МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЖИДКИХ, ТВЕРДЫХ, АМОРФНЫХ ПРОБ

Название	МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЖИДКИХ, ТВЕРДЫХ, АМОРФНЫХ ПРОБ
Разработчик (Авторы)	Кучменко Т.А., Лисицкая Р.П., Кучменко Д.А.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2598551
Дата регистрации	03.09.2015
Правообладатель	федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий"
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к технике проведения экспрессного анализа жидких, твердых пищевых и непищевых продуктов, сточных, природных, питьевых вод, сыпучих и аморфных материалов, для которых необходимо быстро без подготовки пробы в нативном состоянии оценить признак доминирующего состояния, например наличие искусственных добавок, отклонение от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте».

В настоящее время рынок анализаторов и детекторов состояния пищевых и непищевых продуктов, сточных, питьевых, природных вод представлен различными по природе функционирования и эксплуатационным характеристикам системами. Принципиально они делятся на системы непрерывного и периодического действия. Системы непрерывного действия малогабаритны, но, как правило, высокоселективны к отдельным газам, а газоанализаторы имеют ограничения по группе определяемых компонентов воздуха, шкала их часто отградуирована в единицах концентраций одного газа, для их устойчивого функционирования необходимы определенные исходные условия (по чистоте или влажности воздуха, нахождения в пространстве или источника питания и т.п.).

Техническая задача изобретения заключается в разработке мобильного устройства для экспресс-оценки состояния жидких, твердых проб, аморфных проб, позволяющего совместить некоторые характеристики датчиков и анализаторов, как то: минимальные размеры, экспрессность получения информации, автономность питания, легкое управление и надежное детектирование легколетучих соединений и соотношения их содержания в равновесной газовой фазе над образцом, свидетельствующие о состоянии объекта, наличии искусственных добавок, отклонении от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте» без дополнительных специальных устройств, в универсальности устройства, позволяющего анализировать жидкие, твердые, аморфные объекты.

Для решения технической задачи изобретения предложено мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых проб, аморфных проб, включающее корпус, внутри которого расположены микропроцессор, элементы питания, при этом сохраняется возможность его подключения к сети, на передней панели корпуса расположены индикатор питания, табло для вывода информации об измерении, в том числе с надписями «старт, финиш», на верхней панели корпуса вмонтирована ячейка детектирования с герметично закрывающейся крышкой, в нижней части ячейки вмонтирована пластина с гнездами для двух съемных измерительных элементов, герметично закрывающейся крышкой с верхним патрубком для ввода газовой пробы, рядом с ячейкой детектирования расположен индикатор работы измерительных элементов, с помощью которого осуществляется управление системой измерения и обработки данных, при этом в качестве двух измерительных элементов используют пьезосенсоры с различными покрытиями на электродах и при этом пьезосенсоры обладают общим алгоритмом обработки их откликов.

Технический результат изобретения заключается в мобильности и компактности устройства из-за небольших размеров как корпуса с табло и микропроцессором, так и ячейки детектирования, в экспрессности получения информации, автономности питания, в надежном детектировании легколетучих соединений и соотношения их содержания в равновесной газовой фазе над образцом, свидетельствующие о состоянии объекта, наличии искусственных добавок, отклонении от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте» без дополнительных специальных устройств, в универсальности устройства, позволяющего анализировать жидкие, твердые, аморфные объекты.

Фиг. 1 - Общий вид миниатюрного устройства:

а) в собранном состоянии;

б) в разрезе крышки ячейки детектирования с измерительными элементами и информацией на табло.

Фиг. 2 - Общий вид устройства для экспресс-оценки состояния при переключении цветового индикатора на верхней панели и выводе информации на табло при: а) исходном состоянии, б) нагрузке равновесной газовой фазой над пробой и выводе результатов измерений на табло, в) итоговом расчете аналитического сигнала и восстановлении состояния измерительных элементов.

Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых, аморфных проб (фиг. 1, 2) состоит из корпуса 1, внутри которого расположены микропроцессор, элементы питания, при этом сохраняется возможность подключения устройства к сети 2, на передней панели корпуса расположены индикатор питания 3, табло 4 для вывода информации об измерении, на верхней панели корпуса смонтирована ячейка детектирования, состоящая из платины 5 с гнездами для двух съемных измерительных элементов 6, герметично закрывающейся крышкой 7 с верхним патрубком 8 для ввода газовой пробы, рядом с ячейкой детектирования расположен индикатор работы измерительных элементов 9, нажатием которого производится управление системой измерения и обработки данных, при этом в качестве двух измерительных элементов используют пьезосенсоры с различными покрытиями на электродах и при этом пьезосенсоры обладают общим алгоритмом обработки их откликов.

Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых, аморфных проб работает следующим образом.

Мобильное устройство приводят в рабочее состояние путем подключения к сети шнуром 2 либо посредством встроенных элементов питания, при этом на передней панели корпуса 1 загорается индикатор питания 3 и табло 4 для вывода информации об измерении, в ячейку детектирования в специальные крепления (гнезда) в пластине 5 на верхней панели корпуса вставляют два измерительных элемента - пьезосенсоры 6 с различными покрытиями на электродах, проявляющих сродство к определенным легколетучим соединениям, закрывают герметичной крышкой 7, с верхним патрубком 8 для ввода газовой пробы, при этом загорается рядом с ячейкой индикатор работы измерительных элементов 9. При этом на табло светится надпись «старт/финиш». Одно нажатие на индикатор 9 переводит систему в режим начала измерения, при этом на табло загорается надпись «СТАРТ», а на второй строчке через пробел исходные отклики каждого измерительного элемента (изменение частоты колебаний (dF) 1-го и 2-го пьезосенсоров): «dF1 0 F2 0» (фиг. 2-а). Для оценки состояния пробы (твердой, жидкой или аморфной) ее помещают в пробоотборник 10 и выдерживают определенное время, далее отбирают шприцем 11 определенный объем равновесной газовой фазы над пробой и вкалывают через патрубок 8 в ячейку детектирования в околосенсорное пространство. При этом легколетучие компоненты равновесной газовой фазы взаимодействуют с пленками на поверхности измерительных элементов 6, что приводит к изменению частоты колебания относительно исходного состояния. После установления равновесия в системе загорается на табло 4 надпись «ФИНИШ» и отклики каждого пьезосенсора: «dF1 10 dF2 30» (фиг. 2-б). Следующее нажатие индикатора 9 выводит на панель аналитическую итоговую информацию - соотношение сигналов пьезосенсоров для равновесного состояния: «dF1/dF2 0.33» (фиг. 2-в). В зависимости от природы пробы и покрытий на измерительных элементах по величине этого аналитического сигнала и прописи (методике) принимают решение о состоянии жидких, твердых, аморфных пищевых и непищевых продуктов, сточных, природных, питьевых вод, сыпучих материалов, например о наличии искусственных добавок, отклонении от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями. Для восстановления исходного состояния измерительных элементов снимают крышку 7 ячейки детектирования на 10-20 с (фиг. 2-е), после чего ячейка детектирования готова к работе.

Предложенное мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых, аморфных проб позволяет:

1) увеличить мобильность и компактность устройства из-за минимальных размеров корпуса с табло и микропроцессором, ячейки детектирования;

2) экспрессно получать информацию о содержании и соотношении содержания различных легколетучих компонентов в равновесной газовой фазе, свидетельствующем о состоянии объекта, наличии искусственных добавок, отклонении от нормального состояния при хранении, выраженности патогенных состояний (порча), при загрязнении антропогенными, в том числе токсичными, соединениями в равновесной газовой фазе над малым объемом образца;

3) упростить управление устройством и оценку нативного состояния образцов, в том числе во внелабораторных условиях и в режиме «на месте» без дополнительных специальных устройств;

4) долго сохранять эксплуатационные характеристики за счет дискретного режима измерения и прекращения нагрузки пьезосенсоров путем снятия крышки ячейки детектирования на воздухе;

5) анализировать различные образцы и пробы за счет быстрой замены измерительных элементов с различными характеристиками (чувствительность, селективность), их различной комбинации и универсального алгоритма отработки результатов.

Формула изобретения

Мобильное устройство для экспресс-оценки состояния жидких, твердых проб, аморфных проб, включает корпус, внутри которого расположены микропроцессор, элементы питания, при этом сохраняется возможность его подключения к сети, на передней панели корпуса расположены индикатор питания, табло для вывода информации об измерении, в том числе с надписями «старт, финиш», на верхней панели корпуса вмонтирована ячейка детектирования, с герметично закрывающейся крышкой, в нижней части ячейки вмонтирована пластина с гнездами для двух съемных измерительных элементов, герметично закрывающейся крышкой с верхним патрубком для ввода газовой пробы, рядом с ячейкой детектирования расположен индикатор работы измерительных элементов, с помощью которого осуществляется управление системой измерения и обработки данных, при этом в качестве двух измерительных элементов используют пьезосенсоры с различными покрытиями на электродах и при этом пьезосенсоры обладают общим алгоритмом обработки их откликов.

Изобретение "МОБИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЖИДКИХ, ТВЕРДЫХ, АМОРФНЫХ ПРОБ" (Кучменко Т.А., Лисицкая Р.П., Кучменко Д.А.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога