Лабораторный стенд для избирательной индикации аэрозолей физиологически активных веществ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа Российский патент 2023 года по МПК G01N21/35 

Изобретение относится к устройствам для обнаружения аэрозолей физиологически активных веществ (ФАВ) химического и биологического происхождения в анализируемом воздухе. Изобретение может быть использовано как устройство контроля при проверке работоспособности технических средств химической разведки (ТС ХР) и технических средств неспецифической биологической разведки (ТС НБР), а также при проверке соответствия основных показателей назначения данных технических средств заданным требованиям.

Известно, что в настоящее время для обнаружения в приземном слое атмосферы аэрозолей ФАВ биологического происхождения в интересах выполнения мероприятий радиационной, химической и биологической защиты (РХБЗ) используются ТС НБР, основанные на проточно-оптическом методе анализа [Кочелаев Е.А. Оптическая система регистрации для проточно-оптического метода анализа биоаэрозолей // Оптический журнал. - 2011. - №(6). - С. 23-30]. К этим техническим средствам относится автоматический сигнализатор для индикации биологических средств и токсинов АСП-13 [Автоматический сигнализатор АСП-13: Руководство по эксплуатации 157.00.00.00.000-04 РЭ. - М.: ГосНИИБП, 2000. - 17 с.], являющийся серийно выпускаемым изделием, входящим в состав специального оборудования машин РХБ разведки. При этом все аэрозоли веществ химической природы (сильнодействующие ядовитые вещества, аэрозоли маскирующих дымов и т.п.) рассматриваются как помеховые примеси, в том числе и мелкодисперсные аэрозольные частицы стойких токсичных химических веществ (ТХВ). При проведении испытаний для оценки аналитических характеристик опытных образцов воздухозаборное устройство приборов подсоединяется к внутреннему объему камеры с целью отбора аэрозольной фракции индицируемого вещества. На этапе лабораторных испытаний опытных образцов ТС НБР используются пробоотборные методы контроля, предусматривающие предварительное осаждение аэрозолей индицируемых веществ на специальные фильтры и проведение последующего анализа различными физико-химическими методами.

Известно также, что современные ТС ХР, такие как автоматические сигнализаторы аэрозолей (СА) СА-11Б из состава комплекта КПХР-2, СА из состава образца КПХР-3, а также сигнализатор аэрозолей бортовой СА-Б, входящий в состав специального оборудования машин РХБ разведки РХМ-8 (РХМ-9) для индикации аэрозолей ФАВ химической природы используют электрохимический метод анализа и спектрометрию ионной подвижности. Применение данных методов индикации предусматривает стадию перевода аэрозоля анализируемых веществ, находящихся на подложке, в паровую фазу для проведения последующего анализа ФАВ. При этом для проверки работоспособности сигнализаторов или анализаторов аэрозолей данного типа в лабораторных условиях используется статическая аэрозольная камера. В ходе испытаний опытных образцов ТС ХР используются пробоотборные методы контроля, предусматривающие предварительное осаждение аэрозолей химических веществ на подложи. При этом контроль концентраций аэрозолей химических соединений проводится с помощью колориметрических и хроматографических методов анализа или при помощи индикаторных трубок после перевода жидкой фазы ФАВ, находящейся на подложке, в паровую фазу.

Известно устройство малогабаритной аэрозольной камеры для контроля работоспособности спектроскопических лидаров, разработанное специалистами Института оптики атмосферы СО РАН [Патент на полезную модель RU №105459, МПК G01N 21/01, 07.02.2011]. Данная аэрозольная камера предназначена для проверки аналитических возможностей лазерных систем дистанционного обнаружения ФАВ, в связи с чем, она оснащена специальными оптическими окнами для беспрепятственного прохождения зондирующего лазерного излучения. Образец обеспечивает создание динамического потока аэрозолей модельных веществ и содержит в своем составе замкнутую систему циркуляции и продувки аэрозоля в камере. Однако данное техническое устройство не позволяет контролировать наличие в замкнутом объеме камеры аэрозольных частиц химической и биологической природы.

Таким образом, основной технической задачей, для решения которой может быть использован заявляемый лабораторный испытательный стенд, является расширение функциональных возможностей испытательного оборудования опытных образцов разведки с целью одновременной индикации аэрозолей ФАВ химического и биологического происхождения при проверке работоспособности ТС ХР и ТС НБР. Качественное отличие предлагаемой полезной модели заключается в возможности контроля непосредственно в воздушной среде концентрации аэрозоля как биологических средств, так и токсичных химических веществ.

Поставленная задача достигается тем, что лабораторный стенд для избирательной индикации аэрозолей физиологически активных веществ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа, включающий статическую аэрозольную камеру, генератор аэрозолей модельных веществ, систему принудительной вентиляции внутреннего объема статической камеры, шибер, прибор биологической разведки ПБР-1, обеспечивающий индикацию аэрозолей физиологически активных веществ как биологического происхождения, так и токсичных химических веществ при проверке соответствия опытных образцов технических средств неспецифической биологической разведки требованиям по назначению.

Изобретение поясняется фигурой 1, на которой представлена структурная схема лабораторного стенда для избирательной индикации физиологически активных веществ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа (далее по тексту - СИАХБ) В состав лабораторного стенда входят следующие основные элементы: - статическая аэрозольная камера жесткой конструкции (1), изготовленная из листовой стали, позволяющая с помощью герметичных люков (2) устанавливать испытуемые образцы сигнализаторов аэрозолей ФАВ (3) внутри камеры;

- прибор биологической разведки ПБР-1 (4), расположенный внутри статической аэрозольной камеры (1), обеспечивающий отбор проб модельного аэрозоля из внутреннего объема камеры и избирательную индикацию аэрозольных частиц химической и биологической природы, а также аэрозолей помеховых примесей;

- пневматический генератор аэрозолей ФАВ (5), обеспечивающий диспергирование модельных веществ во внутренннем объеме статической аэрозольной камеры (1);

- система принудительной вентиляции для очищения внутреннего объема камеры и создания равномерных концентраций аэрозолей ФАВ и помеховых примесей, состоящая из шиберов (6) и электровентилятора (7).

Подготовка к работе СИАХБ и его эксплуатация заключаются в последовательном выполнении ряда операций. В камеру (1) через герметичные люки (2) помещается испытуемый образец технического средства ХНБР (3). В камере предварительно установлен прибор биологической разведки ПБР-1 (4) при закрытых шиберах (6) статической аэрозольной камеры (1). Герметичные люки (2) закрываютя, после чего включается генератор аэрозолей ФАВ или помеховых примесей (5). При включении электровентилятора (7) системы принудительной вентиляции обеспечивается перемешивание воздуха во внутреннем объеме камеры (1) и создание равновесных концентраций аэрозольных частиц. После прекращения подачи аэрозоля с помощью прибора ПБР-1 (4) проводится контроль концентрационных характеритик аэрозоля анализируемого вещества внутри статической аэрозольной камеры (1). В дальнейшем после завершения испытаний опытного образца ТС ХНБР при открытых шиберах (6) статической аэрозольной камеры (1) система принудительной вентиляции используется для очистки ее внутреннего объема.

Технический результат использования изобретения подтвержден результатами обнаружения и идентификации имитатора стойкого токсичного химического вещества O-этил-S-2-диизопропиламиноэтилметилфосфоната (ДПАЭМФ) [Патент RU №2729234, МПК G01N 21/00, 27.01.2020)] лабораторным стендом при проведении специального этапа государственных испытаний анализатора биологических средств и токсинов АСП-14. Экспериментально при помощи прибора ПБР-1 с оптимизированным программно-математическим обеспечением на лабораторном стенде получены области индикации аэрозолей как БС, так и имитатора стойкого токсичного химического вещества ДПАЭМФ. В результате испытаний установлено, что применение лабораторного стенда для избирательной индикации ФАВ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа позволяет успешно проводить лабораторные испытания сигнализаторов и анализаторов БС при проверке их основных аналитических характеристик в присутствии аэрозолей стойких ТХВ и мешающих примесей. Результаты экспериментальной оценки представлены в таблице 1.

Фигурой 2 поясняется физический смысл параметрических характеристик эллипса рассеяния в поле индикационных признаков прибора ПБР-1.

Применение предлагаемого лабораторного стенда позволит оценить аналитические возможности модернизированных и перспективных ТС НБР с расширенными функциональными возможностями по индикации аэрозолей ФАВ как биологической, так и химической природы.

Изобретение относится к устройствам для обнаружения аэрозолей физиологически активных веществ (ФАВ) химического и биологического происхождения в анализируемом воздухе и может быть использовано как устройство контроля при проверке работоспособности технических средств химической разведки (ТС ХР) и технических средств неспецифической биологической разведки (ТС НБР), а также при проверке соответствия основных показателей назначения данных технических средств заданным требованиям. Заявленный лабораторный стенд для избирательной индикации аэрозолей физиологически активных веществ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа состоит из статической аэрозольной камеры, генератора аэрозолей модельных веществ, системы принудительной вентиляции внутреннего объема статической камеры, шибера, прибора биологической разведки ПБР-1, обеспечивающего индикацию аэрозолей физиологически активных веществ как биологического происхождения, так и аэрозолей стойких токсичных химических веществ при проверке соответствия опытных образцов технических средств неспецифической биологической разведки требованиям по назначению. Технический результат - расширение функциональных возможностей испытательного оборудования опытных образцов разведки с целью одновременной индикации аэрозолей ФАВ химического и биологического происхождения при проверке работоспособности ТС ХР и ТС НБР. 2 ил., 1 табл.

Лабораторный стенд для избирательной индикации аэрозолей физиологически активных веществ химической и биологической природы на основе проточно-оптического метода анализа, включающий статическую аэрозольную камеру, генератор аэрозолей модельных веществ, систему принудительной вентиляции внутреннего объема статической камеры, шибер, прибор биологической разведки ПБР-1, обеспечивающий индикацию аэрозолей физиологически активных веществ как биологического происхождения, так и аэрозолей стойких токсичных химических веществ при проверке соответствия опытных образцов технических средств неспецифической биологической разведки требованиям по назначению.