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En profundidad Fig. 3. Aditivos habituales (azul oscuro) del SnO2 enfrentados a la molécula diana (azul claro) cuya selectividad se ve incrementada. (Fuente: 4). organolépticos de alimentos y bebidas alcohólicas, sin embargo estas plataformas han evolucionado hasta tener aplicaciones en la detección y cuantificación de tóxicos industriales, así como de otros agresivos químicos en el aire. Esta mejora ha sido debida, en gran parte, a la rápida respuesta que estas plataformas proporcionan y a su versatilidad para integrar una amplia gama de sensores, los cua- les cada vez son más rápidos, sensibles y selectivos. La idoneidad de las narices electrónicas para las aplicaciones de detección de trazas está limitada por la sensibilidad de los sensores elegidos. En el campo de la detección de bajas concentraciones de una sustancia, las e-nose tienen una ventaja adicional a los detectores clásicos, puesto que hibridan respuestas de varios sensores, lo que permite incrementar la sensibilidad mediante algoritmos de reconocimiento de pautas. A umbrales de detección más bajos, la información del array de sensores empieza a contener un porcentaje creciente de redundancia; una configuración apropiada de estas plataformas es capaz de utilizar parte de la información redundante para reducir el ruido de la señal final, habitualmente considerado proporcional a, donde n es el número de sensores con información redundante 2. La detección de explosivos es un ejemplo del escenario anteriormente expuesto, poniendo al límite de su funcionamiento a las actuales configuraciones de las narices electrónicas. Aunque el diseño es, conceptualmente, muy similar para casi todas las aplicaciones, las exigencias y el análisis de la información obtenida, cuando pretendemos detectar trazas de sustancias en aire, requiere de tratamientos de las señales muy diferentes. Estado del arte en el INTA En el Área de Materiales Energéticos de la Subdirección de Sistemas Terrestres del INTA, los esfuerzos de investigación en el campo de las narices electrónicas se han focalizado en las aplicaciones basadas en sensores resistivos de semiconductores, SMO, de polvo sinterizado; el análisis de la información se lleva a cabo en tiempo real mediante métodos multivariantes de componentes principales, PCA. Los sensores SMO pueden construirse con casi cualquier óxido metálico de transición, destacando por su estabilidad a largo plazo y robustez, los basados en el óxido de estaño, SnO2. Es habitual dopar a estos sensores para dotarles de cierta selectividad a la vez que se modula su sensibilidad a una sustancia, o familia de sustancias. Los sensores de semiconductores que se utilizan en el INTA se basan en la conocida estructura de Taguchi donde un tubo de alúmina de 4mm de longitud y 2 mm de diámetro se encuentra recubierto de la capa sensible de óxido de estaño, SnO2, convenientemente dopado. Un hilo de platino es introducido en el interior de la estructura tubular para cumplir la función de calentador. Las narices electrónicas frente a los explosivos La detección de explosivos en aire es, posiblemente, uno de los mayores retos actuales para las narices electrónicas. Los materiales energéticos usados como explosivos caseros, HME, son habitualmente sólidos con una baja presión de vapor, por lo que no generan altas concentraciones de la sustancia diana en el aire circundante. Es normal, en este campo de trabajo, tener que detectar por debajo de las partes por billón (10-9) en aire 2, lo que sigue limitando el uso de las e-nose, teniendo como consecuencia que algunas aplicaciones relacionadas con la Seguridad y la Defensa sigan precisando el uso de animales para la detección de explosivos y manteniendo en este escenario a la espectrometría de movilidad iónica o IMS como técnica principal o de referencia frente a la que hay que compararse 2. Independientemente de la técnica elegida, la identificación de explosivos en aire requiere tomar una decisión de compromiso, para lo que es necesario considerar bajar el umbral de detección hasta un punto donde se alcance nuestra tolerancia a un creciente porcentaje de falsos positivos. Cuanto más cerca del límite inferior de detección de los sensores elegidos, mayor probabilidad tendremos de identificar erróneamente una sustancia. Del Belerofonte al Éfeso La investigación con narices electrónicas en el INTA se ha ido adaptando a Fig. 4. Concentración en aire a temperatura ambiente de algunos de los explosivos más habituales comparada con los límites de detección de algunos de los sistemas detectores más habituales. (Fuente: 2). 12 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 56. Primer trimestre 2018


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