різниці між вибірками (наприклад, перевіряти кореляцію аромату з шлюбом). У цьому контексті детальні аналітичні результати композиції не потрібні і часто не доступні. Кожен сенсор не призначений виявляти одна речовина одним сенсором, але кожен сенсор повинен мати широку вибірковість і пізніше витягувати необхідну інформацію, порівнюючи сигнали сенсорів. Для електронних носів на основі хроматографа обмежена кількість виявлених цільових молекул на сенсор. Тому такий електронний ніс може легко відрізняти полярні і неполярні речовини, або низьку і високу летючість з'єднань, в залежності від використовуваної колонки. Наступний крок повинен включати детектори, які в змозі виявити тільки одне цікавить речовина / клас, а не всі існуючі компоненти. Це може бути:

- Пристрій, специфічне для певного класу, таке як спектрофотометр полум'я, який тільки виявляє склади, що містять фосфор;

- Автономний пристрій широкої вибірковості, таке як детектор питомої теплопровідності, що вимірює майже кожне композиційне зміна в повітряному вибірці. Строго кажучи, вони - дуже залежні електронні носи, але вони можуть бути інтегровані як додатковий модуль, забезпечуючи додаткову інформацію.

Фотометричний детектор полум'я (FPD) заснований на розкладанні будь-яких органічних сполук у водневому полум'ї. Якщо фосфор або сірка будуть присутні, то специфічна довжини хвилі світла випромінюватиметься. Після того, як інші довжини хвиль маскуються фільтрами, фотоумножувач виявляє концентрацію одного з елементів. Оскільки фосфор і сірка присутні в класичних газах нервово-паралітичної дії, ця технологія широко використовується у військовій області застосування / області застосування безпеки.

Інший раніше згаданий детектор це фотоіонізаціонний детектор. Його також можливо використовувати в якості автономного детектора, щоб виміряти всі летючі органічні сполуки, у яких є потенціали іонізації, рівні або менші, ніж енергія ультрафіолетового опромінення. Наприклад, за допомогою 9,5 еВ лампи можна виявляти аміни, бензол, і ароматичні з'єднання. Лампою з 10.6 еВ додатково виявляють аміак, етиловий спирт, і ацетон, тоді як ацетилен, формальдегід, і метанол можна виявляти тільки при використанні 11.7 еВ ламп.

комбіновані технології

Комбінація різних сенсорів або технологій виявлення призводить до збільшення діапазону селективності, але визначає одночасно збільшення складності установки і, відповідно, додаткові витрати на пристрій. Таким чином, комбінація різних технологій прийнятна тільки для наступних двох випадків: по-перше, для спеціального завдання, де єдина технологія не дає задовільних результатів і, по-друге, для універсального електронного носа з максимумом прикладних можливостей. Ідеальний універсальний електронний ніс не існує. Однак системи, які можуть бути застосовані до більшої кількості програм, можливі.

В даний час запропоновані ряд пристроїв, що використовують електронний ніс. Наведемо опис одного з них.

Система передачі запахів на відстань

Система призначена для передачі інформації про запахи переданого об'єкта. Мета винаходу полягає в досягненні можливості передачі на відстань радіосигналу, що містить не тільки інформацію про зображення і звук, але також і інформацію про запах переданого об'єкта.

Відомі системи для передачі чорно-білого і кольорового зображення, супроводжуваного звуковою інформацією, а також просто звуку на відстань [71].

До недоліку відомих систем для передачі сигналу про зображення, супроводжуваного звуковою інформацією, а також просто звуку на відстань відноситься те, що всі вони не містять в своєму сигналі інформації про запахи переданого об'єкта.

Мета винаходу полягає в досягненні можливості передачі на відстань радіосигналу, що містить не тільки інформацію про зображення і звук, але також і інформацію про запах переданого об'єкта.

Мета досягається тим, що сигнал про запах переданого об'єкта (оригінальний запах) порівнюється з підібраним електронним шляхом сигналом від відомого одорофона [71] і в момент їх збіги підбір запахів від одорофона припиняється і здійснюється передача на віддаль сигналу про стан одорофона сторони, яка передає, а на приймальній стороні, яка містить такий же одорофон і вентилятор, за допомогою цього сигналу встановлюється аналогічний передавальній стороні підбір запахів, що копіює оригінальний запах переданого об'єкта.

Пропонована система для передачі запахів, представлена ??на малюнку 2.5, на відстань містить: на передавальній стороні - об'єкт, який потрібно, вентилятор, засмоктує трубу, електронні носи, чутливі до оригінальних запахів, електронний мозок, який здійснює порівняння сигналів про оригінальні запахах з сигналом, отриманим від одорофона , генератор, який здійснює пошук правильного набору електричних сигналів, що підігрівають пробірки одорофона з запашними речовинами, дають базисні запахи, підігрівачі пробірок, одорофон, в якому здійснюється підбір запахів, вентилятор з засмоктує запахи від одорофона трубою, електронні носи, чутливі до відповідних базисним запахів, з'єднані в один електричний ланцюг, а також передавач радіосигналу про правильне наборі запахів; а на приймальній стороні - приймач радіосигналу про правильне наборі запахів, блок підігрівачів пробірок одорофона, власне одорофон і вентилятор.

Малюнок 2.5- Система передачі запахів

Входи електронного мозку підключені до електронних носах, розташованим в трубах, в одну з яких за допомогою вентилятора засмоктується оригінальний запах від переданого об'єкта, а в іншу за допомогою вентилятора засмоктується запах від одорофона, а виходи електронного мозку з'єднані з входами генератора електричних сигналів, одні виходи якого з'єднані з підігрівниками пробірок одорофона, а інші виходи з'єднані з радіоприймачем; виходи приймача радіосигналу з'єднані з блоком підігрівачів одорофона приймача, запах від якого женеться за допомогою вентилятора в сторону телеглядачів або радіослухачів.

Система для передачі запахів на відстань експлуатується в такий спосіб.

Запах від переданого об'єкта засмоктується в трубу вентилятором. Електронні носи, розташовані в трубі, сприймають запах і перетворюють інформацію про нього в електричний сигнал, який подається на один із входів електронного мозку, на інший вхід електронного мозку подається сигнал, отриманий аналогічним способом від одорофона за допомогою труби, вентилятора і електронних носів, з'єднаних в один електричний ланцюг. В електронному мозку здійснюється порівняння електричних сигналів, отриманих від переданого об'єкта і від одорофона. Коли настає рівність сигналів, на генератор, який здійснює пошук правильного набору електричних сигналів, що подаються на підігрівачі одорофона, з електронного мозку подається електричний сигнал про припинення генерації і відбувається передача знайденого набору електричних сигналів, що подаються на підігрівачі в передавач. Далі на приймальній стороні з приймача ці сигнали надходять на підігрівачі одорофона приймальної сторони, запах від якого за допомогою вентилятора приймача женеться в сторону телеглядачів або радіослухачів.



Класифікація запахів | Деякі проблеми при доставці запахів користувачеві

реферат | Визначення, позначення і скорочення | Вступ | Методи підвищення якості стереоскопічних і багато ракурсів систем телебачення | Аналіз методів калібрування стереоскопічних камер | Зйомка з екрану монітора | Система оцінки якості об'ємного телевізійного зображення | Теорії нюху, класифікація запахів і методи їх генерації | теорії нюху | N [1,2,3, ... q], n q. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати