Информативность выходных сигналов «электронного носа» на пьезосенсорах

Abstract

The purpose of this research was assessing the influence of the various factors on the output signals of the static “electronic nose” based on the piezoelectric sensors, and determining the informative nature of these signals for the identification and determination of the marker-substances related to the pathogenic processes in the equilibrium gas phase over the aqueous solutions. Individual substances contained in bio samples in the presence of pathogenic and neoplastic processes, such as ammonia, amines, carboxylic acids, ethanol, 1-butanol, acetone, ethyl acetate, phenol, hydrogen sulfide and water were selected as the marker-substances. The selective coating of sensors was chosen based on the results of the numerous studies for the living systems of different nature in order to determine the deviations from the norm, which included standard chromatographic phases and specific sorbents (indicators, crown ethers). It was shown that the analytical information of the electronic nose based on the piezoelectric sensors no more dependent on the experimental conditions than other popular, widely used methods of analysis. The informative value of the sensors array’ output signals which were used to identify the substances was described. The array set of piezoelectric sensors identification parameters was established in order to detect amines, organic acids, alcohols, ethyl acetate, acetone in the equilibrium gas phase over the aqueous solutions. The influence of the sensors order in the array on the values of three-element identification parameters has been demonstrated. The scheme of the identification parameters application, including nonselective ones, has been proposed for detecting the organic substances coincidentally at least two parameters. The possibility of an application of these parameters to identify amines, acids, alcohols, ketones in the equilibrium gas phase over the aqueous solutions of mixtures from these substances has been proven. This approach was characterized by high sensitivity and specificity, and may be used for the identification of substances in equilibrium gas phase over the samples with high water content (blood, urine, lymph, perspiration, juices, beverages).

Обсуждается влияние температуры, влажности, режимов измерения, собственных характеристик пьезорезонаторов, природы и массы сорбента, природы и содержания аналита, типа проб на выходные данные массива пьезосенсоров, в том числе на параметры, используемые для идентификации веществ в смесях, и пути устранения или минимизации этого влияния. Показано, что аналитическая информация «электронного носа» на пьезосенсорах не более зависима от условий эксперимента, чем популярные, широко распространенные методы анализа. Описана информативность выходных сигналов массива сенсоров, используемых для идентификации веществ. Установлены идентификационные параметры массива пьезосенсоров для обнаружения аминов, органических кислот, спиртов, этилацетата, ацетона в равновесной газовой фазе над водными растворами. Продемонстрировано влияние порядка расположения сенсоров в массиве на значения трехэлементных идентификационных параметров. Предложена схема применения идентификационных параметров, в том числе неселективных, для обнаружения органических веществ по совпадению не менее двух параметров. Доказана возможность применения данных параметров для идентификации аминов, кислот, спиртов, кетонов в равновесной газовой фазе над водными растворами их смесей. Данный подход характеризуется высокой чувствительностью и специфичностью и может быть использован для идентификации веществ в равновесной газовой фазе над пробами с большим содержанием воды (кровь, моча, лимфа, пот, соки, напитки).