Регистрация / Вход
Прислать материал

Быстродействующая переносная портативная мультисенсорная система обнаружения и идентификации токсичных химических веществ.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.435.11.6001
Организация
ИХФ РАН
Продолжительность работ
2005 - 2006, 16 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
3,4 млн

Создание быстродействующей переносной портативной мультисенсорной системы способной обнаруживать и идентифицировать одновременно не менее семи токсичных химических веществ на уровне пороговых доз.

Соисполнители

Этапы проекта

1
03.06.2005 - 08.12.2005
Проведен анализ основных направлений создания и применения мультисенсорных систем для обнаружения, идентификации и количественного определения токсичных химических веществ на основе литературного и патентного поиска. Произведен предварительный выбор трансдьюсеров электрокондукционного и хромогенного типов в качестве прототипов мультисенсорных систем, наиболее соответствующих целям и задачам данного проекта. Установлен перечень приоритетных токсичных и экологически опасных веществ, подлежащих первичному контролю с использованием разрабатываемых мультисенсорных систем.
Обоснован выбор мультисенсорных систем для разработки портативных приборов для обнаружения и идентификации токсичных химических веществ. На основе сопоставления позитивных и негативных особенностей трех направлений произведен выбор наиболее перспективных из них для разработки мультисенсорных систем. При выборе этих направлений было принято во внимание, во-первых, наличие высокой селективности и чувствительности сенсорных датчиков. Во-вторых, принимались во внимание такие характеристики, как возможность создания портативного прибора, максимально возможное снижение его стоимости, возможность проводить на нем измерения одновременно по нескольким компонентам многокомпонентных сред, возможность многократного использования измерительного элемента (регенерация), простота эксплуатации.
Разработаны принципы построения, структура и технический облик переносной портативной мультисенсорной системы обнаружения и идентификации токсичных химических веществ.
Разработаны мультисенсорные системы с использованием модифицированных пленок электропроводящих полимеров для анализа воздушной среды.
Разработаны мультисенсорные системы на основе тест-формных рецепторов и цветометрических оптических датчиков-преобразователей для анализа водной среды.
Разработана модифицированная мультисенсорная система со сканерной алгоритмической схемой. Данная модификация отличается использованием в качестве устройства детектирования планшетных сканеров. Достоинством данной схемы является возможность одновременного использования всей рабочей площади планшета сканера для измерения аналитического сигнала большого количества тест-форм, и их сравнение с сигналами эталонных шкал. Достоинствами также являются стабильность во времени источника излучения и воспроизводимость результатов измерений.
Разработана модифицированная мультисенсорная система с тест-фотометрической алгоритмической схемой. Данная модификация мобильна, удобна в эксплуатации, может быть использована и при отсутствии компьютера. После предварительной подготовки и экспонирования в растворе укомплектованный картридж помещается в оптическую ячейку тест-фотометра. Затем с помощью устройства позиционирования производится измерение фотометрических характеристик для каждой тест-формы, находящейся в картридже. Эта модификация более дешевая, чем мультисенсорная система со сканерной алгоритмической схемой.
Разработана модифицированная мультисенсорная система с фотоаппаратной алгоритмической схемой. Данная модификация представляет собой компактный вариант сканерной схемы. Эта схема отличается от двух предыдущих отсутствием стабильного источника излучения (таким источником является естественное освещение). Подготовка картриджей, их экспонирование производятся так же как в предыдущих двух модификациях. После этого производится фотографирование цифровой камерой, закрепленной в штативе в заранее отъюстированном положении. Информация из фотокамеры передается в компьютер для дальнейшей обработки.
Развернуть
2
01.01.2006 - 31.10.2006
Проведены теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию методов и средств повышения селективности измерительных ячеек мультисенсорного датчика по отношению к токсичным химическим веществам.
В качестве токсичных и экологически опасных веществ, подлежащих анализу с помощью разрабатываемых мультисенсорных датчиков, выбраны приоритетные контаминанты воздушной и водной сред из списков веществ, для которых утверждены на территории РФ санитарно-эпидемиологические правила и нормативы и предельно допустимые концентрации как в воздухе, так и в воде, причем в последнем случае, как для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, так и для воды рыбохозяйственных водоемов.
Для анализа воздушной среды в рамках НИР разработаны сенсорные устройства, чувствительным элементом которых являются металлоксидные полупроводниковые датчики. В качестве базового метода физико-химического анализа водных сред на предмет содержания в них токсичных веществ использован индикаторный тест-метод, основанный на колориметрических измерениях. Разработаны методы синтеза средств избирательного высокоселективного концентрирования токсичных химических веществ адсорбционного, абсорбционного и/или мембранного типа в измерительной зоне датчика-преобразователя.
Разработаны и изготовлены действующие экспериментальные макетные образцы мультисенсорной системы. Лабораторный действующий макет мультисенсорной системы для анализа воздушной среды разработан на основе металлоксидных полупроводниковых сенсоров с использованием для повышения селективности и чувствительности предварительного концентрирования и химического модифицирования поверхности сенсоров метал-порфиринами и фталоцианинами. Лабораторный действующий макет мультисенсорной системы для анализа водной среды разработан на основе использования метода цветометрии в инструментальном сканерном исполнении.
Проведены испытания действующих экспериментальных макетных образцов. Проведена статистическая оценка эффективности обнаружения токсичных и экологически опасных веществ в многокомпонентных средах. Относительная погрешность определения концентраций в смесях составляет максимально 4 % от величины сигнала для всех изученных токсичных веществ.
Экспериментальные макетные образцы мультисенсорных систем обеспечивают идентификацию и количественное определение в многокомпонентных газовых и водных средах токсичных и экологически опасных веществ на уровне не выше 0,5 ПДК в воздухе и 0,1 ПДК в воде с вероятностью не ниже 0,9. Максимальное количество одновременно детектируемых веществ с помощью макетных образцов равно 12 для воздуха и 36 для воды.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.3 Прикладные разработки в рамках системы приоритетных направлений
Продолжительность работ
2006, 3 мес.
Бюджетные средства
6 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
15,96 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 27 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ОмГТУ
профинансировано
Тема
Быстродействующая переносная портативная мультисенсорная система обнаружения и идентификации токсичных химических веществ.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка методов повышения чувствительности, селективности и быстродействия газоаналитических приборов для обнаружения взрывчатых веществ в интересах предотвращения террористических актов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5 млн
Количество заявок
3
Тема
Создание пакета прикладных программ для оценки токсичности химических соединений
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5,5 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологии и портативного прибора для оперативного обнаружения альфа-радиоактивных загрязнений газоразрядным методом.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 15 мес.
Бюджетные средства
60 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка комплексной технологии обнаружения и идентификации металлических предметов, взрывчатых и психотропных веществ на основе различных физических принципов для противодействия терроризму на пассажирском транспорте
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
90 млн
Количество заявок
7