ИНДИКАТОРНАЯ ТРУБКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И СПОСОБ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА ВОЗДУХА Российский патент 2006 года по МПК G01N21/78 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области экологии, а именно к портативным средствам, используемым для экспресс-анализа воздуха на наличие вредных веществ, в частности фосфорорганических соединений, таких как эфиры фосфорной кислоты.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время достигнут значительный прогресс в разработке портативных систем для экспресс-анализа большого числа различных по химической природе загрязнителей воздуха. Например, разработаны индикаторные трубки [1, 5, 6], индикаторная бумага [3], комплекты [2] и матрицы [4] для качественного и/или количественного определения содержания нефтепродуктов, фосфорорганических соединений, окиси и двуокиси углерода, масла, топлив и других примесей в газовой и жидких средах.

Среди индикаторных систем для определения в атмосфере вредных веществ, например, таких как фосфорорганические соединения (ФОС), наиболее информативными являются субстрат-индикаторные системы. Известно, что при попадании в организм человека ФОС оказывают нервно-паралитическое действие, ингибируя ферментативную активность холинэстеразы. Способность к ингибированию является следствием образования прочных ковалентных связей между ФОС и активным центром фермента, что приводит к полному прекращению ферментативной активности холинэстеразы, а не к метаболизму ФОС. Поэтому использование этого фермента в качестве маркера (индикатора) для ФОС является перспективным.

Фермент-содержащие индикаторные системы, используемые в данной области техники для определения ФОС, представляют собой индикаторные трубки с фермент-тормозящим действием [1], "индикаторный билет" [2], индикаторную бумагу [3] или матрицу [4]. Следует отметить, что большинство известных индикаторных систем для определения ФОС имеют ряд существенных недостатков, например невозможность или затрудненность их использования в полевых условиях, малый концентрационный диапазон определяемых загрязняющих веществ, недостаточная чувствительность. Поэтому в данной области техники существует потребность в разработке более совершенных, простых в использовании и надежных индикаторных систем для контроля уровня загрязняющих веществ.

Наиболее близкая к заявляемому техническому решению и выбранная в качестве ближайшего аналога индикаторная трубка предназначена для контроля вредных веществ с фермент-тормозящим действием [1]. Индикаторная трубка содержит цилиндрический прозрачный стеклянный корпус с каналом для прокачивания контролируемой среды, имеющий герметично закрытые приточный и отсасывающий концы, и расположенные внутри канала:

- фермент, катализирующий реакцию гидролиза субстрата,

- субстрат-индикаторную систему, обеспечивающую хромогенный эффект,

- заключенный в ампулу буферный раствор для обеспечения уровня рН ферментативной реакции, и

- слой сорбента, концентрирующего контролируемое вещество.

Субстрат-индикаторная система в виде раствора субстрата и индикаторного красителя заключена в ампулу и расположена после слоя сорбента в направлении прокачивания среды перед ампулой с буферным раствором, а фермент иммобилизован на поверхности сорбента, который расположен на приточном конце трубки и разделен экранирующим слоем из инертного материала на две части, одна из которых предназначена для взаимодействия с контролируемым веществом и является индикаторной, а вторая отделена от контролируемого вещества и является эталонной.

При использовании индикаторной трубки для контроля окружающей среды на наличие фосфорорганических соединений, в частности эфиров фосфорной кислоты, в качестве буферного раствора используется фосфатный буфер с рН 8,6-8,8, в качестве индикатора - водный раствор ароматического бис-азокрасителя дисульфида, в качестве субстрата карбокситиохолин, стабилизированный диметилсульфоксидом и карбоновой кислотой, в качестве сорбента - слой крошки нейтрального стекла с иммобилизованной на его поверхности холинэстеразой, дополнительно импрегнированного микронизированным силикагелем, а в качестве экранирующего разделительного слоя - крошка фторопласта.

Для контроля окружающей среды на наличие эфиров фосфорной кислоты трубку вскрывают с обоих концов, отсасывающим концом со стороны ампулированного буферного раствора подключают к насосу и прокачивают 1 литр зараженного воздуха с концентрированием контролируемого вещества на индикаторном слое сорбента. После этого разбивают ампулу с буферным раствором и встряхиванием или кратковременным прокачиванием смачивают эталонный слой и индикаторный слой сорбента. После минутной выдержки разбивают ампулу с субстрат-индикаторным раствором, встряхиванием или прокачиванием смачивают эталонный и индикаторный слои и наблюдают за реакцией цветового перехода в них.

На эталонном слое происходит гидролиз субстрата и взаимодействие продукта его гидролиза с индикатором, которое вызывает цветовой переход, в частности, от малинового до фиолетового.

На индикаторном слое за счет фермент-тормозящего действия присутствующего там контролируемого вещества происходит замедление реакции гидролиза субстрата. При этом скорость реакции цветового перехода, в частности ее торможение, зависит от концентрации контролируемого вещества. Поэтому по времени перехода окраски индикаторного слоя до окраски эталонного слоя оценивают концентрацию контролируемого вещества в анализируемой среде.

Недостатками известной индикаторной трубки являются:

- необходимость этапа предварительной подготовки с применением специальных приспособлений перед использованием трубки, связанная с двухсторонней герметичной запайкой концов трубки;

- невысокая прочность корпуса индикаторной трубки, обусловленная использованием стекла для его изготовления;

- низкая надежность результата, связанная с трудностью визуального определения цветового перехода при использовании в качестве сорбента стеклянной крошки;

- низкая точность количественного определения концентрации контролируемого вещества по времени перехода окраски индикаторного слоя;

- кратковременность индикационного эффекта (2-2,5 минуты);

- опасность получения ран в процессе вскрытия трубки или вследствие ее случайного разрушения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачами настоящего изобретения являются упрощение использования индикаторной трубки, повышение прочностных характеристик корпуса и эргономических характеристик устройства в целом, повышение надежности, воспроизводимости и чувствительности контроля.

Поставленные задачи решаются путем создания индикаторной трубки для контроля вредных веществ с фермент-тормозящим действием согласно настоящему изобретению, которая содержит цилиндрический корпус из прозрачного материала с проточным каналом для прокачивания контролируемой среды, внутри которого расположены:

- фермент, катализирующий реакцию гидролиза субстрата,

- субстрат-индикаторная система в виде раствора, обеспечивающая хромогенный эффект,

- буферный раствор для обеспечения уровня рН ферментативной реакции, и

- сорбент, концентрирующий контролируемое вещество, на котором иммобилизован фермент,

и характеризуется тем, что

- корпус выполнен из пластичного полимерного материала, имеющего сорбционную способность, стремящуюся к нулю,

- приточный и отсасывающий концы корпуса выполнены открытыми,

- сорбент представляет собой изготовленный из полимера нетканый материал, имеющий высокую сорбционную способность,

- фермент иммобилизован на сорбенте в виде раствора фермента в буфере, формируя, таким образом, единую сорбционно-реакционную систему.

Полимер для изготовления корпуса должен быть прозрачным, инертным, иметь очень низкую сорбционную способность (т.е. его сорбционная способность должна стремиться к нулю). Низкая сорбционная способность полимера обеспечивается за счет плотной упаковки его цепей, поэтому для изготовления корпуса подходят полимеры и сополимеры, имеющие такую плотную упаковку. Предпочтительно, чтобы адгезия реагентов к полимеру корпуса была минимальной. Для обеспечения работы устройства в широком диапазоне температур полимер должен сохранять свои свойства предпочтительно при температурах от -50°С до 120°С.

Примерами полимеров, подходящих для изготовления корпуса, могут служить полиэтилен высокого давления, полипропилен. Наиболее предпочтительным с точки зрения возможности обеспечения заданных геометрических размеров трубки корпуса, а также пластичности и упругости, является сэвилен (сополимер этилена с винилацетатом).

Пластичность корпуса индикаторной трубки позволяет вскрывать ампулы, расположенные в корпусе, не специальным приспособлением (штырьком), что довольно затруднительно, а прямо через корпус путем надавливания на него при помощи, например, прижимного кольца насадки из комплекта насоса или любого небольшого и достаточно тяжелого предмета.

Выполнение приточного и отсасывающего концов корпуса трубки открытыми позволяют использовать индикаторную трубку для работы без предварительной подготовки, такой как, например, вскрытие стеклянной трубки-аналога, для выполнения которого требуются специальные приспособления.

В некоторых случаях при использовании ферментов, которые являются стабильными на воздухе, герметизация корпуса может вообще не требоваться. Однако при необходимости герметизация устройства может обеспечиваться путем запаивания его в пакет из газонепроницаемого и влагонепроницаемого комбинированного металлизированного материала. В качестве такого материала может использоваться полимерно-алюминиевая пленка, например полиэтиленалюминиевая или полипропиленалюминиевая.

Полимер, применяемый для изготовления сорбента, должен иметь высокую сорбционную способность, чтобы обеспечивать высокую эффективность изменения цвета индикатора и высокую длительность сохранения индикационного эффекта. Предпочтительно сорбент представляет собой полоску из нетканого материала, изготовленного из полимерных волокон, свернутую в трубочку для удобного размещения его внутри индикаторной трубки.

Подходящими материалами для изготовления сорбента могут быть, например, полиэтилен низкого давления, полипропилен, поливиниловый спирт, полиэфиры, вискоза. Пригодны также сополимеры этилена с пропиленом и этилена с поливинилхлоридом. В силу того, что требуемые высокие сорбционные свойства полимера обеспечиваются за счет рыхлой упаковки его полимерных цепей, пригодные полимеры должны быть изготовлены способом, обеспечивающим такую упаковку.

На таких полимерных сорбентах изменение цвета красителя выражается значительно более заметно, чем на стеклянном сорбенте. Благодаря этому отпадает необходимость в наличии слоя сравнения. Это упрощает технологию производства трубки. Кроме того, за счет глубокой сорбции индикационный эффект (изменение цвета) при обнаружении контролируемого вещества сохраняется во много раз дольше (более 30 мин), чем на стеклянном сорбенте (2-2,5 минуты).

При переносе на реакционно-сорбционную систему буферного раствора, содержащегося в отдельной ампуле, буферный раствор может распределяться в этом слое неравномерно и достигать различных частей сорбента в разное время, что снижает точность и надежность определения контролируемого вещества. Иммобилизация фермента на сорбенте непосредственно в виде раствора фермента в буфере, а не отдельно от буферного раствора, вводимого позже (как в ближайшем аналоге), обеспечивает равномерное распределение в слое сорбента и фермента, и буферного раствора, а также создание величины рН, необходимой для протекания ферментативной реакции, непосредственно в слое сорбента.

Используемые сорбционные материалы допускают возможность проведения анализа без предварительного их смачивания, при этом полученные результаты будут достоверными и воспроизводимыми. Тем не менее, для обеспечения оптимальных условий реакции индикации и полноты сорбции индикаторная трубка может также содержать ампулу с дистиллированной водой для смачивания сорбционно-реакционной системы. Эту ампулу разбивают перед прокачиванием воздуха через индикаторную трубку.

Для защиты насоса от затекания жидкости и предотвращения хроматографии в слое сорбционно-реакционной системы путем повышения сопротивления потоку контролируемого воздуха, между ампулой с субстрат-индикаторным раствором и отсасывающим концом корпуса трубки может быть размещена поглощающая вставка. Вставка должна быть способна поглощать жидкость и пропускать воздух, прокачиваемый через трубку. Походящим материалом для изготовления такой вставки может быть, например, вискоза.

Фиксация элементов индикаторной трубки внутри корпуса может обеспечиваться различными известными способами, например при помощи вставляемых внутрь корпуса фиксирующих элементов. Например, для фиксации могут использоваться согнутые под углом отрезки проволоки из нержавеющей стали. Наиболее простым в изготовлении, установке и использовании, с технологической точки зрения, является фиксирующий элемент в виде полимерных трубочек, вставленных внутрь корпуса с обоих его концов. Внешний диаметр трубочек-фиксаторов должен соответствовать внутреннему диаметру корпуса для обеспечения надежной фиксации. Материал полимера фиксатора предпочтительно является тем же, что и материал, из которого изготовлен корпус.

Индикаторная трубка согласно изобретению может быть использована для определения наличия и концентрации в воздухе различных соединений, имеющих фермент-тормозящее действие. При этом одним из наиболее важных применений индикаторной трубки является экспресс-анализ воздуха на наличие веществ, ингибирующих фермент холинэстеразу. К таким соединениям относятся, в частности, некоторые кислоты, хлор, аммиак, этиловый спирт. Фосфорорганические соединения, в том числе эфиры фосфорной кислоты, ингибируют холинэстеразу при наличии их в воздухе в очень низких концентрациях. Поэтому при использовании соответствующего фермента индикаторная трубка согласно изобретению с большим успехом может применяться для определения наличия и концентрации в атмосфере фосфорорганических соединений. Индикаторная трубка согласно изобретению позволяет обнаруживать фосфорорганические соединения в очень низких концентрациях - от 5×10^-8 мг/дм³ и ниже, тогда как минимальные концентрации, обнаруживаемые аналогичными устройствами, известными из предшествующего уровня техники, составляют 5×10^-6 мг/дм³.

Для определения содержания в воздухе фосфорорганических соединений активность фермента должна ингибироваться анализируемым соединением. Поэтому для этой цели фермент предпочтительно выбирается из группы, включающей эстеразу или холинэстеразу растительного, животного или микробного происхождения. Наиболее предпочтительной является эстераза или холинэстераза растительного происхождения.

Предпочтительно холинэстераза растительного происхождения должна быть иммобилизована на сорбенте в виде раствора фермента в буферном растворе с рН 8,4-8,6.

Субстрат, используемый в субстрат-индикаторной системе, предпочтительно выбирают из группы, включающей -тионафтилацетат, бутирилтиохолиниодид, ацетилтиохолинбромид и ацетилтиохолиниодид. Наиболее предпочтительно использовать в качестве субстрата -тионафтилацетат.

Индикатор, используемый в субстрат-индикаторной системе, выбирают из группы, содержащей ароматический бисазокраситель, в частности, такой как 4,4'-бис(1-гидрокси-3,6-дисульфо-8-хлор-2-нафтилазо)-дифенилдисульфид динатриевая соль (БАС-Cl), БАС-SO₄, 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойную кислоту) (реактив Эллмана) или натриевую соль 4,4'-бис[N-(3-сульфонатобензил)-N-этиламино]-3-фенилкарбония (кислотный зеленый).

Настоящее изобретение относится также к способу экспресс-анализа воздуха на содержание вредных веществ с фермент-тормозящим действием, включающему использование индикаторной трубки согласно изобретению. Указанный способ включает следующие этапы:

- подключение трубки к насосу отсасывающим концом со стороны ампулы с субстрат-индикаторным раствором,

- прокачивание через трубку анализируемого воздуха в количестве, выбираемом в зависимости от ожидаемой концентрации вредного вещества,

- разбивание ампулы с субстрат-индикаторным раствором,

- смачивание сорбционно-реакционной системы субстрат-индикаторным раствором путем встряхивания трубки,

- наблюдение за реакцией цветового перехода в сорбционно-реакционной системе.

При осуществлении анализа веществ, для которых необходимо, чтобы сорбционно-реакционная система хранилась в герметичном состоянии, используются трубки, запаянные в пакет из металлизированного полимерного материала. При этом для осуществления анализа вначале необходимо вскрыть пакет и извлечь из него индикаторную трубку, после чего осуществляются остальные этапы способа, описанные выше.

При использовании индикаторной трубки, содержащей ампулу с дистиллированной водой, перед подключением трубки к насосу ампулу разбивают, а затем встряхивают трубку для смачивания сорбционно-реакционной системы.

При использовании индикаторной трубки согласно настоящему изобретению благодаря более четкому проявлению индикационного эффекта и высокой длительности его сохранения обеспечивается возможность количественного определения широкого диапазона концентраций вредных веществ (в том числе, достаточно низких концентраций) с достаточно высокой точностью. При этом концентрация загрязняющих веществ определяется по количеству прокачиваемого через трубку воздуха, необходимого для изменения окраски индикатора. Такой способ обеспечивает более высокую точность определения концентраций контролируемого вещества, чем определение концентрации по времени перехода окраски индикаторного слоя в соответствии с ближайшим аналогом (в особенности, учитывая тот факт, что при использовании ближайшего аналога время перехода окраски является достаточно коротким).

Предложенный способ в особенности подходит для экспресс-анализа воздуха на наличие фосфорорганических соединений, в частности эфиров фосфорной кислоты.

По сравнению с техническими решениями, известными из предшествующего уровня техники, настоящее изобретение:

- позволяет использовать индикаторную трубку для работы без сложной предварительной подготовки, такой как вскрытие концов трубки при помощи специальных приспособлений;

- позволяет транспортировать и использовать индикаторную трубку, исключая возможность ее боя и повреждения средств индивидуальной защиты или рук оператора;

- позволяет вскрывать ампулы, расположенные в корпусе, прямо через корпус путем надавливания на него;

- обеспечивает длительное время сохранения индикационного эффекта;

- позволяет определять более низкие концентрации вредных веществ;

- позволяет повысить воспроизводимость процесса и надежность контроля;

- позволяет сократить время контроля, а также стоимость изготовления трубок и анализа.

Далее изобретение подробно описано со ссылками на чертеж.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА

На чертеже изображена конструкция наиболее предпочтительного варианта осуществления индикаторной трубки согласно изобретению.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Индикационные свойства образцов трубок исследовались в сходных условиях, с использованием стандартного вспомогательного оборудования одного класса.

Пример 1

Конструкция индикаторной трубки согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения

Индикаторная трубка выполнена в виде прозрачного цилиндрического корпуса 1, изготовленного из сэвилена, с проточным каналом 2 для прокачивания контролируемой среды, имеющего открытые приточный 3 и отсасывающий 4 концы.

Внутри проточного канала расположены:

- сорбционно-реакционная система 5 из свернутого в трубочку нетканого вискозного материала, на поверхности которого иммобилизован фермент, растворенный в буфере;

- ампула с дистиллированной водой 6 для смачивания сорбционно-реакционной системы, расположенная со стороны приточного конца относительно сорбционно-реакционной системы;

- ампула с субстрат-индикаторным раствором 7, расположенная со стороны отсасывающего канала относительно сорбционно-реакционной системы;

- поглощающая вставка 8, выполненная из вискозы, размещенная между ампулой с субстрат-индикаторным раствором и отсасывающим концом.

Фиксация ампул, сорбционно-реакционной системы и поглощающей вставки в корпусе обеспечивается фиксаторами 9 в форме полимерных трубочек, вставленных внутрь корпуса с обоих его концов.

Герметизация индикаторной трубки при хранении достигается путем запаивания ее в пакет из комбинированного металлизированного материала (на чертеже не показан).

Пример 2

Трубка для экспресс-анализа воздуха на наличие фосфорорганических соединений

Предлагаемый выбор реагентов и носителя имеет преимущество при использовании индикаторной трубки для контроля окружающей среды на наличие фосфорорганических соединений, в частности эфиров фосфорной кислоты.

Индикаторная трубка выполнена в соответствии с конструкцией, описанной в Примере 1.

Иммобилизованный на сорбенте фермент представляет собой холинэстеразу растительного происхождения, которая предварительно разведена в боратном буферном растворе с рН 8,4-8,6.

В субстрат-индикаторном растворе в качестве индикатора использован водный раствор ароматического бисазокрасителя хлорида - 4,4'-бис(1-гидрокси-3,6-дисульфо-8-хлор-2-нафтилазо)-дифенилдисульфид динатриевая соль (БАС-Cl), а в качестве субстрата - -тионафтилацетат в ацетоне, стабилизированный диметилсульфоксидом и дисульфофталоцианитом кобальта.

Пример 3

Экспресс-анализ воздуха на наличие фосфорорганических соединений

Для контроля эфиров фосфорной кислоты исследовалась трубка в соответствии с конструкцией, описанной в Примере 1, состав реагентов в которой соответствовал описанному в Примере 2.

Металлизированную упаковку вскрывают, извлекают индикаторную трубку, разбивают ампулу с дистиллированной водой 6, встряхивают трубку для смачивания сорбционно-реакционной системы 5, отсасывающим концом 4 со стороны ампулы с субстрат-индикаторным раствором 7 подключают к насосу (на чертеже не показан). После этого прокачивают заданный объем зараженного воздуха, выбираемый в зависимости от ожидаемой концентрации контролируемого вещества (см. Таблицу 1).

При этом происходит концентрирование контролируемого вещества на сорбционно-реакционной системе 5. После этого разбивают ампулу с субстрат-индикаторным раствором 7, встряхиванием смачивают этим раствором сорбционно-реакционную систему 5 и наблюдают за реакцией цветового перехода в ней.

При отсутствии в воздухе контролируемого вещества в сорбционно-реакционной системе происходит гидролиз субстрата и взаимодействие продукта его гидролиза с индикатором, которое вызывает цветовой переход, в частности, от малинового до фиолетового.

При наличии в воздухе контролируемого вещества в сорбционно-реакционной системе за счет фермент-тормозящего действия этого вещества происходит замедление реакции гидролиза субстрата. Торможение реакции цветового перехода приводит к фиксации начальной малиновой окраски в сорбционно-реакционной системе.

Таблица 1
Необходимый объем прокачиваемого через индикаторную трубку воздуха в зависимости от определяемой концентрации контролируемого вещества.Концентрация загрязняющих веществ (ФОС), мг/дм³1×10^-51×10^-61×10^-7Количество качков насоса (по 50 мл)255070

Пример 4

Для анализа использовалась индикаторная трубка, описанная в Примере 2.

Анализ осуществлялся в соответствии с процедурой, описанной в Примере 3.

При использовании в условиях загрязнения атмосферного воздуха индикаторная трубка обеспечивает обнаружение фосфорорганических соединений на различном расстоянии от источника загрязнения в диапазоне концентраций от 5×10^-8 мг/дм³ и выше (см. Таблицу 2) и позволяет очертить ареал загрязнения.

Таблица 2Концентрация загрязняющих веществ (ФОС), мг/дм³1×10^-55×10^-61×10^-65×10^-71×10^-75×10^-8Количество качков насоса (по 50 мл)20-304050-6080-100120-150180Длительность идентификационного эффекта, мин303032353031

Пример 5

Индикаторная трубка выполнена аналогично описанной в Примере 2 за исключением того, что в качестве фермента в одном варианте осуществления использовалась эстераза-1, продуцируемая микроорганизмами Bacillus subtilis, разведенная в 0,4-0,6 М борно-щелочном буферном растворе, рН 9,5-10, а в другом варианте - бутирилхолинэстераза, сыворотки крови лошади, разведенная в 0,01 М фосфатном буферном растворе, содержащем 0,15 М NaCl, рН 7,3-7,8.

Анализ осуществлялся в соответствии с описанным в Примере 3.

Полученные результаты сопоставимы с результатами, приведенными в Примере 4 (Таблица 2).

Пример 6

Индикаторная трубка выполнена аналогично описанной в Примере 2 за исключением того, что в качестве субстрата используется бутирилтиохолингалогенид или ацетилтиохолингалогенид.

Анализ осуществлялся в соответствии с описанным с Примере 3.

Полученные результаты сопоставимы с результатами, приведенными в Примере 4 (Таблица 2).

Пример 7

Индикаторная трубка выполнена аналогично описанной в Примере 2 за исключением того, что в качестве индикатора используется 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойная кислота) (реактив Эллмана) или натриевая соль 4,4'-бис[N-(3-сульфонатобензил)-N-этиламино]-3-фенилкарбония (кислотный зеленый), или ароматический бисазокраситель сульфат (БАС-SO₄).

Анализ осуществлялся в соответствии с описанным с Примере 3.

Полученные результаты сопоставимы с результатами, приведенными в Примере 4 (Таблица 2).

Пример 8

Индикаторная трубка выполнена аналогично описанной в Примере 2 за исключением того, что в качестве субстрата используется бутирилтиохолингалогенид или ацетилтиохолингалогенид, а в качестве индикатора используется 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойная кислота (реактив Эллмана) или натриевая соль 4,4'-бис[N-(3-сульфонатобензил)-N-этиламино]-3-фенилкарбония (кислотный зеленый), или ароматический бисазокраситель сульфат (БАС-SO₄).

Анализ осуществлялся в соответствии с описанным с Примере 3.

Полученные результаты сопоставимы с результатами, приведенными в Примере 4 (Таблица 2).

Пример 9

Индикаторная трубка выполнена аналогично описанной в Примере 2 за исключением того, что вместо нетканого материала в качестве сорбента использован порошок стекла, на поверхность которого иммобилизован фермент холинестераза или псевдохолинестераза. Данные анализов исследования приведены в Таблице 3.

Таблица 3Концентрация загрязняющих веществ (ФОС), мг/дм³1×10^-55×10^-61×10^-65×10^-71×10^-7Количество качков насоса (по 50 мл)3040-6060-100100-120180Длительность идентификационного эффекта, мин232,533

Как видно из данных, приведенных в Таблице 3, изменение сорбционного материала приводит к значительному снижению времени, при котором идентификационный эффект сохраняется неизменным. Как сорбционный материал, стекло обладает значительно меньшей сорбционной емкостью, поэтому для достижения заданного уровня концентраций необходим больший объем загрязненного воздуха. Длительность идентификационного эффекта при этом также существенно снижается.

Пример 10 (сравнительный)

Для сравнения с образцом индикаторной трубки согласно настоящему изобретению, описанным в Примере 2, экспресс-анализ фосфорорганических соединений был осуществлен при помощи трубки, описанной в патенте РФ №2149398.

Данные анализов исследования трубки-аналога приведены в Таблице 4.

Таблица 4Концентрация загрязняющих веществ (ФОС), мг/дм³1×10^-55×10^-61×10^-65×10^-71×10^-7Количество качков насоса (по 50 мл)20-3050-60---Длительность идентификационного эффекта, мин22---

Результаты сравнения индикационных свойств индикаторной трубки согласно изобретению и ближайшего аналога, описанного в патенте РФ №2149398, приведены в Таблице 5.

Таблица 5
Сравнение индикационных свойств индикаторных трубокКонцентрация ФОС, мг/дм³1×10^-55×10^-61×10^-65×10^-71×10^-75×10^-8Количество качков насоса (по 50 мл) при обнаружении ФОС ИТ (Пример 2)20-304050-6080-100120-150180Количество качков насоса (по 50 мл) при обнаружении ФОС ИТ (аналог, Патент РФ №2149398)20-3050-60-^*-^*-^*-^** - не обнаруживает ФОВ в данной концентрации (даже при увеличении количества качков насоса до 180).

Результаты, приведенные в Таблице 5, а также сравнение результатов, приведенных в Таблицах 2 и 4, со всей очевидностью демонстрируют преимущества индикаторной трубки согласно изобретению перед ее аналогами, известными из предшествующего уровня техники.

Источники информации

1. Патент РФ №2149398, G 01 N 31/22, "Индикаторная трубка для контроля вредных веществ с фермент-тормозящим действием", опубликован 20.05.2000.

2. Патент РФ №2182929, С 12 Q 1/46, С 12 N 11/12, "Комплект для определения ингибиторов холинэстеразы", опубликован 27.05.2002.

3. Патент РФ №1709824, G 01 N 33/48, G 01 N 33/18, "Способ изготовления индикаторной бумаги для определения фосфорорганических пестицидов", опубликован 20.10.1995.

4. Патент РФ №2057807, С 12 N 9/18, С 12 Q 1/44, "Способ получения карбоксилэстеразы, матрица для обнаружения фосфорорганических соединений и биохимический способ количественного определения фосфорорганических соединений", опубликован 10.04.1996.

5. Патент РФ №2186369, G 01 N 21/78, G 01 N 31/22, "Устройство для измерения содержания примесей в газовой, жидкой и твердой средах контрольными трубками (варианты)", опубликован 27.07.2002.

6. Заявка на изобретение №93053366, G 01 N 21/78, "Способ количественного определения химических загрязнителей воздуха с использованием индикаторных трубок", опубликована 10.05.1996.

Изобретение относится к области экологии. Корпус трубки выполнен из прозрачного полимерного материала с высокой сорбционной способностью и имеет незапаянные концы. Сорбционно-реакционная система представляет собой полимерный сорбент, на котором иммобилизован растворенный в буфере фермент. Герметизация трубки обеспечивается путем запаивания ее в пакет из металлизированного полимерного материала. Изобретение также относится к способу экспресс-анализа воздуха с использованием указанной трубки. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл.

1. Индикаторная трубка для контроля вредных веществ с фермент-тормозящим действием, содержащая цилиндрический корпус из прозрачного материала с каналом для прокачивания контролируемой среды, внутри которого расположены: фермент, катализирующий реакцию гидролиза субстрата, субстрат-индикаторная система в виде заключенного в ампулу раствора, обеспечивающая хромогенный эффект, буферный раствор для обеспечения уровня рН ферментативной реакции, и сорбент, концентрирующий контролируемое вещество, на котором иммобилизован фермент, отличающаяся тем, что корпус выполнен из пластичного полимерного материала, имеющего сорбционную способность, стремящуюся к нулю, приточный и отсасывающий концы корпуса выполнены открытыми, сорбент представляет собой изготовленный из полимера нетканый материал, имеющий высокую сорбционную способность, фермент иммобилизован на сорбенте в виде раствора фермента в буфере, образуя с ними единую сорбционно-реакционную систему.2. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что герметизация индикаторной трубки при хранении обеспечивается путем запаивания ее в пакет из комбинированного газонепроницаемого и влагонепроницаемого металлизированного материала, в частности полимерно-алюминиевой пленки, такой как полиэтилен-алюминиевая или полипропилен-алюминиевая пленка.3. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен из полиэтилена высокого давления, полипропилена, поливинилхлорида или сополимера этилена с винилацетатом (сэвилена).4. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что сорбент представляет собой свернутую в трубочку полоску из нетканого материала, изготовленного из полимерных волокон.5. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что полимер для изготовления сорбента представляет собой полиэтилен низкого давления, полипропилен, поливиниловый спирт, полиэфир, вискозу или сополимер этилена с пропиленом или сополимер этилена с поливинилхлоридом.6. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ампулу с дистиллированной водой для смачивания сорбционно-реакционной системы.7. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит поглощающую вставку для защиты насоса от затекания жидкости и предотвращения хроматографии в слое сорбционно-реакционной системы, расположенную между ампулой с субстрат-индикаторным раствором и отсасывающим концом корпуса трубки.8. Индикаторная трубка по п.7, отличающаяся тем, что поглощающая вставка изготовлена из вискозы.9. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит расположенные с обоих концов трубки фиксирующие элементы.10. Индикаторная трубка по п.9, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде полимерных трубочек, вставленных внутрь корпуса с обоих его концов, причем внешний диаметр трубочек соответствует внутреннему диаметру корпуса.11. Индикаторная трубка по п.1, отличающаяся тем, что предназначена для контроля окружающей среды на наличие ингибиторов холинэстеразы, в частности фосфорорганических соединений, в особенности - эфиров фосфорной кислоты.12. Индикаторная трубка по п.11, отличающаяся тем, что фермент выбран из группы, включающей холинэстеразу растительного происхождения, холинэстеразу животного происхождения или микробную холинэстеразу.13. Индикаторная трубка по п.11, отличающаяся тем, что фермент представляет собой холинэстеразу растительного происхождения и иммобилизован на сорбенте в виде раствора фермента в буферном растворе с рН 8,4-8,6.14. Индикаторная трубка по п.11, отличающаяся тем, что субстрат, используемый в субстрат-индикаторной системе, выбран из группы, включающей α'-тионафтилацетат, бутирилтиохолиниодид, ацетилтиохолинбромид и ацетилтиохолиниодид, и предпочтительно является α'-тионафтилацетатом.15. Индикаторная трубка по п.11, отличающаяся тем, что индикатор, используемый в субстрат-индикаторной системе, выбран из группы, содержащей ароматический бисазокраситель, в частности, такой как 4,4'-бис(1-гидрокси-3,6-дисульфо-8-хлор-2-нафтилазо)-дифенилдисульфид динатриевая соль (БАС-С1), БАС-SO₄, 5,5'-дитио-бис-(2-нитробензойную кислоту) (реактив Эллмана) или натриевую соль 4,4'-бис[N-(3-сульфонатобензил)-N-этиламино]-3-фенилкарбония (кислотный зеленый).16. Способ экспресс-анализа воздуха на содержание вредных веществ с фермент-тормозящим действием, отличающийся тем, что экспресс-анализ осуществляют с использованием индикаторной трубки, как она определена в любом из пп.1-15, причем указанный способ включает следующие этапы:

подключение трубки к насосу отсасывающим концом со стороны ампулы с субстрат-индикаторным раствором,

прокачивание через трубку анализируемого воздуха в количестве, выбираемом в зависимости от ожидаемой концентрации вредного вещества,

разбивание ампулы с субстрат-индикаторным раствором,

смачивание сорбционно-реакционной системы субстрат-индикаторным раствором путем встряхивания трубки,

наблюдение за реакцией цветового перехода в сорбционно-реакционной системе.