Grupo Investigacion Sistemas Multisensoriales - Herramienta de Adquisición, Análisis y Procesamiento de Datos para Sistemas Multisensoriales y Espectrometría de Masas

Autor: Cristhian Manuel Durán Acevedo.
Dirección: GISM, URV.
(Año: 2009)

Objetivo y Justificación

Desarrollar un programa para Sistemas Multisensoriales (Nariz Electrónica) y Espectrometría de Masas (MS), utilizando diferentes técnicas de reconocimiento de patrones, tanto tradicionales como avanzadas, tales como métodos estadísticos PCA, LDA y PLS. Otras técnicas conocidas, como las redes neuronales artificiales fueron aplicadas para la clasificación de medidas, por ejemplo: MLP, Fuzzy ARTMAP y RBF. Para el monitoreo y la adquisición de la señal proveniente de los sensores de gases se utilizó una tarjeta de adquisición de datos de National Instruments (DAQ USB 6009), que permitió la adquisición en tiempo real de 8 unidades de sensores de la Nariz electrónica (NE).

Uso de la Herramienta para GC/MS y SDOE

• La espectrometría de masas (MS) es una técnica analítica en el cual las diferentes sustancias químicas pueden ser identificadas, mediante la separación de los iones en forma gaseosa.

Shimadzu GCMS-QP2010S

Las medidas utilizadas en el presente trabajo fueron muestras adquiridas por el espectrómetro de masas Shimadzu, desde fragancias ó volátiles emitidos por compuestos aromáticos.
En esta aplicación se analizaron 12 medidas en total con un tiempo de adquisición de 10 minutos, configurados por el MS.

SDOE y MS.

Shimadzu GCMS-QP2010S.

Señal del MS/GC

Es posible representar o visualizar las respuestas tanto de señales de sensores gases como la información de espectrometría de masas, una vez estas son almacenadas en un directorio del ordenador.

Respuesta de PCA con medidas de Café tostado. Muestras adquiridas con la Nariz Electrónica.

Las muestras nuevas se sobreponen a las medidas clasificadas en el modelo cargado previamente; si éstas son iguales y si presentan características similares, aparecerán cerca de esas muestras

Proyección de datos del MS, comparación de la matriz de extracción de modelos y datos nuevos.
Los siguientes métodos fueron implementados en los algoritmos PLS, y en las redes neuronales Fuzzy Artmap, MLP y RBF:
1.   Validación Cruzada de orden uno ó “leave one out”
2.   Validación Cruzada orden n
3.   Validación Boostrap

Respuesta de un conjunto de Aromas clasificados por medio de la técnica PLS para el sistema MS

Cuantificación de medidas:

Diferentes resultados en la clasificación y cuantificación de medidas tomadas por la Nariz Electrónica y de Espectrometría de Masas.
En cada uno de los métodos es posible entrenar y crear modelos para luego hacer comparaciones con los datos nuevos.

En los siguientes ítems se indican cada uno de los pasos necesarios para la cuantificación de medidas:
-    Se cargan las medidas desde un directorio del PC.
-    Se identifican los objetivos con su respectiva etiqueta.
-    Se define el número de medidas a cuantificar
-    Se entrena y crea el modelo.

Proyección de datos nuevos con RBF para cuantificación de medidas adquiridas por el sistema multisensorial