Контакты >

Проект «Электронный нос» – разработка дифференциального спектрометра ионной подвижности

Для систем безопасности, экологического мониторинга, контроля технологических процессов и качества пищевых продуктов, медицинской диагностики и различных других сфер применений остается актуальным создание высокочувствительных оперативных методов газового анализа и портативных приборов для их реализации. Как правило, лабораторные методы газового анализа отличаются довольно сложной технической реализацией и, как следствие, продолжительностью во времени. Есть ли альтернатива? Есть. Это дифференциальная спектрометрия ионной подвижности или Differential Ion Mobility Spectrometry. DIMS – эффективный и довольно простой способ детектирования следовых количеств веществ в газовой фазе по полевым зависимостям подвижности ионизированных молекул.

Проект «Электронный нос» – разработка дифференциального спектрометра ионной подвижности.pdf

Основные достоинства спектрометров DIMS

По простоте реализации и оперативности измерения несомненными преимуществами перед базовыми лабораторными методами газового анализа приборам DIMS нет равных. Однако они уступают базовым методам по разрешающей способности и чувствительности. В инновационном центре «Бирюч» ведутся интенсивные разработки создание серии приборов, основанных на принципах дифференциальной спектроскопии ионной подвижности. Они должны сочетать в себе все вышеуказанные достоинства DIMS с чувствительностью базовых методов газового анализа.

Для осуществления разделения ионов не требуется создания вакуума, как в случае анализа на масс-спектрометре, дрейф ионов происходит в газе при атмосферном давлении. Метод не требует многостадийной и длительной пробоподготовки, что обеспечивает проведение анализа в течение нескольких секунд.

Области применения электронного носа

К основным областям применения DIMS, требующим оперативного измерения вне лабораторных условий, относятся:

Спектрометрия ионной подвижности используется для контроля технологических процессов по летучим компонентам – процессы брожения пива, полимеризации винилацетата, а также для определения следов различных токсичных веществ в воздухе, воде, почве: пестицидов, хлорорганических и фторорганических соединений, анилина, ацетона, бензола, нафталина, гидразина, аммиака, полициклических ароматических углеводородов, металлорганических соединений.

Все чаще приборы, изготовленные по технологии «электронный нос», применяются для контроля качества продуктов питания. Установлено, что различные сорта пищевых продуктов выделяют в воздух характерные микропримеси. Изменение состояния продуктов питания в процессе хранения или из-за нарушений в технологии производства приводят к изменению состава микропримесей. Так, например, аромат масла определяется присутствием определенных альдегидов и спиртов. На основе спектрометрии ионной подвижности реализуются методы анализа качества, различения сортов растительных масел (оливкового и др.) по их аромату. Использование нового метода дает возможность кардинально сократить время диагностики: с 2 суток до 15 мин. Уменьшается и стоимость анализа, а также объем пробы (с 250 мл до 1 мл). Повышается надежность и простота исполнения анализа, по сравнению с традиционными методами.

Дифференциальная спектрометрия подвижности ионов в сочетании с газовой хроматографией позволяет проводить контроль качества, анализ присутствия примесей в виноградных винах и соках. В отличие от традиционных методов, данный вид анализа не требует предварительной экстракции проб и использования сложных методов хромато-масс-спектрометрии.

Методы спектрометрии ионной подвижности и дифференциальной спектрометрии ионной подвижности применяются для определения свежести мяса, рыбы, сыра по выделению летучих биогенных аминов, при этом предел обнаружения летучих компонентов составляет 2 нанограмма на литр, время измерения составляет порядка 2 минут.

«Электронный нос» используется и в медицинской диагностике. Информацию о заболевании можно получить, проанализировав состав выдыхаемого воздуха. Например, содержание ацетона в выдохе – один из показателей наличия такого грозного недуга как сахарный диабет. По его концентрации можно определить состояние больного сахарным диабетом. Идея диагностики злокачественных новообразований пищевода, гортани, лёгких и других органов по выдоху базируется на том факте, что опухолевые клетки в ходе метаболизма выделяют летучие органические соединения, которые не свойственны здоровым клеткам. Эти соединения выводятся лёгкими. Определить их позволяет анализ выдыхаемого воздуха. С помощью приборов DIMS  становится возможным распознавать их в воздухе при концентрациях в соотношениях один к миллиарду.

Кроме того, использование электроспрея делает возможным анализ жидких сред (слюны, мочи, крови). Кровь и моча являются значимым материалом для диагностических целей, поскольку в их составе, по общему мнению, можно найти отражение почти всех процессов, идущих в данный момент или произошедших ранее в организме. К медицинским применениям СИП относятся также идентификация бактерий и он-лайн контроль в анестезиологии.

В настоящее время ЗАО «ИЦ Бирюч» проводит клинические испытания прибора «электронный нос». Если эти предположения получат подтверждение, прибор станет простым в применении средством ранней диагностики рака, контроля лечения и выявления рецидивов опухоли.

Возврат к списку
Вакансии:
Инженер-электроник 3 категории Другие вакансии