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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50001| ORCID: | http://orcid.org/0000-0003-3664-9023 |
| Tipo do documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Título: | Desenvolvimento de plataformas analíticas portáteis baseados em línguas optoeletrônicas e narizes eletrônicos para análise discriminativa |
| Título(s) alternativo(s): | Development of portable analytical platforms based on optoelectronic tongues and electronic noses for discriminative analysis |
| Autor(es): | Conrado, Josiele Aparecida Magalhães |
| Primeiro orientador: | Petruci, João Flávio da Silveira |
| Primeiro membro da banca: | Brocenschi, Ricardo Francisco |
| Segundo membro da banca: | Chagas, Cyro Lucas Silva |
| Terceiro membro da banca: | Santos, Andre Luiz dos |
| Quarto membro da banca: | Neto, Jose Licarion Pinto Segundo |
| Resumo: | Os sistemas olfativos artificiais têm sido empregados na detecção e discriminação de compostos químicos em diferentes aplicações analíticas, como controle de qualidade, monitoramento ambiental, diagnóstico e análise de alimentos. Entretanto, seu desempenho ainda é limitado pelo alto custo instrumental e pela limitação na geração e no processamento de informações químicas. Em sistemas colorimétricos, limitações na aquisição de sinais podem comprometer a resolução das respostas e a discriminação de amostras complexas. Nesse contexto, o desenvolvimento de abordagens analíticas de baixo custo e mais eficientes na extração de informação química é relevante na Química Analítica. Diante disso, esta tese teve como objetivo desenvolver e avaliar dois sistemas olfativos artificiais, baseados em um nariz eletrônico portátil e em um arranjo de sensores colorimétricos com aquisição multicanal, integrados a ferramentas quimiométricas para reconhecimento de padrões químicos. O nariz eletrônico de baixo custo foi construído com sensores semicondutores acoplados a um microcontrolador de arquitetura aberta, enquanto o sistema colorimétrico utilizou um arranjo de sensores em papel associado ao sensor espectral AS7341. Em ambos os casos, a otimização das condições experimentais resultou em respostas mais estáveis e reprodutíveis. O nariz eletrônico permitiu a separação de compostos orgânicos voláteis, enquanto o arranjo de sensor colorimétrico possibilitou a discriminação de sistemas ácido-base e de 11 tipos de amostras alimentares. Em comparação com abordagens baseadas em RGB, o sistema multicanal apresentou maior resolução, sensibilidade e robustez frente a interferências experimentais. Os resultados de PCA e HCA confirmam a presença de assinaturas químicas multivariadas capazes de discriminar sistemas complexos. Conclui-se que as abordagens apresentam potencial como ferramentas analíticas de baixo custo aplicáveis à triagem e ao controle de qualidade. Como perspectiva, destaca-se a ampliação para diferentes matrizes e a integração com aprendizado de máquina para aprimorar a classificação e a predição. |
| Abstract: | Artificial olfactory systems have been widely employed for the detection and discrimination of chemical compounds in various analytical applications, including quality control, environmental monitoring, diagnosis, and food analysis. However, their performance remains limited by high instrumental cost and constraints in the generation and processing of chemical information. In colorimetric systems, limitations in signal acquisition may reduce response resolution and hinder the discrimination of complex samples. In this context, the development of low-cost and more efficient approaches for chemical information extraction remains highly relevant in Analytical Chemistry. This thesis aimed to develop and evaluate two artificial olfactory systems based on a portable electronic nose and a paper-based colorimetric sensor array with multichannel signal acquisition, integrated with chemometric tools for chemical pattern recognition. The low-cost electronic nose was constructed using semiconductor sensors coupled to an open-source microcontroller platform, while the colorimetric system employed a paper-based sensor array combined with an AS7341 spectral sensor. In both cases, optimization of experimental conditions led to more stable and reproducible responses. The electronic nose enabled the separation of volatile organic compounds, whereas the colorimetric sensor array allowed the discrimination of acid–base systems and eleven types of food samples. Compared with RGB-based approaches, the multichannel system exhibited higher resolution, sensitivity, and robustness against experimental interferences. PCA and HCA confirmed the presence of multivariate chemical signatures capable of discriminating complex systems. Overall, the results demonstrate that both approaches are promising low-cost analytical tools for screening and quality control. Future work includes extension to different matrices and integration with machine learning methods to improve classification and predictive performance |
| Palavras-chave: | Arranjo de sensores sensor multicanal compostos orgânicos voláteis análise multivariada de dados e corantes sensor arrays multichannel sensor volatile organic compounds multivariate data analysis dyes |
| Área(s) do CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::INSTRUMENTACAO ANALITICA |
| Assunto: | Química Dispositivos optoeletrônicos Detectores Análise multivariada |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Química |
| Referência: | CONRADO, Josiele Aparecida Magalhães. Desenvolvimento de plataformas analíticas portáteis baseados em línguas optoeletrônicas e narizes eletrônicos para análise discriminativa. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.630 |
| Identificador do documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.630 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50001 |
| Data de defesa: | 27-Jul-2026 |
| Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): | ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades. |
| Aparece nas coleções: | TESE - Química |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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