Qu’est-ce qu’un capteur d’odeurs ?
Un capteur d’odeurs est un dispositif qui permet de quantifier l’évaluation des odeurs, qui repose traditionnellement sur l’expertise de panélistes de tests sensoriels et de juges olfactifs.
Parmi les cinq sens humains, l’olfaction et le goût sont reconnus par des récepteurs situés dans le nez et la langue qui détectent les composants des aliments, des cosmétiques, etc. Cependant, les substances chimiques qui composent ces éléments varient énormément et sont souvent perçues de manière complexe, de sorte que la recherche et le développement de capteurs ont pris du retard par rapport aux autres sens.
L’odorat humain est un sens ambigu qui varie considérablement d’une personne à l’autre, mais les capteurs d’odeur ont permis d’évaluer les odeurs de manière objective.
Alors qu’il existe des capteurs de gaz et d’autres dispositifs qui identifient et quantifient des composants individuels, les capteurs d’odeurs permettent de porter un jugement global et d’évaluer la qualité et l’intensité d’une odeur.
Utilisations des capteurs d’odeurs
Actuellement, les capteurs d’odeur sont utiles dans les domaines suivants : (1) recherche et développement et contrôle de la qualité des aliments et des cosmétiques, (2) mesure des odeurs environnementales et (3) surveillance des anomalies dans les gaz, les incendies, etc.
Dans le cas (1), le capteur n’est pas utilisé pour les composants gazeux individuels, mais pour l’identification subtile de l’odeur émise par un objet.
Dans le cas (2), il est utilisé lorsque l’intensité de l’odeur est un problème, par exemple dans la gestion des environnements de travail et la mesure de l’efficacité des équipements de désodorisation.
Dans le cas (3), il est utilisé à des fins de contrôle de la sécurité, bien qu’il ne nécessite pas de correspondance avec l’odorat humain.
En outre, à des fins de diagnostic médical, un capteur qui teste la présence ou l’absence de maladie en détectant les composants de l’haleine propres aux patients cancéreux est en cours de développement pour une utilisation pratique.
Principe des capteurs d’odeur
Il existe deux principaux types de capteurs d’odeurs : les capteurs à semi-conducteurs et les capteurs à cristaux de quartz.
Le “type semi-conducteur” est utilisé depuis longtemps comme capteur de gaz et détecte les odeurs en utilisant le changement de résistance d’un semi-conducteur dû à une réaction de surface provoquée par l’adsorption de molécules odorantes sur la surface du semi-conducteur. Ces systèmes peuvent être classés en deux catégories : les semi-conducteurs à base d’oxyde et les semi-conducteurs organiques.
L’oxyde d’étain et l’oxyde de zinc sont utilisés dans le type de semi-conducteur à oxyde, qui permet d’obtenir une sortie proportionnelle à la présence ou à l’absence d’une substance et à sa concentration. Les substances odorantes inorganiques telles que les gaz sont couramment détectées, mais la sensibilité est faible pour les composés organiques tels que les parfums.
Le polypyrrole et le polyacétylène sont utilisés dans les semi-conducteurs organiques et sont capables de discriminer les odeurs. Ils présentent toutefois l’inconvénient d’être coûteux.
Le type de résonateur à cristal de quartz consiste en une membrane lipidique, qui est une membrane sensible imitant les cellules olfactives humaines, attachée à la surface d’un résonateur. Lorsque des molécules odorantes sont adsorbées sur la membrane sensible, la fréquence de résonance du résonateur diminue en raison de l’effet de charge de masse. En utilisant le mécanisme selon lequel l’ampleur de la diminution est proportionnelle à la masse de l’odorant adsorbé, la concentration de l’odorant est mesurée en mesurant l’ampleur de la diminution. Le système est particulièrement efficace pour détecter les odeurs organiques et peut distinguer le whisky, le saké japonais, le café et le parfum.
Les membranes sensibles aux odeurs utilisées comprennent les membranes en résine époxy, les membranes en résine d’acétate de vinyle et les membranes de Langmuir-Blodgett.
Qu’est-ce qu’un capteur d’odeur monté sur smartphone ?
En 2019, un capteur d’odeur compact pouvant être fixé à un smartphone (téléphone intelligent) a été mis au point. Les capteurs d’odeur peuvent être détectés en les connectant au smartphone via USB Yype-C. Les odeurs détectées peuvent être utilisées pour les fuites de gaz, le contrôle de la fraîcheur des aliments, les odeurs corporelles, la vérification de l’alcool, etc.
Ce capteur d’odeur est un cristal de quartz doté d’une membrane sensible. Il incorpore des particules de détection avec différentes membranes de détection pour détecter une grande variété d’odeurs.
Lorsqu’il est connecté à un smartphone, ce dernier sert de plateforme d’analyse. Le type et la force de chaque odeur détectée sont analysés et les résultats sont affichés sur le smartphone.
Bien que la vente générale des capteurs d’odeur montés sur smartphone n’ait pas encore été décidée, des recherches et des améliorations sont en cours, et l’on s’attend à ce que le capteur soit capable de détecter environ 10 types d’odeurs différents. Le produit devrait être vendu à moins de 100 dollars, ce qui le rendra accessible à tous à l’avenir. L’appareil est portable, facile à transporter, et peut détecter et gérer les odeurs facilement et commodément.
Des recherches sont actuellement en cours pour convertir les types d’odeurs en données et faire appel à l’intelligence artificielle pour l’apprentissage automatique. Ces travaux devraient permettre d’améliorer la précision des capteurs et de l’analyse des odeurs. Il est également prévu d’augmenter le nombre de types d’odeurs pouvant être détectés.
Quantification des odeurs dans les capteurs d’odeurs
Le terme “odeur” n’a pas de norme ou d’unité claire, comme “odeur” et “puanteur”, “parfum” et “senteur”. Dans les capteurs d’odeurs aussi, une méthode de mesure de l'”odeur” est nécessaire. L’odeur est mesurée et exprimée en fonction de l’intensité et du confort ou de l’inconfort perçu par l’odorat humain.
Les olfactométries expriment l’intensité et le confort ou l’inconfort perçu par l’odorat humain. Elles sont classées en quatre types et chaque odeur est quantifiée de manière progressive.
Les quatre méthodes sont l'”intensité de l’odeur”, l'”agrément/déplaisir”, l'”indice d’odeur” et la “fréquence périodique”.
La méthode d’affichage de l’indice d’odeur est une quantification de la concentration d’odeur et de l’indice d’odeur.
La concentration d’odeur est définie comme “le facteur de dilution nécessaire pour atteindre l’absence d’odeur lorsqu’elle est diluée avec de l’air pur inodore”. L’indice d’odeur est la valeur obtenue en multipliant le logarithme ordinaire de la concentration d’odeur par 10. Ces valeurs sont utilisées comme référence et incorporées dans les capteurs d’odeur.